高校普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)線上教學(xué)探索研究*

曹 錳，徐 勝，張尚璽，王振希

(南昌工程學(xué)院理學(xué)院，江西 南昌 330099)

普通化學(xué)是高等學(xué)校面向理工科非化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)的一門(mén)公共基礎(chǔ)課。課程內(nèi)容主要包括物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論基礎(chǔ)、化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)的基本規(guī)律與工程實(shí)際密切有關(guān)的重要元素和化合物、新技術(shù)、新材料等基本知識(shí)[1]。課程的目的是向?qū)W生展示化學(xué)的全貌，讓學(xué)生掌握基本化學(xué)原理的同時(shí)具備一定的與所學(xué)專(zhuān)業(yè)相關(guān)的化學(xué)知識(shí)[2]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，社會(huì)對(duì)大學(xué)生的綜合素質(zhì)提出了更高的要求?；瘜W(xué)是實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科，因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)是化學(xué)課程教學(xué)不可或缺的環(huán)節(jié)。

2020年春，由于新冠肺炎疫情影響，國(guó)內(nèi)高校遲遲不能正常開(kāi)學(xué)。在疫情大背景下，教育部要求停課不停學(xué)，所有課程都轉(zhuǎn)為線上教學(xué)，包括實(shí)驗(yàn)課[3]。很明顯，學(xué)生家中不具備實(shí)驗(yàn)條件，因此形成可操作性的普通化學(xué)實(shí)踐教學(xué)范式，最大限度地保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果成為教師必須克服的難點(diǎn)。近期，南開(kāi)大學(xué)探索了一條基于虛擬仿真平臺(tái)、雨課堂等線上教學(xué)平臺(tái)、“家中實(shí)驗(yàn)室”的多元化學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，高質(zhì)量地完成了有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)[4]。與專(zhuān)業(yè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)相比，普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容較少，學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)更薄弱，同時(shí)對(duì)學(xué)生的要求相對(duì)較低。因此，結(jié)合我校的教學(xué)實(shí)際情況，本文探索了一條基于虛擬仿真平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)直播、視頻教學(xué)的學(xué)習(xí)鏈，讓線上實(shí)踐教學(xué)具有可操作性，增強(qiáng)了學(xué)生的主動(dòng)性，全面提高了線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。

1 疫情前我校普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)情況

南昌工程學(xué)院的普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)課有8個(gè)學(xué)時(shí)，共有4個(gè)實(shí)驗(yàn)，分別為酸堿標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置與標(biāo)定、氯化鈉的提純、化學(xué)反應(yīng)速率與活化能的測(cè)定、含鉻廢水的處理—鐵氧體法。計(jì)劃通過(guò)四個(gè)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生掌握一些基本的化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作，例如稱(chēng)量、滴定、蒸發(fā)濃縮、過(guò)濾、重結(jié)晶、離子的檢驗(yàn)、pH值的調(diào)節(jié)等等。每次實(shí)驗(yàn)課都分為學(xué)生預(yù)習(xí)、教師課前講解、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)、撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告、教師評(píng)分5個(gè)階段。在教學(xué)過(guò)程中，存在一些問(wèn)題，總結(jié)起來(lái)有如下幾個(gè)方面：

1.1 學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)參差不齊

由于各省的教育理念、教育重點(diǎn)的不同導(dǎo)致學(xué)生的基礎(chǔ)參差不齊，例如部分省份高考只要求選擇物化生、政史地中的幾門(mén)課程，有的學(xué)生在高考時(shí)并未選擇化學(xué)這一門(mén)學(xué)科，因此化學(xué)知識(shí)相比其他同學(xué)要薄弱很多[5]。部分條件好的中學(xué)會(huì)組織學(xué)生做一些簡(jiǎn)單的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，而有些學(xué)生則從未進(jìn)過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室。因此，個(gè)別學(xué)生僅具有初中化學(xué)知識(shí)，且從未做過(guò)任何化學(xué)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可能缺乏基本的實(shí)驗(yàn)室安全知識(shí)，也不具備任何化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作經(jīng)驗(yàn)。

1.2 實(shí)驗(yàn)課時(shí)偏短

每次實(shí)驗(yàn)課課時(shí)約1.6小時(shí)，除去課前講解時(shí)間，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)時(shí)間大約為1.3小時(shí)。正常情況下大多數(shù)學(xué)生能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)，但仍有少部分學(xué)生不能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成。究其原因，是少數(shù)學(xué)生無(wú)任何實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)與經(jīng)驗(yàn)，錯(cuò)誤操作導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。

1.3 學(xué)生參與度不高

受到學(xué)校實(shí)驗(yàn)條件的限制，同時(shí)考慮到學(xué)生實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)的問(wèn)題，學(xué)生分組完成實(shí)驗(yàn)，3～4人每組。由于同一組內(nèi)人員較多，雖然大多數(shù)同學(xué)能積極參與實(shí)驗(yàn)，但是少有同學(xué)能夠完成實(shí)驗(yàn)的所有步驟。極個(gè)別同學(xué)甚至全程旁觀，根本未參與到實(shí)驗(yàn)過(guò)程中。

2 疫情中線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施

新冠肺炎疫情發(fā)生以后，根據(jù)現(xiàn)有條件，針對(duì)上述不足之處，我們迅速做出了相應(yīng)調(diào)整，在此基礎(chǔ)上探索了一條具有可操作性的普通化學(xué)線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)鏈，具體內(nèi)容如下。

2.1 化學(xué)實(shí)驗(yàn)室基本安全知識(shí)教學(xué)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)驗(yàn)室安全知識(shí)是學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前必須具備的基本知識(shí)。在第一次實(shí)驗(yàn)課中采用直播教學(xué)向?qū)W生介紹實(shí)驗(yàn)室的基本安全知識(shí)(約10分鐘)，同時(shí)輔以虛擬仿真平臺(tái)中的兩個(gè)線上交互實(shí)驗(yàn)：化學(xué)試劑安全取用與突發(fā)事故處置三維虛擬仿真[6]、化學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全教育互動(dòng)式3D虛擬仿真實(shí)驗(yàn)[7]鞏固學(xué)習(xí)效果。

2.2 線上實(shí)驗(yàn)的具體內(nèi)容教學(xué)

線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)大體分為兩個(gè)部分，第一部分是通過(guò)直播課堂對(duì)實(shí)驗(yàn)原理及數(shù)據(jù)處理進(jìn)行講解，第二部分則是組織學(xué)生觀看我們制作的本次實(shí)驗(yàn)的一些單元操作小視頻。具體實(shí)驗(yàn)及視頻內(nèi)容如表1所示。

表1 線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)小視頻

在教學(xué)過(guò)程中，我們會(huì)留下一定的時(shí)間，讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行討論和提問(wèn)。最后我們會(huì)留下本次實(shí)驗(yàn)的一些數(shù)據(jù)，供學(xué)生處理并得出結(jié)論。

2.3 線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核

線上實(shí)驗(yàn)課程的總分為100分，對(duì)學(xué)生的考核主要分為三個(gè)部分，分別為：課堂考勤、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、線上考試，具體內(nèi)容和分配如表2所示。

表2 線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核

2.4 線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課程反饋

我們探索的線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)以視頻教學(xué)為主，視頻中的演示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可以被反復(fù)觀看，在非線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)中仍有一定的利用價(jià)值。在我校推行本教學(xué)方案之后，師生反應(yīng)良好。實(shí)驗(yàn)教師普遍認(rèn)為，本方案最大限度地利用現(xiàn)有條件向?qū)W生展示了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本內(nèi)容，具有可操作性。學(xué)生們反應(yīng)課程內(nèi)容豐富，確實(shí)能夠?qū)W習(xí)到一些化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的基本知識(shí)與操作。誠(chéng)然，這其中還有一些尚待改進(jìn)與完善的地方，例如：缺乏與專(zhuān)業(yè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐課與理論課不同步等等。

3 結(jié) 語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)與普通化學(xué)課程密不可分，它能讓學(xué)生掌握基本的實(shí)驗(yàn)操作，能增加學(xué)生對(duì)普通化學(xué)理論課程的學(xué)習(xí)興趣，也能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)與綜合素質(zhì)。我們利用有限的現(xiàn)有資源，探索到一條基于視頻教學(xué)單元化實(shí)驗(yàn)操作為主的教學(xué)道路，期望對(duì)普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供一定的參考價(jià)值。我們擬在后面的教學(xué)工作中，進(jìn)一步研究探索，設(shè)計(jì)一些課外實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣。