分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程線上教學(xué)的實(shí)踐

摘? 要：該文介紹了分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程線上教學(xué)的實(shí)踐。通過比較選擇了微瑞虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，線上教學(xué)模式選擇騰訊會(huì)議直播。實(shí)驗(yàn)成績的構(gòu)成包括4個(gè)部分，分別為預(yù)習(xí)報(bào)告、提問題與回答問題、操作技術(shù)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告。課堂講解增加了翻轉(zhuǎn)課堂的環(huán)節(jié)。指出了線上教學(xué)的4個(gè)注意事項(xiàng)，包括預(yù)做實(shí)驗(yàn)、問題引導(dǎo)教學(xué)、不拘泥于課表、數(shù)據(jù)記錄表的截屏。

關(guān)鍵詞：分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)? 線上教學(xué)? 微瑞虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)? 翻轉(zhuǎn)課堂

Abstract： The practice of online teaching of analytical chemistry experiment is introduced in this paper. Weirui virtual simulation platform is selected by comparison. The model of instruction is live teaching by Tencent Meeting. The experimental results consist of preview report， asking questions and answer questions， experimental technique and laboratory report. Flipped classroom is adopted in teaching. Four considerations are pretesting， problem-guided teaching， flexible schedules and screen capture of data record sheet.

Key Words： Analytical chemistry experiment; Online teaching; Weirui virtual simulation experiment platform; Flipped classroom

分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是化學(xué)及相關(guān)專業(yè)的一門學(xué)科基礎(chǔ)課，筆者學(xué)?；瘜W(xué)專業(yè)的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程為58學(xué)時(shí)，包括1次緒論課和12個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。該學(xué)期在不減少學(xué)時(shí)的前提下，基本按照教學(xué)大綱的要求完成了該門課程的線上教學(xué)，并且每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都做了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，這是一次非常有意義的實(shí)踐[1]。

1? 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的選擇

開展分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程線上教學(xué)，首先需要選擇一個(gè)適合的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程組通過各方面比較，從幾個(gè)備選平臺(tái)中最終確定了微瑞虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。該平臺(tái)的6項(xiàng)優(yōu)勢(shì)如下：第一，微瑞平臺(tái)提供了足夠多的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。根據(jù)教學(xué)大綱的規(guī)定，線下的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程一共有12個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，而微瑞平臺(tái)可供選擇的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目達(dá)到了19個(gè)，具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱見表1。第二，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目匹配程度較高。課程組最終確定的12個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，均為線下正在開設(shè)或者曾經(jīng)開設(shè)過的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。第三，虛擬仿真程度高。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)操作，例如稱量、移液、定容、滴定等操作的設(shè)計(jì)與線下實(shí)際操作基本一致。第四，使用方便。無需下載安裝軟件，只要在瀏覽器輸入網(wǎng)址，登錄微瑞虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，錄入用戶名和密碼，即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。第五，項(xiàng)目內(nèi)容完整。每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均提供完整的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器與試劑、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表和思考題。第六，細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)較好。例如，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)，有提示和考核兩種模式，若采用提示模式，分?jǐn)?shù)會(huì)從100分開始不斷減少;而采用考核模式，分?jǐn)?shù)就會(huì)保持在100分。另外每個(gè)實(shí)驗(yàn)都有倒計(jì)時(shí)，超時(shí)分?jǐn)?shù)會(huì)降為0分。

2? 線上教學(xué)模式的選擇

為了加強(qiáng)師生互動(dòng)，提高線上教學(xué)的效果，最終課程組確定了以直播為主，學(xué)生線下自主學(xué)習(xí)為輔的教學(xué)模式。按照課表規(guī)定的時(shí)間，教師在騰訊會(huì)議室進(jìn)行線上直播授課。教師采用屏幕共享方式講解實(shí)驗(yàn)原理，介紹實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理的注意事項(xiàng)。同學(xué)們依次通過屏幕共享方式直播自己做實(shí)驗(yàn)的過程。師生通過語音和文字聊天方式進(jìn)行交流和討論。課外時(shí)間，推薦學(xué)生到中國大學(xué)慕課平臺(tái)自主學(xué)習(xí)相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

3? 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)成績的構(gòu)成

分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)成績構(gòu)成如下：預(yù)習(xí)報(bào)告占10%，學(xué)生提問題與回答問題占10%，操作技術(shù)占40%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占40%。

3.1 預(yù)習(xí)報(bào)告

學(xué)生的預(yù)習(xí)報(bào)告要求手寫，上課的前一天學(xué)生將預(yù)習(xí)報(bào)告的圖片上傳至學(xué)習(xí)通[2]，教師在線批閱。預(yù)習(xí)報(bào)告按10分制評(píng)分，要求學(xué)生按時(shí)提交，并且不缺項(xiàng)目。建議學(xué)生先將講義里的實(shí)驗(yàn)原理看明白，然后再擇其要點(diǎn)書寫在報(bào)告紙上。建議學(xué)生書寫實(shí)驗(yàn)步驟時(shí)，最好以流程圖或者框圖的形式呈現(xiàn)，盡量避免照抄講義。數(shù)據(jù)記錄表的設(shè)計(jì)是預(yù)習(xí)報(bào)告的重中之重，要求表格項(xiàng)目必須齊全，符號(hào)和單位要規(guī)范。預(yù)習(xí)報(bào)告的具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

3.2 提問題與回答問題

提問題與回答問題一共是10分，提問題占6分，問題提得好加1分，每回答一個(gè)老師上課提出的問題得1分。

線下教學(xué)時(shí)，教師一般通過提問來檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。為了更好地督促學(xué)生自主學(xué)習(xí)，該學(xué)期教師要求每位學(xué)生在上課之前提出一個(gè)實(shí)驗(yàn)相關(guān)的問題，然后在微信群接龍發(fā)布，且不能與前面同學(xué)提出的問題重復(fù)。因?yàn)樵搶W(xué)期分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課安排在周一上午，所以教師一般會(huì)在周六于微信群發(fā)出接龍?zhí)釂栴}的指令，幾乎每次同學(xué)們都快速接龍，明顯已經(jīng)預(yù)習(xí)完畢，并且已將問題準(zhǔn)備好了，就等老師發(fā)出接龍指令。通過一學(xué)期的實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)同學(xué)們提問題的能力明顯增強(qiáng)，20名同學(xué)每人一個(gè)問題幾乎涵蓋了實(shí)驗(yàn)的方方面面，而且有些問題提得特別好，是老師也沒有想到的，對(duì)于老師的教學(xué)也是非常好的促進(jìn)。

教師在授課過程中會(huì)邊講邊提問，其中部分問題就是學(xué)生自己提出來的。學(xué)生通過語音回答，或者在聊天區(qū)里文字回復(fù)。

3.3 操作技術(shù)

當(dāng)課堂講解和討論完畢后，學(xué)生差不多同時(shí)開始做虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。教師隨機(jī)連線每一位學(xué)生，要求學(xué)生通過騰訊會(huì)議的屏幕共享功能來直播自己的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)操作，教師認(rèn)真觀察學(xué)生的操作熟練程度，以及虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的即時(shí)分?jǐn)?shù)和剩余時(shí)間，然后給出學(xué)生操作技術(shù)的分?jǐn)?shù)。

學(xué)生正式做實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該選擇考核模式，初始分?jǐn)?shù)為100分，此時(shí)既沒有語音提示也沒有文字提示，學(xué)生盡量按照正確的實(shí)驗(yàn)步驟操作，若誤操作，則不會(huì)執(zhí)行，也不扣分，但若總是誤操作則會(huì)耽誤很多時(shí)間，一旦倒計(jì)時(shí)結(jié)束，分?jǐn)?shù)會(huì)從100直接降為0。當(dāng)然也有學(xué)生遇到操作實(shí)在進(jìn)行不下去時(shí)，會(huì)更換為提示模式，但是在提示模式下，分?jǐn)?shù)會(huì)一直下降。所以當(dāng)學(xué)生屏幕共享時(shí)，教師需要關(guān)注一下學(xué)生的即時(shí)分?jǐn)?shù)，若為100分，說明學(xué)生沒有切換過提示模式，再關(guān)注一下剩余時(shí)間，就能了解學(xué)生開始虛擬仿真實(shí)驗(yàn)操作的時(shí)間。此外，教師還可提1～2個(gè)與實(shí)驗(yàn)操作有關(guān)的問題，請(qǐng)學(xué)生來回答。對(duì)于學(xué)生的回答，教師要予以點(diǎn)評(píng)，讓所有學(xué)生都聽到，鞏固線下實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)。

3.4 實(shí)驗(yàn)報(bào)告

學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求手寫，課后學(xué)生將實(shí)驗(yàn)報(bào)告的圖片上傳至學(xué)習(xí)通，教師在線批閱。為了加強(qiáng)學(xué)生撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的規(guī)范性，教師事先將實(shí)驗(yàn)報(bào)告的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)告知學(xué)生[3]。優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，會(huì)在微信群里展示。

4? 翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)踐

為了提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和自主學(xué)習(xí)能力，在該學(xué)期的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)線上教學(xué)過程中嘗試了翻轉(zhuǎn)課堂[4]。從第三個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開始，每次講解都由2位學(xué)生志愿者來完成，一位學(xué)生負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)原理的講解，另一位學(xué)生負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)步驟的介紹[5]。通過幾次實(shí)踐，學(xué)生的講解越來越有條理，而且將其他同學(xué)課前在微信群提出的問題恰當(dāng)?shù)厍度胝n件里，并請(qǐng)?zhí)釂栒邅砘卮穑?dòng)效果非常好。有2位學(xué)生講了一次之后意猶未盡，后來每次實(shí)驗(yàn)征集志愿者時(shí)他倆都積極報(bào)名，最后這兩位同學(xué)每人講了3次。當(dāng)講到第三次的時(shí)候，兩位同學(xué)已經(jīng)相當(dāng)熟練了，不僅可以做到深入淺出地講解實(shí)驗(yàn)原理和步驟，還能很好地控制課堂節(jié)奏。還有一位同學(xué)準(zhǔn)備開講時(shí)，資料查找范圍已經(jīng)不再拘泥于教材，而是擴(kuò)展到了期刊文獻(xiàn)，頗有鉆研精神，為將來從事科學(xué)研究打下了良好的基礎(chǔ)。

5? 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程線上教學(xué)的注意事項(xiàng)

線上教學(xué)與線下教學(xué)既有共同之處，也有其自身特點(diǎn)。所以必須針對(duì)線上教學(xué)的特殊情況，在教學(xué)的各項(xiàng)環(huán)節(jié)予以注意。

5.1 預(yù)做實(shí)驗(yàn)

在該課程的線下教學(xué)過程中，因?yàn)榻處煂?duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目非常熟悉，所以一般不要求老教師預(yù)做實(shí)驗(yàn)，也不要求學(xué)生預(yù)做實(shí)驗(yàn)。但是該學(xué)期線上教學(xué)涉及到的每一個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)于師生來說都是全新的，所以不僅師生都要預(yù)做實(shí)驗(yàn)，而且是每一個(gè)實(shí)驗(yàn)都必須預(yù)做。教師至少要提前兩周完成預(yù)做實(shí)驗(yàn)，確保實(shí)驗(yàn)可以順利完成，然后提前一周布置學(xué)生預(yù)做實(shí)驗(yàn)。在直播課堂上，師生還要交流此次虛擬仿真實(shí)驗(yàn)操作的要點(diǎn)和難點(diǎn)，幫助所有同學(xué)順利完成虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。

5.2 問題引導(dǎo)教學(xué)

線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)講解時(shí)，因?yàn)榻處煙o法看到學(xué)生的反應(yīng)，所以不適合大段地進(jìn)行講述，而應(yīng)該把知識(shí)點(diǎn)拆解成若干個(gè)小問題，問題可以很具體、很簡單，盡量激發(fā)絕大多數(shù)學(xué)生搶答的欲望。如果學(xué)生通過聊天區(qū)來搶答問題，經(jīng)常會(huì)有好幾個(gè)同學(xué)的答案幾乎同時(shí)出現(xiàn)，這時(shí)可以給率先回答正確的2～3名同學(xué)都加分，從而鼓勵(lì)更多的同學(xué)積極思考，參與搶答，活躍課堂氣氛。

5.3 既有課表又不拘泥于課表

在課表規(guī)定的時(shí)間，師生一起出現(xiàn)在直播課堂上，除了講解和討論，剩余時(shí)間留給學(xué)生做虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。但是學(xué)生也可以在課前預(yù)做實(shí)驗(yàn)，或者在課后補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮線上教學(xué)的靈活性。教師通常會(huì)提前一周布置下次實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并要求學(xué)生一定要提前預(yù)做實(shí)驗(yàn)。通過預(yù)做實(shí)驗(yàn)，學(xué)生熟悉了實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理方法，然后在正式的實(shí)驗(yàn)課上就能順利地在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)。學(xué)生提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)，優(yōu)先選擇正式實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，但若對(duì)正式實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)不滿意，也可以選擇提交預(yù)做實(shí)驗(yàn)或補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)。

5.4 數(shù)據(jù)記錄表的截屏

在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)過程中，稱量、滴定等原始數(shù)據(jù)需正確填入彈出的數(shù)據(jù)記錄表，否則無法進(jìn)行下一步操作。所以要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中將數(shù)據(jù)記錄表截屏，并且與實(shí)驗(yàn)報(bào)告一起提交。教師在批閱學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)，參考截屏的原始數(shù)據(jù)，來評(píng)定實(shí)驗(yàn)報(bào)告的成績。

6? 結(jié)語

未來的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)然還是應(yīng)該以線下教學(xué)為主，但充分發(fā)揮線上教學(xué)和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)線上線下協(xié)作教學(xué)，應(yīng)該是一個(gè)趨勢(shì)。例如，間接碘量法測(cè)定銅鹽中的銅含量這一虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目會(huì)用到重鉻酸鉀做基準(zhǔn)物質(zhì)來標(biāo)定硫代硫酸鈉溶液，這也是理論課教材上的首選試劑。但考慮到重鉻酸鉀中的鉻為六價(jià)鉻，毒性很大，所以線下實(shí)驗(yàn)中剩余的重鉻酸鉀是不可以直接排入環(huán)境的，需倒入廢液桶回收。實(shí)際在線下實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們會(huì)用碘酸鉀來替代重鉻酸鉀。因此同一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，若分別采用線上虛擬仿真實(shí)驗(yàn)和線下實(shí)驗(yàn)來完成，肯定能讓學(xué)生對(duì)于該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有更為全面和更加深刻的理解。實(shí)際上還有很多效果非常不錯(cuò)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，就是因?yàn)槭褂昧擞卸居泻υ噭┗蛘咴噭┑膬r(jià)格較為昂貴，而被其他實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目替換了。其實(shí)這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目非常適合設(shè)計(jì)成虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，然后重新回到教學(xué)大綱之中。若有和線下實(shí)驗(yàn)基本一樣的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，可以建議學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前，先通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)來熟悉實(shí)驗(yàn)操作過程以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)課的線下教學(xué)通常要花一個(gè)學(xué)時(shí)左右來講解，然后學(xué)生才開始做實(shí)驗(yàn)。這就導(dǎo)致有些實(shí)驗(yàn)做到很晚，甚至耽誤了后面的教學(xué)安排。另外，有些同學(xué)想多做一組實(shí)驗(yàn)，時(shí)間上也來不及。其實(shí)只要師生共同商定一個(gè)合適的時(shí)間，實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟的講解以及問題的討論完全可以通過線上教學(xué)來實(shí)現(xiàn)，從而給學(xué)生留出更充足的時(shí)間在實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)驗(yàn)。

線下實(shí)驗(yàn)的第一次實(shí)驗(yàn)報(bào)告一般是第二次上課時(shí)交，等老師批閱完再返給學(xué)生時(shí)，已經(jīng)是第三次實(shí)驗(yàn)了，這就導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)報(bào)告批改的時(shí)效性比較差。而采用線上提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告就可以徹底解決這一問題。

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