開放式化學實驗網絡教學平臺的設計與實現(xiàn)

胡海斌 蔣曉慧 李青

摘要:高校的實驗教學作為實踐教學的主要形式,在教學環(huán)節(jié)中占有非常重要的地位，它在加強素質教育、培養(yǎng)學生的基本科研能力、創(chuàng)新能力等各方面都起著積極的作用。開放式化學實驗網絡教學平臺彌補了傳統(tǒng)實驗教學的不足，為化學實驗教學提供了有力的支撐。

關鍵詞:開放式；化學實驗；網絡教學

中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2012)22-5306-02

Design and Implementation of Open Chemical Experimentation Network Teaching Platform

HU Hai-bin1, JIANG Xiao-hui2, Li Qing1

(1. Experiment Center,China West Normal University,Nanchong 637002,China; 2.School of Chemistry and Chemical Engineering, China West Normal University, Nanchong 637002,China)

Abstract:The experimental teaching in higher educational institution,as a means of the practice teaching, occupys an important position in teaching links.It playes an active role in the strengthening quality education,training students basic ability of scientific research and innovation capacity.The open chemical experimentation network teaching platform makes up for the lack of the traditional experimental teaching and provides strong support for the chemical experimental teaching.

Key words:open; chemical experimentation; network teaching

實驗教學在高等院校的教學環(huán)節(jié)中占有非常重要的地位，是隨著我國高等教育事業(yè)的發(fā)展，推行素質教育、重視學生能力培養(yǎng)的重要途徑和手段。傳統(tǒng)的實驗教學是一種教師面對面集中進行的傳授式、演示式的教學形式，它在教師有意識地訓練學生基本實驗操作技能、加深學生對理論知識的理解和掌握、激發(fā)學生學習興趣等方面起著至關重要作用，然而要將素質教育落到實處，使學生的實驗設計能力、創(chuàng)新能力和綜合應用能力得到了較大提高，單靠傳統(tǒng)實驗教學模式是不夠的。

該文結合我校對化學實驗教改提出的“一體化、兩階段、三層次”的實驗教學模式，采用傳統(tǒng)實驗教學和現(xiàn)代開放性的實驗教學相結合的方式構建了開放式化學實驗網絡教學平臺。該平臺利用計算機技術、網絡技術、多媒體技術三合一進行實驗教學活動，以Internet為載體，構建雙向互動音/視頻教學系統(tǒng)，把文字、圖片、聲音及動畫等計算機多媒體技術引入到實驗教學中，通過計算機網絡突破時間和空間的限制，滿足了開放式實驗教學的需要，實現(xiàn)了一對一、一對多的“面對面”教育。實驗前，進入該平臺可提前預習實驗中的相關知識，避免盲目實驗和錯誤實驗，既可提高實驗效率，又可糾正不規(guī)范操作，從而減少因操作不當引起的藥品浪費現(xiàn)象和實驗事故的發(fā)生；實驗后，通過該平臺可提交實驗報告和實驗數(shù)據(jù)，并對實驗中出現(xiàn)的疑惑進行在線交流；同時還能通過網上預約功能實現(xiàn)自主實驗。

1功能模塊設計

開放式化學實驗網絡教學平臺由前臺和后臺管理兩大模塊構成（如圖所示）。前臺主要實現(xiàn)網上教學、實驗室開放預約、建議與咨詢等功能，不同的功能模塊針對不同的用戶開放，實驗室情況和信息動態(tài)模塊屬公共信息，無論是注冊用戶還是非注冊用戶都可以訪問，實驗教學模塊僅對本院教師和學生開放，實驗室開放預約和建議與咨詢模塊則對所有注冊用戶開放，注冊用戶是指由管理員授予不同權限并能通過前臺登陸的教師、學生、其他等三類人員，采用開放式注冊，所有注冊信息的合法性均采用一次性自動驗證與審核。后臺管理由后臺管理員登陸后進行操作，實現(xiàn)平臺中教學內容等信息的動態(tài)發(fā)布、修改與更新，以及欄目、管理員和用戶的增減與設置等功能。其中前臺實現(xiàn)的具體功能如下：

1）實驗室情況由實驗室簡介、管理文件、設備介紹等三個欄目構成。該模塊主要介紹化學實驗室的整體建設、制度化管理、大型精密設備等情況；

2）信息動態(tài)主要是呈現(xiàn)化學實驗的相關新聞、教務公告、通知等信息；

3）實驗教學由網上教學、實驗視頻、在線答疑和虛擬實驗室等欄目構成，主要實現(xiàn)以下功能：

網上教學欄目按《基礎化學實驗I》、《基礎化學實驗II》、《理化檢測I》、《理化檢測II》、《無機制備》、《有機制備》、《綜合化學實驗》等順序收集和整理學院教師的實驗教學大綱、授課教案、教學課件和標準實驗報告；實驗視頻欄目上傳化學實驗教學視頻，可實時在線播放。學生登錄后，進行有關實驗的網上預習和自主學習，有利于理解和掌握實驗操作，還可對學生登陸時間、在線時長加以統(tǒng)計，給出實驗預習成績。

在線答疑欄目按《基礎化學實驗I》、《基礎化學實驗II》等實驗課程設置分區(qū)，實現(xiàn)網上在線互動答疑和實驗報告的提交，教師可在不同分區(qū)發(fā)布不同的實驗教學信息，如討論題目、實驗技巧、經驗交流等，也可回答學生的在線提問，學生之間還能在不同分區(qū)相互討論與交流，這些功能有助于其更好地對重點、難點的知識掌握。

虛擬實驗室欄目對一些化學中具有代表性、實驗現(xiàn)象不明顯、實驗操作較繁瑣易出錯或較危險的實驗，可通過實驗動畫演示、手動組裝實驗、實驗仿真等，對實驗現(xiàn)象及其過程進行模擬，使學生對化學實驗有一個直觀的認識，有利于對實驗的掌握與鞏固。

4）實驗室開放預約面向全院師生和社會開放，將可供開放的實驗室及設備以信息的形式發(fā)布到網上，用戶可以查詢實驗室及設備的開放情況，登錄后通過預約平臺完成預約，滿足單獨使用實驗室及設備的需求，該平臺還可以反饋預約成功與否，不僅提高了實驗室及設備的利用率，還有助于擴大化學實驗室對外服務的影響力，也為學生進行自主性實驗提供了重要平臺；

5）建議與咨詢實現(xiàn)了外界對化學實驗教學、化學實驗室等各方面意見、建議的收集以及對外的咨詢回復服務。

2實現(xiàn)的關鍵技術

2.1平臺搭建

平臺中內容的組織、信息的實時發(fā)布與動態(tài)更新，利用ASP+ACCESS完成，整體搭建采用B/S模型。ASP（Active Server Pages）是微軟公司開發(fā)的代替CGI腳本程序的一種應用，它可以在HTML腳本中嵌入其他語言（如：VBScript），借用ADO組件完成對數(shù)據(jù)庫的各種操作，是目前比較流行的動態(tài)網頁開發(fā)技術；ACCESS是一種桌面級的關系型數(shù)據(jù)庫，具有界面友好、開發(fā)簡單、接口靈活等特點，是中小型網上應用的首選，若后期升級，也很容易升遷到SQLServer數(shù)據(jù)庫。

開發(fā)環(huán)境為安裝有IIS的Windows 2003或XP的操作系統(tǒng)；Dreamweaver為主要開發(fā)工具，完成各部分界面的布局和代碼的編寫。MS Access，用于后臺數(shù)據(jù)庫的建立與維護。

2.2素材處理

1）圖片的美化與處理用Photoshop來完成；

2）動畫的制作用平面動畫制作軟件Flash來完成，它支持ActionScript語言，最新為3.0版本，可制作出交互性很強的矢量動畫，平臺中的實驗演示動畫和手動組裝實驗都是用它來完成的；

3）視頻文件用繪聲繪影或Premiere來完成，考慮到網絡播放的流暢性，視頻文件需進行壓縮和格式的轉換，目前網絡中比較流行的視頻文件格式為RM或RMVB，它具有文件小、畫質高、兼容性強等特點，一般系統(tǒng)裝有RealPlayer播放插件的都可正常播放。

2.3文件上傳

在平臺中經常會上傳或更新教學課件或大量的實驗視頻文件，普通的比較小的文件采用無組件（如：化境無組件）上傳技術來完成，然而對于比較大的特別是視頻類文件，采用FTP或有組件上傳技術來完成，若采用有組件上傳技術，則需要在WEB服務器上安裝上傳組件（如AspUpload組件）結合程序代碼共同來完成大文件的上傳。

2.4資源保護

在平臺中有很多視頻文件是學院購置或老師自制的，還有虛擬實驗室仿真動畫等資源都是教師的科研成果，這些要么涉及到版權問題要么涉及到成果的保密性，所以上傳到網上應有相應的保護措施，防止惡意下載和盜用。

1）動畫文件采用三重保護：一是在動畫源代碼中加入限定IP播放的相關代碼；二是用SwfEncrypt軟件對發(fā)布后的動畫進行加密；三是采用自制的Flash動畫播放外殼程序調用動畫進行播放，以隱藏真實的播放地址。

2）視頻文件采用防下載處理：配合ASP代碼隱藏真實地址；用VC++開發(fā)相應的IIS插件，利用ISAPI進行防下載過濾處理。

3結束語

開放式化學實驗網絡教學平臺是傳統(tǒng)實驗教學和現(xiàn)代實驗教學的結合，它超越了傳統(tǒng)的教學模式，提供開放式、個性化服務，學生可選擇任意時段登錄該平臺，點擊其關心的與實驗相關的任何內容，自主性強，是實施學生自主學習的有效手段，是把以“教”為中心的傳授式學習過程轉化為以“學”為中心的探索性學習過程的重要途徑，實現(xiàn)了授課內容與教學要求的統(tǒng)一、理論教學和化學實驗的統(tǒng)一，具有直觀、便捷、節(jié)省實驗資源等特性，充分體現(xiàn)社會化、分散化、個別化的現(xiàn)代實驗教學特點，為高等教育提供了新的平臺和實驗教學表達形式。

參考文獻：

[1]蔣曉慧,胡海斌,鮑正榮,等.構建化學實驗教學新模式，提高大學生創(chuàng)新能力[J].西華師范大學學報(自然科學版),2008,29(1): 105-108.

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