有機化學實驗數字化教學探討

王迎春 王夢 郭慧 牛麗穎

隨著現代教育信息技術的發展，數字化教學手段越來越廣泛地運用于教學過程中。針對目前有機化學實驗教學中存在的問題，闡述了有機化學實驗數字化教學的優勢，并討論了實現有機化學試驗數字化教學需要的條件及存在的問題。

有機化學實驗數字化教學優勢問題條件有機化學是藥學專業必修的基礎課，是學生后續專業課程（生物化學、中藥化學等）學習的基礎。化學是一門以實驗為基礎的學科，有機化學實驗是有機化學教學中必不可少的內容，通過實驗除了可以加深、鞏固課堂講授的知識外，更重要的是培養學生觀察能力、獨立思考能力、創新能力，培養學生實事求是的科學態度、嚴謹細致的工作作風和良好的實驗工作習慣，為以后進一步的學習、工作和科研打下扎實的基礎。

目前，有機化學實驗大多是驗證性實驗，綜合性、設計性實驗較少，教學方法陳舊，通常是教師將實驗目的、步驟、注意事項反復講解后學生按部就班的完成實驗，學生在實驗過程中被動的接受信息，不需要思考、探索，只需按照預設指令進行操作即可。通過實驗，學生只是熟悉、規范了儀器的基本操作，加深了實驗現象，并不能提高思考、創造能力，對于培養學生的創新意識和科學研究的精神具有抑制作用。如何提高實驗課程的效率，提高學生實驗熱情，培養學生實驗能力是我們目前亟待解決的問題。

隨著現代教育信息技術的發展，校園網的建立和完善，數字化教學手段越來越廣泛的運用于教學過程中。將數字化教學手段運用的實驗教學中，實現有機化學實驗數字化教學，將能更好地實現有機化學實驗的培養目標。

一、有機化學實驗數字化教學內容及優勢

數字化實驗是基于計算機平臺的使用，以真實的實驗為基礎完成的實驗，包括多媒體展現的實驗、虛擬仿真實驗及借助傳感器的實驗。與傳統實驗相比，數字化實驗采集數據量大，占用時間少，實驗不受時空的限制等優勢。

1.多媒體展現實驗

有機化學實驗中會用到的很多易燃、易爆，有毒的試劑，或實驗過程中會產生有毒有害氣體，做這些實驗有一定危險性，且會對學生的身體有一定傷害，因此我們可以通過圖片、視頻、視頻剪輯、Flash動畫、PowerPoint等多種方式展現實驗，避免這些危害。如對于毒性、氣味很大或條件不允許的實驗，我們可以將實驗過程錄制或模擬制作出來，讓學生觀看視頻。再如，一些有機化學實驗反應原理，我們可以利用Flash動畫將實驗原理制作成動畫，促進學生對知識的理解，增強學生學習興趣。在學生進入實驗室進行實驗操作前，我們可以通過多媒體展示實驗，使學生熟悉實驗裝置、操作步驟和實驗變化情況，這將有助于學生對實驗的實際操作。

2.虛擬仿真實驗

由于學生的數量較多，分組實驗不能達到讓每個同學都能動手操作的要求，通過開展虛擬仿真實驗，可以給學生提供更多的實驗機會，使每個學生都能進行實驗操作。學生可以通過數字化實驗平臺訪問虛擬實驗室，做各種虛擬仿真實驗。通過虛擬仿真實驗，學生可以更多的接觸、了解實驗，同時虛擬實驗可以為學生提供一種更便捷的實施自己設計的實驗方案的途徑。在虛擬仿真實驗室，學生想做什么實驗就可以做什么實驗，想怎么操作就怎么操作，不受實驗教程的約束，可以進行多種嘗試，不用擔心危險，對提高學生實驗熱情，激發實驗積極性有重要意義。

3借助傳感器的實驗

傳感器的精密度極高，反應極靈敏，可以保證實驗準確無誤，得到的結論真實可靠。有機化學實驗中有許多實驗是需要學生進行溫度、pH值等測定的，學生在進行試驗時經常會由于操作問題使讀數有所偏差，若用相應的傳感器進行實驗則可避免這類誤差。如可利用溫度傳感器測定有機化合物熔點，利用 pH值傳感器測定食醋的總酸量、利用色度傳感器測定食物中鐵元素的含量等。借助傳感器進行實驗，可以使實驗數據更加精確，減少誤差，調動學生實驗積極性。

二、實現有機化學實驗數字化教學必備條件

實現有機化學實驗數字化教學需要多方面的準備，如有機化學實驗室、數據采集器與各類傳感器、計算機等硬件設備；應用軟件、數字化實驗平臺等。

1.有機化學實驗室

有機化學實驗室的建設，除了配備基本的實驗藥品、儀器、通風裝置等有機化學實驗必需設備，為學生進行科學探究活動奠定物質基礎外，還應能夠做到定時向學生開放實驗室，為學生開展探究活動創造良好的條件。

2.硬件設備

實現有機化學實驗數字化教學必不可少的專業技術設備主要包括：數據采集器、各種傳感器、計算機投影儀、電子白板等。傳感器可精確地測量與傳遞實驗中所測定的各種實驗參數，所得實驗數據通過數據采集器轉到計算機中，計算機經由配套軟件將數據以表格和圖像形式呈現，并進行分析處理。

3.應用軟件

多媒體實驗常用軟件多媒體實驗常用軟件有 Flash、PowerPoint等；傳感器實驗常用的主要是數據處理軟件，如 DataStudio數據處理軟件；仿真實驗軟件有多種，如美國 COREL公司開發的虛擬化學實驗室 COREL Chemlab，南京金華科軟件有限公司開發的仿真化學實驗室 V3.5。

4.創建有機化學數字化實驗教學網絡平臺

創建基于數字化校園網的化學數字化實驗教學網絡平臺，通過數字化實驗教學網絡平臺把各種教學資源整合起來，把教師、學生、教學資源聯系起來。

目前，有機化學實驗數字化教學還存在一些問題，如數字化實驗室建設不完善，無法完全對學生開放；教師觀念落后，數字化實驗教學能力和水平較低；學生已經習慣了傳統實驗教學，獨立思考能力較差；有機化學實驗內容單一，缺乏數字化實驗案例等，但相信隨著經濟的發展，科技的進步，有機化學實驗數字化教學將成為有機化學教學的一個重要方式。

有機化學實驗數字化教學具有多方面優勢，在培養具有實踐能力和創新能力的高素質人才方面具有重要意義。有機化學數字化教學并非否定、摒棄傳統實驗教學，而是將二者有機融合，這樣才能更好地達到培養學生的目的。

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