虛擬仿真技術(shù)視角下無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新

劉利(重慶師范大學(xué)，重慶 401331)

0 引言

隨著計(jì)算機(jī)信息化技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)在各教學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，尤其是無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新改革中愈發(fā)扮演著重要角色，因此，虛擬仿真技術(shù)逐漸演變成高校無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)實(shí)訓(xùn)的主流發(fā)展方法，依托信息化優(yōu)勢(shì)資源，將虛擬實(shí)驗(yàn)操作與受眾群體現(xiàn)實(shí)教學(xué)有機(jī)融合發(fā)展，有效取締了傳統(tǒng)無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式諸多不利因素，進(jìn)而為構(gòu)建高效的人才培養(yǎng)機(jī)制奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。現(xiàn)階段，無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)是我國(guó)高等院校一項(xiàng)基礎(chǔ)性的試驗(yàn)課程，需輔以大量的試驗(yàn)設(shè)備和化學(xué)試驗(yàn)藥品，在此現(xiàn)狀背景下，藥品、設(shè)備基礎(chǔ)操作無(wú)法滿足試驗(yàn)教學(xué)的個(gè)性化需求，對(duì)環(huán)保可持續(xù)理念更無(wú)從談起。因此，虛擬仿真技術(shù)模式的創(chuàng)新構(gòu)建最大程度上促進(jìn)此試驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新改革，能夠讓廣大學(xué)生群體全面掌握無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)理論知識(shí)和試驗(yàn)技能，又最大程度上避免環(huán)境污染[1]。換而言之，虛擬仿真技術(shù)的高效應(yīng)用，能夠?qū)⒗碚撝R(shí)和科學(xué)試驗(yàn)高度融合，逐漸成為教學(xué)和科研所采取的主要手段，為無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新改革奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并發(fā)揮著巨大潛在價(jià)值。與此同時(shí)，虛擬仿真技術(shù)在無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新改革進(jìn)程中取得階段性成效的同時(shí)，但也面臨著諸多不確定因素和嚴(yán)峻考驗(yàn)[2]?；诖耍诜蠠o(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式科學(xué)性、有效性及實(shí)用性基礎(chǔ)上，將虛擬仿真技術(shù)諸多優(yōu)勢(shì)要素進(jìn)行高度整合，并積極融入到無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中，進(jìn)一步挖掘其潛在價(jià)值，進(jìn)而為我國(guó)虛擬仿真技術(shù)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供新的思路。

1 研究?jī)?nèi)容及方法

在全面闡述基于虛擬仿真技術(shù)視角下高校無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，通過(guò)科學(xué)的研究方法進(jìn)行創(chuàng)新改革是其未來(lái)發(fā)展戰(zhàn)略的必然要求，本研究主要通過(guò)文獻(xiàn)法進(jìn)行探究[3]。

1.1 研究方式

在高校無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新改革進(jìn)程中，虛擬仿真技術(shù)的創(chuàng)新融合主要從教師團(tuán)隊(duì)的職業(yè)素養(yǎng)、試驗(yàn)資源開(kāi)發(fā)的力度、實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助方式、實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)方式、學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣等五個(gè)方面進(jìn)行分析[4]。構(gòu)筑指標(biāo)的構(gòu)建主要通過(guò)中國(guó)知網(wǎng)、維普、萬(wàn)方等數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行查閱分析，并歸類(lèi)。在相關(guān)學(xué)者研究成果基礎(chǔ)上，通過(guò)挖潛其背后數(shù)據(jù)潛在價(jià)值，進(jìn)而探求其內(nèi)在邏輯性。

1.2 數(shù)據(jù)處理及分析

數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)進(jìn)行處理(SPSS 19.0)，主要從教師團(tuán)隊(duì)職業(yè)素養(yǎng)、試驗(yàn)資源開(kāi)發(fā)的力度、實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助方式、實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)方式、學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣等5個(gè)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，包括顯著性差異(P=0.05)、標(biāo)準(zhǔn)差分析(方差分析)及相關(guān)性分析。

2 結(jié)果分析

2.1 基于虛擬仿真技術(shù)各影響指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差、顯著性及相關(guān)性

表1為基于虛擬仿真技術(shù)無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)各影響指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差、顯著性及相關(guān)性分析統(tǒng)計(jì)表?？梢钥闯觯處焾F(tuán)隊(duì)職業(yè)素養(yǎng)、試驗(yàn)資源開(kāi)發(fā)的力度、實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助方式、實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)方式、學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣等5個(gè)核心相關(guān)指標(biāo)間具有顯著性差異(P＜0.01)，這也說(shuō)明各影響指標(biāo)相對(duì)獨(dú)立，換而言之，虛擬仿真技術(shù)對(duì)無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式創(chuàng)新改革至關(guān)重要，任何環(huán)節(jié)均不能缺失。其中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)方式、試驗(yàn)資源開(kāi)發(fā)的力度與其他指標(biāo)相關(guān)性較高，其屬虛擬仿真技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用導(dǎo)向范疇，指標(biāo)間具有很高的相關(guān)性(r＞0.60)，這也說(shuō)明當(dāng)前學(xué)生對(duì)虛擬仿真技術(shù)積極融合的迫切需求。同時(shí)還可以看出，以上5個(gè)影響指標(biāo)均呈現(xiàn)正相關(guān)，說(shuō)明五者間協(xié)調(diào)統(tǒng)一對(duì)無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式創(chuàng)新改革產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響，這與文獻(xiàn)查閱的初衷相符合。

為深入了解教師團(tuán)隊(duì)職業(yè)素養(yǎng)、試驗(yàn)資源開(kāi)發(fā)的力度、實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助方式、實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)方式、學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣等5個(gè)虛擬仿真技術(shù)相關(guān)指標(biāo)對(duì)無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式創(chuàng)新改革的影響，本研究對(duì)當(dāng)前虛擬仿真技術(shù)和無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新融合機(jī)制進(jìn)行分析(表2是方差分析統(tǒng)計(jì)表)。從表2中可以顯而易見(jiàn)看出，試驗(yàn)資源開(kāi)發(fā)的力度、實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助方式、實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)方式等5個(gè)方面變量均達(dá)到顯著性水平(P＜0.01)，這與上述標(biāo)準(zhǔn)差、顯著性及相關(guān)性分析結(jié)果相同。

表1 虛擬仿真技術(shù)各影響指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差、顯著性及相關(guān)性分析統(tǒng)計(jì)表

表2 虛擬仿真技術(shù)相關(guān)指標(biāo)的方差分析統(tǒng)計(jì)表

3 結(jié)果與討論

通過(guò)以上數(shù)據(jù)分析，可以看出，科學(xué)合理選擇實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助方式、進(jìn)一步加強(qiáng)課程資源開(kāi)發(fā)的力度、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)方式、全面提高教師團(tuán)隊(duì)的職業(yè)素養(yǎng)均是虛擬仿真技術(shù)在無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新改革的價(jià)值體現(xiàn)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助方式而言，在實(shí)踐試驗(yàn)教學(xué)中，必須立足于自身發(fā)展特點(diǎn)，對(duì)不同無(wú)機(jī)化學(xué)試驗(yàn)內(nèi)容采取適宜的實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助方式，例如，對(duì)于安全性系數(shù)較高的試驗(yàn)、或試驗(yàn)現(xiàn)象不突出的試驗(yàn)，可充分發(fā)揮虛擬仿真技術(shù)優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行虛擬演示教學(xué)，形成“知識(shí)點(diǎn)講解+虛擬演示+虛擬實(shí)驗(yàn)”立體式教學(xué)層次。對(duì)于切實(shí)加強(qiáng)課程資源開(kāi)發(fā)的力度而言，在充分利用虛擬仿真技術(shù)基礎(chǔ)上，可開(kāi)設(shè)無(wú)機(jī)化學(xué)虛擬模擬實(shí)驗(yàn)室，利用計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，向?qū)W生生動(dòng)展示最新科研前沿動(dòng)態(tài)和研究成果，建立教學(xué)資源共享中心，進(jìn)一步提升學(xué)生的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助方式，利用虛擬仿真技術(shù)，嘗試新的教學(xué)模式和理念，將多元化輔助教學(xué)手段積極融入其中，有效引導(dǎo)學(xué)生建立正確的價(jià)值思維，讓虛擬仿真技術(shù)與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)融合，進(jìn)一步提升其整體教學(xué)質(zhì)量。對(duì)于教學(xué)評(píng)價(jià)方式而言，利用虛擬仿真技術(shù)，可有效實(shí)現(xiàn)“教-學(xué)-評(píng)”多層次創(chuàng)新功能，結(jié)合無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作現(xiàn)狀，靈活運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)，建立學(xué)生自評(píng)、教師評(píng)價(jià)、小組互評(píng)等多維評(píng)價(jià)方式。對(duì)于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，現(xiàn)階段，虛擬仿真技術(shù)作為一種全新科技技術(shù)能夠得到廣大師生的高度青睞，與此同時(shí)，可全面激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。換而言之，虛擬仿真技術(shù)與無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新改革的高度契合為實(shí)踐教學(xué)提供了獨(dú)特的教學(xué)情境。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，基于現(xiàn)代化信息技術(shù)不斷創(chuàng)新視域下，無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新改革持續(xù)推進(jìn)，但也面臨著諸多困境。通過(guò)文獻(xiàn)法分析，構(gòu)建了教師團(tuán)隊(duì)職業(yè)素養(yǎng)、試驗(yàn)資源開(kāi)發(fā)的力度、實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助方式、實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)方式、學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣等5個(gè)核心相關(guān)指標(biāo)。與此同時(shí)，構(gòu)筑虛擬仿真技術(shù)與無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式融合創(chuàng)新機(jī)制是一項(xiàng)系統(tǒng)、全面的工作任務(wù)，并非在短時(shí)間內(nèi)一蹴而就?；诖?，為進(jìn)一步發(fā)揮虛擬仿真技術(shù)的資源優(yōu)勢(shì)，立足于無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)自身發(fā)展特點(diǎn)，在分析當(dāng)前現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，構(gòu)筑兩者間的創(chuàng)新融合機(jī)制，并提出了一些建議和思路，力圖為無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革創(chuàng)新提供借鑒。