分析化學實驗課程線上教學的實踐

摘? 要：該文介紹了分析化學實驗課程線上教學的實踐。通過比較選擇了微瑞虛擬仿真實驗平臺，線上教學模式選擇騰訊會議直播。實驗成績的構成包括4個部分，分別為預習報告、提問題與回答問題、操作技術及實驗報告。課堂講解增加了翻轉課堂的環(huán)節(jié)。指出了線上教學的4個注意事項，包括預做實驗、問題引導教學、不拘泥于課表、數(shù)據(jù)記錄表的截屏。

關鍵詞：分析化學實驗? 線上教學? 微瑞虛擬仿真實驗平臺? 翻轉課堂

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

分析化學實驗課程是化學及相關專業(yè)的一門學科基礎課，筆者學校化學專業(yè)的分析化學實驗課程為58學時，包括1次緒論課和12個實驗項目。該學期在不減少學時的前提下，基本按照教學大綱的要求完成了該門課程的線上教學，并且每個實驗項目都做了虛擬仿真實驗，這是一次非常有意義的實踐[1]。

1? 虛擬仿真實驗平臺的選擇

開展分析化學實驗課程線上教學，首先需要選擇一個適合的虛擬仿真實驗平臺。分析化學實驗課程組通過各方面比較，從幾個備選平臺中最終確定了微瑞虛擬仿真實驗平臺。該平臺的6項優(yōu)勢如下：第一，微瑞平臺提供了足夠多的分析化學實驗項目。根據(jù)教學大綱的規(guī)定，線下的分析化學實驗課程一共有12個實驗項目，而微瑞平臺可供選擇的分析化學實驗項目達到了19個，具體實驗項目名稱見表1。第二，實驗項目匹配程度較高。課程組最終確定的12個虛擬仿真實驗項目，均為線下正在開設或者曾經(jīng)開設過的實驗項目。第三，虛擬仿真程度高。虛擬仿真實驗的各項操作，例如稱量、移液、定容、滴定等操作的設計與線下實際操作基本一致。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驗平臺，錄入用戶名和密碼，即可進行實驗。第五，項目內(nèi)容完整。每個實驗項目均提供完整的實驗目的、實驗原理、實驗儀器與試劑、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)記錄表和思考題。第六，細節(jié)設計較好。例如，學生做實驗時，有提示和考核兩種模式，若采用提示模式，分數(shù)會從100分開始不斷減少;而采用考核模式，分數(shù)就會保持在100分。另外每個實驗都有倒計時，超時分數(shù)會降為0分。

2? 線上教學模式的選擇

為了加強師生互動，提高線上教學的效果，最終課程組確定了以直播為主，學生線下自主學習為輔的教學模式。按照課表規(guī)定的時間，教師在騰訊會議室進行線上直播授課。教師采用屏幕共享方式講解實驗原理，介紹實驗操作和數(shù)據(jù)處理的注意事項。同學們依次通過屏幕共享方式直播自己做實驗的過程。師生通過語音和文字聊天方式進行交流和討論。課外時間，推薦學生到中國大學慕課平臺自主學習相關實驗內(nèi)容。

3? 分析化學實驗成績的構成

分析化學實驗成績構成如下：預習報告占10%，學生提問題與回答問題占10%，操作技術占40%，實驗報告占40%。

3.1 預習報告

學生的預習報告要求手寫，上課的前一天學生將預習報告的圖片上傳至學習通[2]，教師在線批閱。預習報告按10分制評分，要求學生按時提交，并且不缺項目。建議學生先將講義里的實驗原理看明白，然后再擇其要點書寫在報告紙上。建議學生書寫實驗步驟時，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)記錄表的設計是預習報告的重中之重，要求表格項目必須齊全，符號和單位要規(guī)范。預習報告的具體評分標準如表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，每回答一個老師上課提出的問題得1分。

線下教學時，教師一般通過提問來檢查學生的預習情況。為了更好地督促學生自主學習，該學期教師要求每位學生在上課之前提出一個實驗相關的問題，然后在微信群接龍發(fā)布，且不能與前面同學提出的問題重復。因為該學期分析化學實驗課安排在周一上午，所以教師一般會在周六于微信群發(fā)出接龍?zhí)釂栴}的指令，幾乎每次同學們都快速接龍，明顯已經(jīng)預習完畢，并且已將問題準備好了，就等老師發(fā)出接龍指令。通過一學期的實踐，發(fā)現(xiàn)同學們提問題的能力明顯增強，20名同學每人一個問題幾乎涵蓋了實驗的方方面面，而且有些問題提得特別好，是老師也沒有想到的，對于老師的教學也是非常好的促進。

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

3.3 操作技術

當課堂講解和討論完畢后，學生差不多同時開始做虛擬仿真實驗。教師隨機連線每一位學生，要求學生通過騰訊會議的屏幕共享功能來直播自己的虛擬仿真實驗操作，教師認真觀察學生的操作熟練程度，以及虛擬仿真實驗的即時分數(shù)和剩余時間，然后給出學生操作技術的分數(shù)。

學生正式做實驗時，應該選擇考核模式，初始分數(shù)為100分，此時既沒有語音提示也沒有文字提示，學生盡量按照正確的實驗步驟操作，若誤操作，則不會執(zhí)行，也不扣分，但若總是誤操作則會耽誤很多時間，一旦倒計時結束，分數(shù)會從100直接降為0。當然也有學生遇到操作實在進行不下去時，會更換為提示模式，但是在提示模式下，分數(shù)會一直下降。所以當學生屏幕共享時，教師需要關注一下學生的即時分數(shù)，若為100分，說明學生沒有切換過提示模式，再關注一下剩余時間，就能了解學生開始虛擬仿真實驗操作的時間。此外，教師還可提1～2個與實驗操作有關的問題，請學生來回答。對于學生的回答，教師要予以點評，讓所有學生都聽到，鞏固線下實驗操作技術。

3.4 實驗報告

學生的實驗報告要求手寫，課后學生將實驗報告的圖片上傳至學習通，教師在線批閱。為了加強學生撰寫實驗報告的規(guī)范性，教師事先將實驗報告的評分標準告知學生[3]。優(yōu)秀的實驗報告，會在微信群里展示。

4? 翻轉課堂的實踐

為了提高學生的創(chuàng)新能力和自主學習能力，在該學期的分析化學實驗線上教學過程中嘗試了翻轉課堂[4]。從第三個實驗項目開始，每次講解都由2位學生志愿者來完成，一位學生負責實驗原理的講解，另一位學生負責實驗步驟的介紹[5]。通過幾次實踐，學生的講解越來越有條理，而且將其他同學課前在微信群提出的問題恰當?shù)厍度胝n件里，并請?zhí)釂栒邅砘卮穑有Ч浅：谩Ｓ?位學生講了一次之后意猶未盡，后來每次實驗征集志愿者時他倆都積極報名，最后這兩位同學每人講了3次。當講到第三次的時候，兩位同學已經(jīng)相當熟練了，不僅可以做到深入淺出地講解實驗原理和步驟，還能很好地控制課堂節(jié)奏。還有一位同學準備開講時，資料查找范圍已經(jīng)不再拘泥于教材，而是擴展到了期刊文獻，頗有鉆研精神，為將來從事科學研究打下了良好的基礎。

5? 分析化學實驗課程線上教學的注意事項

線上教學與線下教學既有共同之處，也有其自身特點。所以必須針對線上教學的特殊情況，在教學的各項環(huán)節(jié)予以注意。

5.1 預做實驗

在該課程的線下教學過程中，因為教師對實驗項目非常熟悉，所以一般不要求老教師預做實驗，也不要求學生預做實驗。但是該學期線上教學涉及到的每一個虛擬仿真實驗項目對于師生來說都是全新的，所以不僅師生都要預做實驗，而且是每一個實驗都必須預做。教師至少要提前兩周完成預做實驗，確保實驗可以順利完成，然后提前一周布置學生預做實驗。在直播課堂上，師生還要交流此次虛擬仿真實驗操作的要點和難點，幫助所有同學順利完成虛擬仿真實驗。

5.2 問題引導教學

線上實驗教學講解時，因為教師無法看到學生的反應，所以不適合大段地進行講述，而應該把知識點拆解成若干個小問題，問題可以很具體、很簡單，盡量激發(fā)絕大多數(shù)學生搶答的欲望。如果學生通過聊天區(qū)來搶答問題，經(jīng)常會有好幾個同學的答案幾乎同時出現(xiàn)，這時可以給率先回答正確的2～3名同學都加分，從而鼓勵更多的同學積極思考，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)定的時間，師生一起出現(xiàn)在直播課堂上，除了講解和討論，剩余時間留給學生做虛擬仿真實驗。但是學生也可以在課前預做實驗，或者在課后補做實驗，充分發(fā)揮線上教學的靈活性。教師通常會提前一周布置下次實驗項目，并要求學生一定要提前預做實驗。通過預做實驗，學生熟悉了實驗操作和數(shù)據(jù)處理方法，然后在正式的實驗課上就能順利地在規(guī)定的時間內(nèi)完成實驗。學生提交實驗報告時，優(yōu)先選擇正式實驗的數(shù)據(jù)，但若對正式實驗的數(shù)據(jù)不滿意，也可以選擇提交預做實驗或補做實驗的數(shù)據(jù)。

5.4 數(shù)據(jù)記錄表的截屏

在虛擬仿真實驗過程中，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，否則無法進行下一步操作。所以要求學生在實驗過程中將數(shù)據(jù)記錄表截屏，并且與實驗報告一起提交。教師在批閱學生實驗報告時，參考截屏的原始數(shù)據(jù)，來評定實驗報告的成績。

6? 結語

未來的分析化學實驗教學當然還是應該以線下教學為主，但充分發(fā)揮線上教學和虛擬仿真實驗的優(yōu)勢，實現(xiàn)線上線下協(xié)作教學，應該是一個趨勢。例如，間接碘量法測定銅鹽中的銅含量這一虛擬仿真實驗項目會用到重鉻酸鉀做基準物質來標定硫代硫酸鈉溶液，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鉻，毒性很大，所以線下實驗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。實際在線下實驗時，我們會用碘酸鉀來替代重鉻酸鉀。因此同一個實驗項目，若分別采用線上虛擬仿真實驗和線下實驗來完成，肯定能讓學生對于該實驗項目有更為全面和更加深刻的理解。實際上還有很多效果非常不錯分析化學實驗項目，就是因為使用了有毒有害試劑或者試劑的價格較為昂貴，而被其他實驗項目替換了。其實這些實驗項目非常適合設計成虛擬仿真實驗，然后重新回到教學大綱之中。若有和線下實驗基本一樣的虛擬仿真實驗，可以建議學生在進入實驗室前，先通過虛擬仿真實驗來熟悉實驗操作過程以及實驗現(xiàn)象。

實驗課的線下教學通常要花一個學時左右來講解，然后學生才開始做實驗。這就導致有些實驗做到很晚，甚至耽誤了后面的教學安排。另外，有些同學想多做一組實驗，時間上也來不及。其實只要師生共同商定一個合適的時間，實驗原理和實驗步驟的講解以及問題的討論完全可以通過線上教學來實現(xiàn)，從而給學生留出更充足的時間在實驗室完成實驗。

線下實驗的第一次實驗報告一般是第二次上課時交，等老師批閱完再返給學生時，已經(jīng)是第三次實驗了，這就導致實驗報告批改的時效性比較差。而采用線上提交實驗報告就可以徹底解決這一問題。

參考文獻

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