線上線下混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革與探索

章建東，吳瑩，嚴(yán)吉林，姚英明，趙蓓，姚建林

蘇州大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)部，江蘇 蘇州 215123

大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)、材料、環(huán)境以及生命科學(xué)等學(xué)科相關(guān)專業(yè)學(xué)生的必修基礎(chǔ)課程。它的任務(wù)是使學(xué)生掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本理論、基本操作技能和技術(shù)；學(xué)會(huì)應(yīng)用各種化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備以及相關(guān)檢測(cè)方法，以培養(yǎng)學(xué)生的綜合科學(xué)素養(yǎng)，順應(yīng)社會(huì)對(duì)應(yīng)用型人才的需求[1-3]。為了培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜化學(xué)問(wèn)題的創(chuàng)新實(shí)踐能力，不少大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須借助大量大型分析儀器，然而隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展，高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)卻面臨諸多挑戰(zhàn)。一方面，儀器種類繁多，投入成本高，昂貴的儀器價(jià)格限制了實(shí)驗(yàn)配備的儀器臺(tái)套數(shù)量；另一方面，儀器發(fā)展日新月異，實(shí)驗(yàn)儀器的配備無(wú)法跟上設(shè)備的更新發(fā)展；再則，大型儀器設(shè)備構(gòu)造復(fù)雜，專業(yè)性強(qiáng)，為了維護(hù)儀器、保證實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行，每次實(shí)驗(yàn)前教師需要花大量的時(shí)間去講解，不僅增加了指導(dǎo)教師的工作量，更重要的是學(xué)生實(shí)際操作時(shí)間變短。為了解決目前高校本科化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的上述瓶頸問(wèn)題，蘇州大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)部進(jìn)行了線上線下混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探索與實(shí)踐[4,5]。構(gòu)建了化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)交互平臺(tái)，學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的線上學(xué)習(xí)、仿真實(shí)驗(yàn)、遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)等方式，結(jié)合線下的實(shí)操練習(xí)，突破時(shí)空的限制，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率和質(zhì)量。

1 線上線下混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

蘇州大學(xué)在2009年獲批建設(shè)教育部“理工結(jié)合模式培養(yǎng)化學(xué)化工科技創(chuàng)業(yè)人才實(shí)驗(yàn)基地”的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)探索面向理工交叉融合創(chuàng)新人才培養(yǎng)的化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革。經(jīng)過(guò)7年探索研究，5年的實(shí)踐檢驗(yàn)，線上線下混合式化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建與實(shí)踐取得了顯著成效。

以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心的信息時(shí)代的到來(lái)，為化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)尤其是那些依賴儀器和計(jì)算機(jī)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)提供了解決困難的方法和手段[6,7]。我們利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、虛擬化技術(shù)構(gòu)建了化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)交互平臺(tái)，發(fā)展了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的線上學(xué)習(xí)結(jié)合線下充分實(shí)踐的混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式(圖1)。該模式首先要求建立一個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)交互平臺(tái)，平臺(tái)上不僅有實(shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)原理、操作視頻等豐富的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，還有最新儀器的介紹，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行線上學(xué)習(xí)，包括儀器預(yù)約、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、觀看操作視頻、完成預(yù)習(xí)練習(xí)等，然后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行線下實(shí)操練習(xí)，實(shí)驗(yàn)中的結(jié)果數(shù)據(jù)隨時(shí)上傳到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。整個(gè)過(guò)程以學(xué)生為主體，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。教師只起輔助作用，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的資源建設(shè)及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)時(shí)以翻轉(zhuǎn)課堂形式代替了以往的大量講解，完成整個(gè)過(guò)程的輔導(dǎo)及監(jiān)督、實(shí)驗(yàn)報(bào)告批閱及成績(jī)?cè)u(píng)定。使有限的實(shí)驗(yàn)課時(shí)、有限的儀器設(shè)備得到充分的運(yùn)用和延伸，使學(xué)生可以進(jìn)行一系列的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)以及自主開(kāi)放實(shí)驗(yàn)。在該模式下，學(xué)生利用線上化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)資源，進(jìn)行儀器預(yù)約、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、報(bào)告提交等操作，從而高效便捷地完成線下實(shí)驗(yàn)操作與練習(xí)，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性。教師有更充裕的時(shí)間設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，高效地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理，突破時(shí)空的限制，隨時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)和交流。

圖1 線上線下混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的框架及功能

2 線上線下混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式軟硬件建設(shè)

為了實(shí)現(xiàn)線上線下混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，必須有相應(yīng)的硬件支撐與軟件服務(wù)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心歷時(shí)3年左右的時(shí)間，基本完成了配套的軟硬件建設(shè)。

2.1 線上化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)——軟件建設(shè)

首先我們建立了化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)站(網(wǎng)址：http://10.20.216.131:8080限校園網(wǎng)訪問(wèn))，網(wǎng)站界面如圖2所示，該網(wǎng)站實(shí)現(xiàn)了教師在線檢查學(xué)生線上預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)，批閱實(shí)驗(yàn)報(bào)告、成績(jī)?cè)u(píng)定等。學(xué)生可以進(jìn)行線上實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、完成測(cè)試練習(xí)、調(diào)用自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、上傳實(shí)驗(yàn)報(bào)告等功能，2年間訪問(wèn)量突破7萬(wàn)余次。每個(gè)實(shí)驗(yàn)室安裝了大尺寸電子顯示屏，大部分儀器都可以直接聯(lián)網(wǎng)。平臺(tái)上配備了所有實(shí)驗(yàn)的教學(xué)微課視頻，包括實(shí)驗(yàn)原理講解、儀器使用及實(shí)際操作演示，同時(shí)配套了學(xué)習(xí)情況檢測(cè)試題。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)入實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，完成實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、儀器操作以及結(jié)果處理等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，這一過(guò)程學(xué)生可以不拘時(shí)間、地點(diǎn)、形式，利用各種終端，以各種方式進(jìn)行遠(yuǎn)程和交互學(xué)習(xí)，并通過(guò)相應(yīng)的測(cè)驗(yàn)題目檢查學(xué)習(xí)進(jìn)程，達(dá)到必要的預(yù)習(xí)效果。線上教學(xué)平臺(tái)主要包括教學(xué)管理、學(xué)習(xí)管理、實(shí)驗(yàn)室管理、遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)等主要模塊。

圖2 線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)截圖

2.1.1 教學(xué)管理模塊

教學(xué)管理主要包括以下欄目。(1) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：管理教師所屬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，編輯實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容、上傳視頻等資源、編輯預(yù)習(xí)測(cè)試、批閱實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告、添加實(shí)驗(yàn)問(wèn)答、查看學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)列表；(2) 課表：查看本學(xué)期登錄人的課表；(3) 知識(shí)：章節(jié)管理(新建、編輯、刪除)，單元管理(新建、編輯、刪除)，上傳視頻、圖片、實(shí)驗(yàn)手冊(cè)資源，編輯題庫(kù)、測(cè)試和考試，布置作業(yè)；(4) 公告欄：通知管理(發(fā)布通知)，信息發(fā)送(定向通知和郵件)，歷史記錄查詢，討論；(5) 學(xué)習(xí)管理：查看班級(jí)成員；(6) 資源容器：上傳文件或壓縮包；(7) 課程信息：編輯課程信息、課程介紹，上傳課程、教師圖片。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)微課視頻是學(xué)生進(jìn)行線上學(xué)習(xí)的重要資源，對(duì)實(shí)踐過(guò)程順利進(jìn)行有重要指導(dǎo)作用。為此我們所有實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師都加入了制作團(tuán)隊(duì)，有數(shù)十位教師投入了大量精力和時(shí)間進(jìn)行了視頻資料的拍攝和制作，腳本設(shè)計(jì)、動(dòng)作分解、場(chǎng)景分段、后期制作、配音優(yōu)化都是由項(xiàng)目組教師獨(dú)立自主完成。目前無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、分析化學(xué)等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課的高清微課視頻庫(kù)已經(jīng)制作完成，合計(jì)76個(gè)微課視頻，總時(shí)長(zhǎng)1560分鐘。學(xué)生可以登陸實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)后，隨時(shí)在線觀看，通過(guò)觀看這些微課視頻預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容并基本了解這個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程，并以此為依據(jù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的練習(xí)測(cè)試，這些微課視頻也是學(xué)生復(fù)習(xí)和鞏固的重要學(xué)習(xí)資料，對(duì)于學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)原理和操作起到了重要的作用。

平臺(tái)上這些教學(xué)管理欄目的設(shè)立，不僅使該課程的相關(guān)學(xué)生和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師及時(shí)了解教學(xué)安排、教學(xué)要求以及教學(xué)進(jìn)程，而且?guī)熒g就教學(xué)過(guò)程中的相關(guān)問(wèn)題可隨時(shí)互動(dòng)。

2.1.2 學(xué)習(xí)管理模塊

學(xué)習(xí)管理中學(xué)生可看到所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目下有：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)微課、預(yù)習(xí)測(cè)試、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)作業(yè)、實(shí)驗(yàn)問(wèn)答、成績(jī)管理、仿真模擬九個(gè)欄目。學(xué)生通過(guò)這些欄目可以有針對(duì)性地開(kāi)展化學(xué)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、模擬、復(fù)習(xí)，且這些環(huán)節(jié)不受時(shí)空的限制。

2.1.3 實(shí)驗(yàn)室管理模塊

利用虛擬化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了所有實(shí)驗(yàn)室可視化，學(xué)生可以自主選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室和儀器設(shè)備進(jìn)行360度觀摩，讓學(xué)生在未進(jìn)實(shí)驗(yàn)室之前就能對(duì)實(shí)驗(yàn)室及儀器都有比較直觀的認(rèn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)室管理模塊還具有網(wǎng)絡(luò)預(yù)約功能。學(xué)生可以在完成一系列預(yù)習(xí)評(píng)估的基礎(chǔ)上，進(jìn)行在線預(yù)約實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)相關(guān)教師授權(quán)后可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作及數(shù)據(jù)提交。

實(shí)驗(yàn)室管理模塊可以對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行科學(xué)管理并提高效率，使線下教學(xué)運(yùn)行更加流暢和高效。特別是像一些選修綜合實(shí)驗(yàn)，以往學(xué)生經(jīng)常要和實(shí)驗(yàn)管理員反復(fù)溝通、預(yù)約，才能做一些合成和測(cè)試，利用實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)后，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)室的空閑時(shí)間一目了然，有效避免了不必要的實(shí)驗(yàn)時(shí)間沖突。通過(guò)該模塊，可以初步實(shí)現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的完全開(kāi)放及自主學(xué)習(xí)。

2.1.4 遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)?zāi)K

學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)離不開(kāi)大型儀器設(shè)備，然而大型儀器設(shè)備往往價(jià)格昂貴，且主要用于科研，很難進(jìn)入本科生課堂。即使本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)室購(gòu)置了部分大型儀器設(shè)備，也無(wú)法配置足夠的臺(tái)套數(shù)，無(wú)法普惠學(xué)生[8,9]。目前已經(jīng)對(duì)學(xué)校測(cè)試中心的大型核磁共振儀、氣相質(zhì)譜(GC-MS)、原子發(fā)射質(zhì)譜(ICP-MS)等大型儀器實(shí)現(xiàn)了共享和遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)。利用互聯(lián)網(wǎng)及高清攝像系統(tǒng)，我們可以在多媒體教室及普通實(shí)驗(yàn)實(shí)進(jìn)行相關(guān)大型儀器的測(cè)試與教學(xué)。在助教的協(xié)助下，學(xué)生可以遠(yuǎn)程觀察每個(gè)測(cè)試步驟，對(duì)一些復(fù)雜的步驟，可以通過(guò)錄播反復(fù)學(xué)習(xí)模擬。遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)即時(shí)傳送到服務(wù)器，學(xué)生就可以進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，得到相應(yīng)的化合物信息。

2.1.5 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K

根據(jù)學(xué)部開(kāi)設(shè)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程實(shí)際情況，建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)庫(kù)時(shí)，對(duì)于市場(chǎng)上成熟且經(jīng)典的商品化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)直接采購(gòu)，例如傳統(tǒng)的氣相色譜、液相色譜仿真實(shí)驗(yàn)等。但還有很多實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容及設(shè)備具有一定的特定性，比如離子色譜、原子發(fā)射等實(shí)驗(yàn)以及材料加工方面的實(shí)驗(yàn)采用與相應(yīng)的軟件公司定制或聯(lián)合開(kāi)發(fā)。目前儀器分析已有8個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，材料加工已有6個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。

2.2 線下化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)操平臺(tái)——硬件建設(shè)

實(shí)驗(yàn)室目前已經(jīng)初步建設(shè)成一個(gè)現(xiàn)代化的多媒體網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)室。儀器專用實(shí)驗(yàn)室11間，總面積700多平方米，圖3展示了部分實(shí)驗(yàn)室照片。有儀器設(shè)備50臺(tái)(套)，其中包括氣相色譜儀、液相色譜儀、多功能電化學(xué)分析儀、電化學(xué)工作站、紅外分光光度計(jì)、紫外分光光度計(jì)、熒光分光光度計(jì)、原子吸收分光光度計(jì)、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀、離子色譜、毛細(xì)電泳等大型儀器。儀器總價(jià)值500多萬(wàn)元。每個(gè)實(shí)驗(yàn)的儀器設(shè)備都實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室均配備了大屏幕顯示設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)多媒體教學(xué)及演示操作，解決了教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)示范操作時(shí)，學(xué)生無(wú)法看清屏幕內(nèi)容等問(wèn)題。儀器電腦都與服務(wù)器及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器鏈接，具有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新提交等功能。部署了專用的儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)器，滿足教學(xué)管理以及網(wǎng)站建設(shè)等功能。多媒體教室可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)講解以及進(jìn)行大型儀器，如核磁共振儀的遠(yuǎn)程教學(xué)演示。初步實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室智能化管理。

圖3 智能化線下實(shí)驗(yàn)室

大型儀器遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)工程。大型儀器一般都建有專門的實(shí)驗(yàn)室，主要是學(xué)校和學(xué)部的測(cè)試中心負(fù)責(zé)運(yùn)行和管理，首先要和這些部門進(jìn)行溝通和協(xié)調(diào)，在合理的位置部署高清云端攝像頭，在儀器控制電腦上安裝遠(yuǎn)程訪問(wèn)和控制的客戶端，部署專門的訪問(wèn)線路等，然后在線上平臺(tái)預(yù)留專門的程序接口，可以實(shí)現(xiàn)快速訪問(wèn)。

3 線上線下混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的實(shí)踐

在軟硬件基本完成建設(shè)的基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心在本科生基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中積極開(kāi)展線上線下混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)。線下實(shí)踐是化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的重要環(huán)節(jié)，線上學(xué)習(xí)的目的是為線下實(shí)踐服務(wù)[10,11]。完成線上學(xué)習(xí)后，學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室時(shí)對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)心中有底了，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師只需花少量時(shí)間檢查討論實(shí)驗(yàn)中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，節(jié)約了講解時(shí)間，增加學(xué)生實(shí)踐機(jī)會(huì)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中一旦操作有問(wèn)題，學(xué)生可隨時(shí)上網(wǎng)看視頻的正確操作，有利于儀器的使用和維護(hù)，保障了儀器的正常運(yùn)行。

核磁共振波譜儀在現(xiàn)代化學(xué)研究中具有非常重要的作用，但大型核磁共振儀比較昂貴，很難在大學(xué)本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開(kāi)展相應(yīng)的實(shí)踐，我們的線上線下混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)很好地解決了這個(gè)難點(diǎn)。我們?cè)诤舜胖行膶ｉT部署了高清云攝像頭，先采用遠(yuǎn)程教學(xué)，教師可以在普通教室或多媒體教室進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，助教在核磁中心做好配合工作。學(xué)生通過(guò)攝像頭可以觀看600兆大型核磁正常的測(cè)試過(guò)程以及每個(gè)操作細(xì)節(jié)(如圖4所示)。我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)驗(yàn)室配備了80兆臺(tái)式小型核磁picoSpin 80，該核磁的磁體是永磁體，不需要液氦、液氮冷卻，大大節(jié)約了成本，但基本工作原理是相同的。學(xué)生觀看了遠(yuǎn)程操作演示，親自動(dòng)手在小型核磁上進(jìn)行進(jìn)樣、數(shù)據(jù)采集、譜圖處理，這樣就基本掌握了核磁的測(cè)試過(guò)程及操作方法。

在熒光物質(zhì)定量分析實(shí)驗(yàn)中，首先要尋找最強(qiáng)的發(fā)射峰位置以及最佳的激發(fā)波長(zhǎng)，同時(shí)要避免來(lái)自光源散射光的影響，操作過(guò)程比較復(fù)雜，以往傳統(tǒng)只有線下實(shí)踐時(shí)，跟著教師的指導(dǎo)才能完成，很快就忘記，因此期末考試很害怕抽簽到該實(shí)驗(yàn)。實(shí)行線上線下混合式教學(xué)模式后，因?yàn)轭A(yù)習(xí)透徹、實(shí)操到位，且有視頻的隨時(shí)指導(dǎo)，學(xué)生一致反映說(shuō)不害怕做這個(gè)實(shí)驗(yàn)了。

3.1 學(xué)生學(xué)習(xí)自主性

線上線下混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式以學(xué)生為中心，學(xué)生可以利用豐富的線上線下實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，結(jié)合自身的實(shí)際情況，充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，對(duì)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有積極的作用。教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施過(guò)程中，已經(jīng)從一般的施教者轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)驗(yàn)素材和實(shí)驗(yàn)方案的提供者，從手把手示范演示到放手讓學(xué)生自主探究實(shí)踐。

3.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容全面性

以往，學(xué)生一般通過(guò)實(shí)驗(yàn)課本開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)，由于課本內(nèi)容無(wú)法即使更新，特別是在儀器方面的學(xué)習(xí)過(guò)程中往往一頭霧水，通常就是照搬一下實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟等，效果很不理想。現(xiàn)在線上實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上不僅有實(shí)時(shí)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，還有原理講解、示范操作等微課，學(xué)生對(duì)相應(yīng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅可以系統(tǒng)地掌握理論方面的知識(shí)，更對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程及操作有了直觀了解，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后可以快速高效地開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。

3.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)互動(dòng)性

線上化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的互動(dòng)中心，學(xué)生-平臺(tái)、學(xué)生-學(xué)生、教師-學(xué)生、教師-平臺(tái)各個(gè)方面都能夠進(jìn)行即時(shí)的互動(dòng)與聯(lián)系，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利開(kāi)展提供了各種便捷。

3.4 實(shí)驗(yàn)實(shí)施開(kāi)放性

通過(guò)搭建線上線下化學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，充分利用物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行狀態(tài)采集與監(jiān)控，整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)與管理的數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)室使用與管理的流程，實(shí)現(xiàn)開(kāi)放管理。師生不受時(shí)間和空間的限制，隨時(shí)隨地開(kāi)展化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)。

3.5 實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)過(guò)程性

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)-實(shí)驗(yàn)操作-數(shù)據(jù)處理-實(shí)驗(yàn)報(bào)告整個(gè)過(guò)程都是實(shí)時(shí)可追蹤，真正實(shí)現(xiàn)了化學(xué)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)的過(guò)程性。實(shí)驗(yàn)完成后學(xué)生依據(jù)平臺(tái)上自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)果處理，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告并在線提交，指導(dǎo)教師直接在平臺(tái)上批閱實(shí)驗(yàn)報(bào)告，評(píng)判實(shí)驗(yàn)成績(jī)。有了平臺(tái)上視頻資料的指導(dǎo)，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告寫得完整了，針對(duì)性強(qiáng)了，且由于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)當(dāng)場(chǎng)上傳，保證了數(shù)據(jù)的真實(shí)性；尤其是有利于期終實(shí)驗(yàn)考試，學(xué)生通過(guò)對(duì)微課和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的再次學(xué)習(xí)及實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)單復(fù)習(xí)，很容易把一學(xué)期所有儀器的操作要領(lǐng)重拾起來(lái)，從容應(yīng)對(duì)操作考試。

4 線上線下混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用成果與效果評(píng)價(jià)

經(jīng)過(guò)三年的教學(xué)實(shí)踐，師生一致反映這種線上線下混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式很適合化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，教學(xué)效果有了明顯提高。

通過(guò)每年實(shí)驗(yàn)課程結(jié)束后的問(wèn)卷調(diào)查，師生對(duì)該教學(xué)模式的整體滿意度到達(dá)95%，線上教學(xué)平臺(tái)的整體使用感受滿意度達(dá)89%，教學(xué)需求滿足程度達(dá)85%，大部分學(xué)生認(rèn)為對(duì)實(shí)驗(yàn)理論學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作以及操作考試有實(shí)質(zhì)性幫助。很多學(xué)生都說(shuō)，以往通過(guò)書本預(yù)習(xí)后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室看到儀器設(shè)備感到迷茫和無(wú)從下手，需要教師重新花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)講解，從而導(dǎo)致動(dòng)手的時(shí)間和機(jī)會(huì)不多，操作水平和動(dòng)手能力得不到提高，前學(xué)后忘，一出實(shí)驗(yàn)室基本不記得什么了。線上線下混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式很好地解決了以往化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的難題，學(xué)生們既有直觀的學(xué)習(xí)素材，又能隨時(shí)復(fù)習(xí)鞏固，所以實(shí)驗(yàn)操作考試時(shí)，學(xué)生的操作能力和實(shí)驗(yàn)成績(jī)都有普遍的提高。

蘇州大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)部的學(xué)生在最近3年在全國(guó)及省級(jí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽中成果頗豐。獲首屆全國(guó)大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽團(tuán)體一等獎(jiǎng)，全國(guó)大學(xué)生化工設(shè)計(jì)大賽二等獎(jiǎng)，江蘇省大學(xué)生化工設(shè)計(jì)大賽一等獎(jiǎng)3項(xiàng)、二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，江蘇省大學(xué)生化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽一等獎(jiǎng)4項(xiàng)、二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、三等獎(jiǎng)4項(xiàng)，首屆江蘇省普通高等學(xué)校大學(xué)生“安萊立思”杯水處理實(shí)驗(yàn)邀請(qǐng)賽特等獎(jiǎng)2項(xiàng)、一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，江蘇高校化學(xué)化工聯(lián)盟大學(xué)生實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽特等獎(jiǎng)1項(xiàng)、一等獎(jiǎng)3項(xiàng)、二等獎(jiǎng)2項(xiàng)等數(shù)十項(xiàng)國(guó)家級(jí)、省部級(jí)和校級(jí)榮譽(yù)。

5 線上線下混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

探索形成了化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新理念。提出“培養(yǎng)具有嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，實(shí)驗(yàn)技能精湛，具備創(chuàng)新思維能力和復(fù)雜問(wèn)題解決能力的理工交叉融合創(chuàng)新人才”的化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，并以此為指導(dǎo)，對(duì)面向理工交叉融合創(chuàng)新人才培養(yǎng)的化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系進(jìn)行了綜合改革與探索。

構(gòu)建并實(shí)踐了線上自主學(xué)習(xí)和線下指導(dǎo)教學(xué)虛實(shí)結(jié)合的翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。通過(guò)基于在線實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的線上自主學(xué)習(xí)和仿真實(shí)驗(yàn)，基于線下面對(duì)面課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)的指導(dǎo)教學(xué)以及二者相融的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生全員實(shí)驗(yàn)、全天候?qū)嶒?yàn)、全過(guò)程記錄的實(shí)驗(yàn)時(shí)空全覆蓋，有效增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和問(wèn)題解決能力。

構(gòu)建了立足實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源、實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式、實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)四位一體的線上線下融合式化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。通過(guò)建立在線實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)、拓展數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式、改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)方式等多個(gè)維度構(gòu)建的線上線下混合式化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，為新時(shí)代理工交叉融合培養(yǎng)創(chuàng)新人才的教育改革和實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新提供了有益的借鑒。

大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為理工科實(shí)踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)在許多高校均開(kāi)設(shè)有不少課程，本項(xiàng)目探索建立的基于線上線下混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式具有可移植可復(fù)制性，而且該教學(xué)模式建立以后很易實(shí)現(xiàn)完全開(kāi)放實(shí)驗(yàn)體系，具有較強(qiáng)的實(shí)踐意義和推廣價(jià)值。