隋春紅 韓麗琴 董順福 崔桂花 吉林醫(yī)藥學(xué)院化學(xué)教研室，吉林 132013

現(xiàn)代教育技術(shù)在高等學(xué)?；瘜W(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用

隋春紅 韓麗琴 董順福 崔桂花 吉林醫(yī)藥學(xué)院化學(xué)教研室，吉林 132013

將現(xiàn)實教育技術(shù)應(yīng)用于高等學(xué)?；瘜W(xué)實驗的教學(xué)之中, 對于改善傳統(tǒng)化學(xué)實驗教學(xué)的不足，提高實驗教學(xué)效果，激發(fā)大學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力起著重要的作用。本研究旨在介紹現(xiàn)代化學(xué)實驗教學(xué)技術(shù)的發(fā)展及其在高等學(xué)?；瘜W(xué)實驗教學(xué)中的意義。

現(xiàn)代教育技術(shù)；高等學(xué)校;化學(xué)實驗化學(xué)實驗教學(xué)是化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，化學(xué)實驗是培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新思維能力的重要教學(xué)手段。近年來，隨著高等學(xué)校信息化教學(xué)的迅速發(fā)展，實驗教學(xué)信息化已成為教育現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，適當(dāng)?shù)剡\用現(xiàn)代教育技術(shù)進(jìn)行化學(xué)實驗教學(xué)，不僅可以解決傳統(tǒng)化學(xué)實驗教學(xué)的不足，而且對于培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度、縝密的科研思維和敏銳的科研創(chuàng)新能力起著至關(guān)重要的作用。引進(jìn)現(xiàn)代化教育技術(shù)來揭示化學(xué)的本質(zhì)以及化學(xué)學(xué)習(xí)的思維過程，既是現(xiàn)代化學(xué)教學(xué)的要求，又是化學(xué)教學(xué)藝術(shù)的體現(xiàn)[1]。

1 現(xiàn)代化學(xué)實驗教學(xué)技術(shù)

在新的信息化教學(xué)理論指導(dǎo)下，化學(xué)實驗教學(xué)的信息化和網(wǎng)絡(luò)化迅速發(fā)展。計算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)（CAI）是信息時代在教學(xué)方法和教學(xué)手段上最具代表性的產(chǎn)物，它具有交互性、集成性和自適應(yīng)性等特點。近年來隨著Internet的發(fā)展更為CAI開辟了一片廣闊的天空，先進(jìn)的仿真技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化的實驗平臺已登上高等學(xué)校的講臺，發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢，綜合應(yīng)用多媒體、超文本、人工智能、網(wǎng)絡(luò)通信和知識庫等計算機(jī)技術(shù)，克服了傳統(tǒng)教學(xué)情景方式上單一、片面的缺點。它的使用能有效地縮短學(xué)習(xí)時間、提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率，實現(xiàn)最優(yōu)化的教學(xué)目標(biāo)。

1.1 化學(xué)實驗仿真設(shè)計課件

化學(xué)實驗仿真設(shè)計課件運用Flash 軟件和3DStudio MAX 軟件進(jìn)行動畫仿真，集視、聽、操作于一體的新式課件?；瘜W(xué)實驗仿真課件與普通演示課件以及實驗過程的視頻教程有著明顯的不同。在實驗教學(xué)中，平面的、簡單的電子課件只是使學(xué)生看到實驗操作的步驟，很容易忽視實驗操作中的細(xì)節(jié)，而且由于某些錯誤操作所引起的嚴(yán)重后果也無法演示；另外實地拍攝的視頻教程也不能根據(jù)實驗教學(xué)需要，將實驗過程中微小的細(xì)節(jié)變化放大，不足以引起學(xué)生的足夠重視。然而，化學(xué)實驗仿真設(shè)計課件從實驗儀器的安裝到每一步具體實驗操作，以及實驗中的注意事項均可真實地展現(xiàn)給學(xué)生。例如：在儀器分析實驗的教學(xué)中，對原子吸收光譜儀和原子熒光光譜儀的儀器結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，使學(xué)生掌握原子吸收光譜儀的光源與檢測器成直線型,而原子熒光光譜儀光源與檢測器成直角型,同時還比較了空心陰極燈和高強(qiáng)度空心陰極燈的不同、火焰原子化和石磨爐原子化的不同、儀器工作條件選擇和測量對象的不同[2]。在化學(xué)仿真課件中還可以通過模擬各種具有一定危險性的實驗，讓學(xué)生見識到那些原本由于教學(xué)條件的局限，在實際操作過程中無法實現(xiàn)的化學(xué)實驗，開闊學(xué)生的視野，提高學(xué)生對化學(xué)理論與實際的統(tǒng)一的識?；瘜W(xué)實驗仿真設(shè)計課件可激發(fā)學(xué)生對化學(xué)實驗的學(xué)習(xí)興趣，給予學(xué)生更多的自主性和靈活性，使學(xué)生積極主動地操作實驗。在中國的有許多高等院校已于近幾年相繼開展了計算機(jī)輔助實驗教學(xué)方面的研究與探索，仿真實驗軟件的選題與制作水平正在不斷提高。

1.2 化學(xué)虛擬實驗室

虛擬實驗室是虛擬儀器技術(shù)在實驗室中的具體應(yīng)用，虛擬儀器技術(shù)是測試技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，實驗者可以在模擬真實環(huán)境中完成各種預(yù)定的實驗?；瘜W(xué)虛擬實驗室的最大優(yōu)勢是不受時間、空間、微觀、宏觀的限制，利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程控制與交互，成為傳統(tǒng)實驗教學(xué)的有益補(bǔ)充[3]。虛擬實驗室的另一優(yōu)勢是可以擺脫實驗儀器和實驗材料的限制，避免有毒實驗試劑對人體的傷害，節(jié)約人力資源投入和實驗費用的支出。目前普通高等學(xué)校普遍存在著實驗室建設(shè)經(jīng)費投入嚴(yán)重不足的問題，化學(xué)虛擬實驗室可以通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實現(xiàn)大型科學(xué)儀器的資源共享，避免了大型儀器設(shè)備的重復(fù)添置，節(jié)約財務(wù)開支。虛擬實驗系統(tǒng)還可以根據(jù)課程內(nèi)容的需要，靈活地選擇相應(yīng)實驗系統(tǒng)，實驗課程的內(nèi)容確定后，實驗系統(tǒng)的管理員通過調(diào)用不同的軟件，重新組合成不同的實驗系統(tǒng)，從而達(dá)到不同的化學(xué)實驗課程的教學(xué)要求。

1.3 網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)平臺

要發(fā)揮CAI先進(jìn)的教育技術(shù)，對于網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)平臺的建設(shè)是必不可少的。網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)平臺能全面實現(xiàn)開放式的實驗教學(xué)，由于網(wǎng)絡(luò)仿真實驗運行成本低，操作過程逼真，學(xué)生興趣高，容納的學(xué)生數(shù)量大，更有利于實驗室的開放教學(xué)與資源共享。網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)平臺可提供教學(xué)內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)化、直觀化和形象化，并且產(chǎn)生獨特的教學(xué)效果。這種先進(jìn)的教學(xué)方式比傳統(tǒng)的教學(xué)方法更加方便、簡捷、快速，有助于培養(yǎng)學(xué)生獲取信息的興趣，提高分析問題和解決問題的能力。實驗室開通網(wǎng)絡(luò)后，實驗教師可以在網(wǎng)上備課，將教案制成多媒體課件和動畫，并掛在實驗教學(xué)中心的網(wǎng)頁上，隨時從網(wǎng)絡(luò)上將教案調(diào)出，進(jìn)行教學(xué)。網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)平臺的建立，有利于師生之間的交流溝通，提高實驗教學(xué)層次，體現(xiàn)實驗教學(xué)方法的現(xiàn)代化氣息，有助于師生在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行交流和答疑，當(dāng)學(xué)生在開放實驗室遇到實驗操作上的問題時，可以通過實驗室的網(wǎng)絡(luò)來查詢解決問題的辦法。實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)，還可以使大型精密分析儀器的測試原理和操作方法通過仿真實驗和教學(xué)錄像虛擬的展示在屏幕上，讓學(xué)生在網(wǎng)上不斷地進(jìn)行模擬仿真實驗，這樣能夠大幅提高大型分析儀器的實驗操作。我們在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺也有所起步，構(gòu)建了有機(jī)化學(xué)實驗網(wǎng)絡(luò)平臺教學(xué)模式，取得了良好的教學(xué)效果。

2 化學(xué)實驗教學(xué)運用現(xiàn)代化教育技術(shù)的意義

目前各種現(xiàn)代化教育技術(shù)還處在發(fā)展、起步階段，但在實驗教學(xué)過程中卻已經(jīng)發(fā)揮了巨大的作用。利用現(xiàn)代教育技術(shù)可以彌補(bǔ)實驗教學(xué)條件的不足，避免真實實驗操作所帶來的各種危險，徹底打破空間與時間的限制，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，彌補(bǔ)傳統(tǒng)實驗教學(xué)的缺點和不足。將現(xiàn)代化教育技術(shù)運用于化學(xué)實驗教學(xué)之中，具有深遠(yuǎn)的意義。

2.1 改變實驗教學(xué)觀念，為教育改革服務(wù)

現(xiàn)代化教育技術(shù)的應(yīng)用，要求教師由演示者向指導(dǎo)者、創(chuàng)新者的轉(zhuǎn)換；學(xué)生由模仿者向探求者和創(chuàng)造者轉(zhuǎn)換。在應(yīng)用現(xiàn)代化教育技術(shù)進(jìn)行化學(xué)實驗教學(xué)同時，改變實驗教學(xué)觀念，使人才培養(yǎng)方向由經(jīng)驗型人才向創(chuàng)造型人才轉(zhuǎn)變[4]?，F(xiàn)代化教育技術(shù)是多學(xué)科技術(shù)發(fā)展的綜合，代表著當(dāng)前學(xué)科技術(shù)的發(fā)展水平。隨著實驗設(shè)備實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程連接，實驗的控制更加精準(zhǔn)，實驗數(shù)據(jù)的處理和分析更加快捷便利?，F(xiàn)代化教育技術(shù)有效構(gòu)建了一個與技術(shù)發(fā)展同步的實驗環(huán)境，甚至具有適當(dāng)?shù)某靶裕瑸榛瘜W(xué)實驗教學(xué)改革注入了新的活力。通過引入現(xiàn)代化教育技術(shù)，使大學(xué)生更容易掌握世界前沿的科學(xué)知識，培養(yǎng)他們成為具有個性的知識品質(zhì)的創(chuàng)新型人才。現(xiàn)代教育技術(shù)即是實驗教學(xué)改革的制高點和突破口，也是走向現(xiàn)代化教學(xué)的必由之路[5]。

2.2 實驗教學(xué)手段多樣化，提高化學(xué)實驗教學(xué)效果

現(xiàn)代化教育技術(shù)提供給學(xué)生與真實實驗一樣的感受和體會，豐富了學(xué)生感性認(rèn)識，加深對教學(xué)內(nèi)容的理解，又可以彌補(bǔ)因為實驗設(shè)備、實驗場地、教學(xué)經(jīng)費等多方面的不足，豐富實驗教學(xué)資源?，F(xiàn)代化教育技術(shù)為實驗教學(xué)改革提供了條件，教師可采取多種靈活的教學(xué)方法，實行個性化教學(xué)。通過網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學(xué)，學(xué)生可以自主地選擇自己所需的實驗內(nèi)容，靈活控制學(xué)習(xí)時間，不受時間和空間的限制，同時，實驗教學(xué)考核也可采取多樣化，通過網(wǎng)絡(luò)考核與實際考核相結(jié)合，更能真實評價學(xué)生的綜合能力。利用網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)平臺，學(xué)生可通過上網(wǎng)接受教師指導(dǎo)，完成各項實驗內(nèi)容，提交實驗報告；教師可以通過互聯(lián)網(wǎng)組織各種實時或非實時的分布式教學(xué)，批改實驗報告。將教學(xué)內(nèi)容、教師輔導(dǎo)和學(xué)生的思考、實驗操作等融為一體，打破實驗教學(xué)長期受到課堂、課時等因素的約束。由于現(xiàn)代化教育技術(shù)能夠模擬真實的實驗環(huán)境，使得整個實驗過程具有游戲的特點，將群體式學(xué)習(xí)、協(xié)作式學(xué)習(xí)、競賽式學(xué)習(xí)模式的有機(jī)結(jié)合和與靈活應(yīng)用， 不僅可以激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，而且能夠顯著提高化學(xué)實驗教學(xué)的顯著效果。在虛擬化學(xué)實驗中，學(xué)生可以通過改變實驗參數(shù)，針對不同的結(jié)果進(jìn)行總結(jié)與分析，更加有利于培養(yǎng)學(xué)生敏銳的科學(xué)洞察力和敢做敢為的創(chuàng)新精神。

綜上所述，隨著教育現(xiàn)代化、開放化、國際化發(fā)展，將現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用于高等學(xué)校的化學(xué)實驗教學(xué)之中，不僅能夠充分發(fā)揮計算機(jī)先進(jìn)技術(shù)的優(yōu)勢，更可以成為對傳統(tǒng)化學(xué)實驗教學(xué)的有力補(bǔ)充，使學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)造力得到最大程度的發(fā)揮，為實現(xiàn)高等學(xué)校化學(xué)實驗教學(xué)的飛躍發(fā)展提供強(qiáng)大的技術(shù)支撐。

[1]楊曉芳.現(xiàn)代教育技術(shù)在高等學(xué)校教學(xué)過程中的地位和作用[J].繼續(xù)教育研究，2010,（11）：127～128

[2]鮑長利,賈瓊,陳博,等.儀器分析實驗教學(xué)改革的探討[J].實驗室研究與探索,2009,28(10):123～125

[3]熊慶,陳華,李夢龍,等.大學(xué)化學(xué)網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室建設(shè)[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2011,9（2）:166～167

[4]周雨陽，段玉生.現(xiàn)代教育技術(shù)促進(jìn)實驗教學(xué)創(chuàng)新[J].實驗技術(shù)與管理，2011,27(11):337～339

[5]毛健.用現(xiàn)代教育技術(shù)改造傳統(tǒng)高等教育[J].中國高等教育，2001,(8):33～35

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.24.133