姜曉慶，高敬群，孔玉霞，矣 杰

（遼寧大學(xué)化學(xué)院，遼寧沈陽(yáng) 110036）

在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，高校實(shí)驗(yàn)課也應(yīng)勢(shì)而變，利用信息化、數(shù)據(jù)化軟件，引入多元化、多形態(tài)教學(xué)手段，共享優(yōu)質(zhì)教育資源，呈現(xiàn)出更立體、更開(kāi)放的教學(xué)環(huán)境，實(shí)驗(yàn)教學(xué)得到了空前的蓬勃發(fā)展。

1 構(gòu)建多元化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的必要性

無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要分支，也是學(xué)習(xí)其他化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要基礎(chǔ)，是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后的第一門(mén)實(shí)驗(yàn)課程，掌握實(shí)驗(yàn)的基本操作技能及實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)學(xué)生養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)技能特別的重要，是學(xué)生必須熟練掌握的基本功。通過(guò)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、獨(dú)立解決問(wèn)題的能力，為學(xué)習(xí)后繼實(shí)驗(yàn)課程以及科研工作打下良好的基礎(chǔ)。

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法在教學(xué)實(shí)施和學(xué)習(xí)效果方面均有待提高。在教學(xué)實(shí)施方面，受實(shí)驗(yàn)室條件、經(jīng)濟(jì)因素等限制，對(duì)于危險(xiǎn)性、操作繁瑣、耗能耗時(shí)等實(shí)驗(yàn)在教學(xué)實(shí)驗(yàn)室中無(wú)法完整的呈現(xiàn)出來(lái)或不能開(kāi)設(shè)；其次，教師需要課前手動(dòng)簽到，測(cè)試，批改，評(píng)分，記錄操作情況，批改報(bào)告，總結(jié)成績(jī)等，需要大量精力來(lái)完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)。在學(xué)習(xí)效果方面，實(shí)驗(yàn)室條件限制了高難度實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程的復(fù)雜性、現(xiàn)象的隱蔽性以及操作的危險(xiǎn)性等都直接影響了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的認(rèn)知以及化學(xué)實(shí)驗(yàn)的探索[1-2]；其次，學(xué)生需要在固定的時(shí)間到實(shí)驗(yàn)室中來(lái)完成全部的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，時(shí)間和地域性影響較大，不能以仿真實(shí)驗(yàn)的形式模擬實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致課堂實(shí)踐操作不規(guī)范，實(shí)驗(yàn)效果不理想。

鑒于此，結(jié)合我院無(wú)機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)際，融合慕課多樣化教學(xué)手段，對(duì)教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方法，教學(xué)手段進(jìn)行改革和創(chuàng)新，攜手移動(dòng)虛擬實(shí)驗(yàn)室“Mlabs”，結(jié)合微信公眾號(hào)“moolsnet”平臺(tái)實(shí)現(xiàn)教學(xué)管理，構(gòu)建了線上線下虛實(shí)結(jié)合的混合式多元化無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，將優(yōu)質(zhì)虛擬仿真教學(xué)資源搬進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂，建立了一套完整的線上線下虛實(shí)結(jié)合的化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程評(píng)價(jià)體系。這種新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式將危險(xiǎn)性、操作復(fù)雜、耗時(shí)耗能的實(shí)驗(yàn)搬到手機(jī)客戶端，學(xué)生隨時(shí)隨地自主進(jìn)行模擬演示，不受時(shí)間空間限制，彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)的不足，同時(shí)對(duì)于大綱基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行仿真預(yù)習(xí)演示，將實(shí)驗(yàn)方法、儀器的結(jié)構(gòu)和操作更直觀的展示出來(lái)，再結(jié)合課堂教學(xué)，教學(xué)效果較傳統(tǒng)方法顯著提高，圖1為多元化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式流程圖。

圖1 多元化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式流程圖

2 多元化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的實(shí)施

1）實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的建立

無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程根據(jù)教學(xué)大綱，結(jié)合實(shí)體課堂采用線上線下混合式多元化教學(xué)模式，線上利用雨課堂、騰訊會(huì)議、學(xué)堂在線等高水平線上慕課資源，同時(shí)引入微信平臺(tái)“moolnets”及移動(dòng)虛擬實(shí)驗(yàn)室“Mlabs”。利用“moolnets”進(jìn)行線上簽到、測(cè)試；利用“Mlabs”在手機(jī)客戶端模擬實(shí)驗(yàn)操作，使學(xué)生身臨其境反復(fù)演練實(shí)驗(yàn)操作、不受時(shí)間地點(diǎn)限制，符合學(xué)生的泛在化學(xué)習(xí)習(xí)慣，實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的“綠色化學(xué)”理念。線下進(jìn)行實(shí)際操作，節(jié)省教學(xué)演練時(shí)間，鍛煉學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手操作能力，效果更好。通過(guò)在線學(xué)習(xí)+虛擬仿真+實(shí)踐訓(xùn)練+知識(shí)測(cè)試+討論等過(guò)程完成在線課程教學(xué)的組織與實(shí)施。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)放支持大規(guī)模學(xué)生參與，并隨時(shí)隨地反饋實(shí)驗(yàn)情況，積極互動(dòng)討論，了解學(xué)生的真正需求與弱點(diǎn)，進(jìn)一步完善教材和講義，有的放矢地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[3]。

2）實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的選擇

根據(jù)無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱內(nèi)容，結(jié)合虛擬實(shí)驗(yàn)室資源，編排實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃。

在移動(dòng)虛擬實(shí)驗(yàn)室中已開(kāi)展的無(wú)機(jī)化學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)有：①實(shí)驗(yàn)室安全；②氯化鈉提純；③硫酸銅提純；④含鋅藥物的制備；⑤三草酸合鐵等；⑥檸檬酸亞鐵的制備；⑦亞硝基過(guò)硫酸鉀的制備；⑧葡萄糖酸鋅的制備；⑨玻璃管（棒）的加工；⑩p 區(qū)元素化合物的性質(zhì)；?d 區(qū)元素化合物的性質(zhì)；?鉻配合物的制備和分裂能的測(cè)定；?配合物與沉淀溶解平衡；?氧化-還原反應(yīng)；?酸堿反應(yīng)與緩沖溶液；?A 型沸石分子篩的制備；?碳酸氫鈉晶體的制備；?化學(xué)氣相沉積-低維材料的仿真合成與表征等。

其中，實(shí)驗(yàn)①包括實(shí)驗(yàn)室安全基本知識(shí)、化學(xué)品取用、突發(fā)及應(yīng)急事件處理、氣瓶的使用四大模塊，讓學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前學(xué)習(xí)安全知識(shí)，通過(guò)3D 動(dòng)畫(huà)進(jìn)行情景式消防實(shí)戰(zhàn)演練，避免學(xué)生實(shí)地操作危險(xiǎn)，使其掌握必備的消防安全知識(shí)，在“moolsnet”中考試通過(guò)后方可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后已基本掌握實(shí)驗(yàn)室安全基本知識(shí)和消防安全知識(shí)，自覺(jué)遵守實(shí)驗(yàn)秩序，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范，應(yīng)急能力提升，試驗(yàn)有條不紊，實(shí)踐效果非常好。

實(shí)驗(yàn)⑨⑩??等因?qū)嶒?yàn)條件限制在實(shí)驗(yàn)室無(wú)法開(kāi)展，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生利用虛擬平臺(tái)演示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，開(kāi)闊眼界，激發(fā)興趣，彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)短板。

實(shí)驗(yàn)②③④⑤????等配套教學(xué)大綱基本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，讓學(xué)生自主預(yù)習(xí)并進(jìn)行仿真演示，提高課堂實(shí)驗(yàn)操作效率，提升學(xué)習(xí)效果。

3）建立科學(xué)的實(shí)驗(yàn)課程評(píng)價(jià)體系

利用手機(jī)客戶端微信平臺(tái)，對(duì)線上簽到、測(cè)試、虛擬仿真，線下實(shí)踐操作，實(shí)驗(yàn)報(bào)告總結(jié)各個(gè)模塊的學(xué)時(shí)及考核比重進(jìn)行合理分配，建立一套完整的線上線下實(shí)驗(yàn)課評(píng)價(jià)體系。

3 主要解決的實(shí)驗(yàn)教學(xué)問(wèn)題

在互聯(lián)網(wǎng)+背景下，這種線上線下虛實(shí)結(jié)合的混合式多元化無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流，解決了很多傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)問(wèn)題。

1）利用雨課堂、騰訊會(huì)議等慕課資源，結(jié)合 “moolsnet”及“Mlabs”進(jìn)行線上線下虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式使學(xué)生身臨其境，利用手機(jī)移動(dòng)端反復(fù)演練實(shí)驗(yàn)操作、不受時(shí)間地點(diǎn)限制，符合學(xué)生泛在化的學(xué)習(xí)習(xí)慣，與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)相比具有明顯優(yōu)勢(shì)。

2）線上的預(yù)習(xí)、測(cè)試、虛擬仿真練習(xí)為線下實(shí)踐操作奠定了基礎(chǔ)，節(jié)省了教學(xué)演示時(shí)間，使實(shí)踐操作環(huán)節(jié)更準(zhǔn)確，學(xué)習(xí)效果顯著提升。

3）將易燃易爆、無(wú)水無(wú)氧、毒性大，難操作類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目搬進(jìn)學(xué)生手機(jī)移動(dòng)端，不僅解決了因?qū)嶒?yàn)室條件限制無(wú)法開(kāi)設(shè)的問(wèn)題，而且豐富了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，開(kāi)闊了學(xué)生視野，彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)短板，避免了實(shí)際操作的危險(xiǎn)。

4）“游戲闖關(guān)式”虛擬仿真練習(xí)模式，畫(huà)面生動(dòng)，形式新穎，激發(fā)好奇心的同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生求知探索和自主學(xué)習(xí)的能力。

5）對(duì)簽到、測(cè)試、虛擬仿真、總結(jié)報(bào)告，實(shí)踐操作五大模塊的學(xué)時(shí)及考核比重進(jìn)行合理分配，建立了一套完整的線上線下的無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程評(píng)價(jià)體系，相比傳統(tǒng)考核方法更科學(xué)、更可靠。

6）新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式使實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容更加豐滿、涵蓋更廣泛，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，同時(shí)降低教育成本，達(dá)到優(yōu)質(zhì)資源共享的目的。

4 多元化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的特色與創(chuàng)新

無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程采用線上與線下，虛擬與實(shí)踐相結(jié)合的多元化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，將互聯(lián)網(wǎng)資源引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，達(dá)到優(yōu)質(zhì)資源共享，豐富了教學(xué)形式與內(nèi)容，構(gòu)建特色實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。同時(shí)，借助電子科學(xué)信息化技術(shù)，構(gòu)建開(kāi)放式、共享式、信息化移動(dòng)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)手段多元化、信息化[4-5]。同時(shí)，節(jié)省教學(xué)資源，實(shí)踐效果非常好。

在學(xué)生方面，多元化教學(xué)模式讓學(xué)生感受更立體，“游戲闖關(guān)式”操作模式內(nèi)容生動(dòng)，形式新穎，擴(kuò)展性強(qiáng)，從根本上解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程形式枯燥、內(nèi)容老套、時(shí)間受限等問(wèn)題，與以往相比，學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的熱情更高漲；在實(shí)際操作中，更規(guī)范，更快速，對(duì)實(shí)驗(yàn)的掌握更好。

在教師方面，取代了手動(dòng)簽到、課前小考、手動(dòng)評(píng)閱、反復(fù)講解演示等環(huán)節(jié)，將教師從傳統(tǒng)的教學(xué)方式中解放出來(lái)，將更多的精力投入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究中。

在考核方面，對(duì)線上線下虛擬實(shí)踐中的簽到、測(cè)試、虛擬、報(bào)告、操作各個(gè)模塊進(jìn)行合理分配，構(gòu)建模塊化、任務(wù)化、智能化實(shí)驗(yàn)考核評(píng)價(jià)體系，實(shí)時(shí)、科學(xué)、公正，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性。與傳統(tǒng)考核相比，更全面、更公平、更科學(xué)。

在教學(xué)資源利用方面，減少了藥品的浪費(fèi)、儀器的磨損、教師的反復(fù)講解演示、節(jié)省了教學(xué)時(shí)間及教學(xué)資源。

教學(xué)內(nèi)容方面，將實(shí)際教學(xué)中難開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目搬進(jìn)學(xué)生手機(jī)移動(dòng)端，比如化學(xué)氣相沉積-低維材料的仿真合成與表征等易燃易爆、毒性較大，操作難度高的實(shí)驗(yàn)，不僅開(kāi)闊視野，而且更經(jīng)濟(jì)，更安全，同時(shí)補(bǔ)齊實(shí)踐教學(xué)短板，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)和科研探索能力，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)和個(gè)性發(fā)展，提升人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

教學(xué)形式方面，推行自主、合作、研討等形式新穎的個(gè)性化學(xué)習(xí)模式，借助慕課、論壇等資源，將線下實(shí)地討論拓展為線上實(shí)時(shí)討論，對(duì)知識(shí)點(diǎn)、操作點(diǎn)、技能點(diǎn)進(jìn)行有益的探討，構(gòu)建互動(dòng)討論式實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)模式，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。

同時(shí)，堅(jiān)持以提高人才培養(yǎng)質(zhì)量為核心，深化教育教學(xué)改革，注重課程思政建設(shè)，理論聯(lián)系實(shí)踐，突出實(shí)踐性和創(chuàng)新性；堅(jiān)持示范引領(lǐng)，重在應(yīng)用推廣，推進(jìn)提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

5 多元化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的推廣應(yīng)用

這種新型線上線下虛實(shí)結(jié)合的混合式多元化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式在我校理科各學(xué)院的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開(kāi)展實(shí)施，有2a 的時(shí)間，涉及我院2017級(jí)、2018級(jí)、2019級(jí)化學(xué)類專業(yè)及環(huán)境、生命、制藥、輕產(chǎn)等其他理科各專業(yè)，約1000名學(xué)生共同參與，在線測(cè)評(píng)10000人次。疫情以來(lái)，為了響應(yīng)教育部“停課不停教，停課不停學(xué)”的號(hào)召，我院實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心一共開(kāi)設(shè)了28個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)，涵蓋有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)和綜合化學(xué)在內(nèi)的課程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)。這些虛擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富，從化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)操作到大型儀器的使用，實(shí)驗(yàn)大綱所需操作訓(xùn)練皆可滿足。

6 多元化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革意義

這種“線上+線下+虛擬仿真”的混合式多元化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式順應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流，充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源，豐富了教學(xué)內(nèi)容與形式，激發(fā)了學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)興趣和熱情，開(kāi)闊了學(xué)生視野，培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探索能力，大大地提高了人才培養(yǎng)質(zhì)量，解放了教師的雙手，降低了實(shí)驗(yàn)教學(xué)成本，充分共享優(yōu)質(zhì)資源，使實(shí)驗(yàn)課更生動(dòng)、更有趣、更豐富。此外，建立了科學(xué)地化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程模塊化、量化考核評(píng)價(jià)體系。在理科各專業(yè)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中進(jìn)行廣泛推廣，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果顯著提升，得到老師和學(xué)生的一致好評(píng)。