王殿榮

(哈爾濱師范大學(xué)，哈爾濱 150025)

引言

由于當(dāng)前處于國外疫情異常兇險，國內(nèi)因國外輸入性病例呈零星散發(fā)狀態(tài)，疫情防控依然不能有絲毫放松。因此，在新形勢下實現(xiàn)實驗教學(xué)線上與線下的有機融合就變得十分必要。實驗是培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、動手能力和創(chuàng)新能力的最有效的教學(xué)手段之一。學(xué)生創(chuàng)新能力的養(yǎng)成與實驗密不可分[1]。隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展,高校以培養(yǎng)高水平、高素質(zhì)的創(chuàng)新型人才作為發(fā)展的核心,尤其對于以實驗為基礎(chǔ)的化學(xué)專業(yè)的學(xué)生來說，較高的實驗技能水平是當(dāng)代大學(xué)化學(xué)專業(yè)學(xué)生必備素質(zhì)之一，通過實驗課的開設(shè)，使學(xué)生直接參與完成實驗，掌握一定的實驗基礎(chǔ)知識和實驗技能，培養(yǎng)較強的實驗?zāi)芰捶治鰡栴}的能力和動手解決問題的能力，可以為將來的學(xué)習(xí)和科學(xué)研究奠定良好的基礎(chǔ)。從培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)的教育角度出發(fā)，在實驗課堂教學(xué)中更加有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)生的實驗技能，要求教師必須在每個實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中做到有目的、有計劃地培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰ΑＯ旅娣謩e從制備實驗、測定實驗、性質(zhì)實驗、設(shè)計實驗的教學(xué)中闡述如何利用線上與線下教學(xué)的有機融合，以切實培養(yǎng)和提高學(xué)生的實驗?zāi)芰Α?/p>

一、加強培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力

在實驗過程中，操作、觀察、思維這三個心理活動相互交融，并且相互影響[2]。下面通過對比分析談?wù)勅绾瓮ㄟ^制備實驗實現(xiàn)線上與線下教學(xué)模式的有機融合，以達(dá)到培養(yǎng)和提高學(xué)生動手操作能力的教學(xué)目標(biāo)。以往單純的線下教學(xué)，課前的預(yù)習(xí)部分是要求學(xué)生通過閱讀教材中的文字部分清楚實驗原理和帶著思考題熟悉實驗內(nèi)容，通過文字閱讀掌握其基本操作，單調(diào)的文字?jǐn)⑹龊茈y激發(fā)學(xué)生預(yù)習(xí)的熱情，達(dá)不到教師所期望的預(yù)習(xí)效果。現(xiàn)在若能充分利用線上教學(xué)資源，例如仿真實驗室、慕課以及挖掘名校已公開的實驗課視頻資料等，會使學(xué)生課前預(yù)習(xí)效果事半功倍。為順應(yīng)新形勢，學(xué)院初步錄制了由任課教師講解的相應(yīng)實驗題目的視頻。通過在學(xué)習(xí)通上發(fā)放視頻資料，使學(xué)生能夠在課前通過聲音和視覺的觀察學(xué)習(xí)方式充分熟知實驗全過程，使學(xué)生真正能夠做到課前預(yù)習(xí)充分，即知道要做什么，以及怎么做和為什么要這樣操作。在觀看過程中可以根據(jù)需要暫?；蛘咧貜?fù)播放，通過線上學(xué)習(xí)，使學(xué)生課前預(yù)習(xí)效果大大提高。

以往單純的線下教學(xué)，課堂中的講解部分，教師只能通過掛圖或板書對實驗?zāi)康摹⒃砗蛢?nèi)容進行講解，相對來說教學(xué)方式比較單調(diào)枯燥。即使教師在講解過程中適時提問實驗中的問題或注意事項，學(xué)生對整個實驗過程記憶也不深刻，經(jīng)常會出現(xiàn)部分學(xué)生在動手實際操作時依然離不開教材，看一步做一步，使得學(xué)生的實驗?zāi)芰Σ荒苷嬲玫脚囵B(yǎng)和提高。將線上與線下教學(xué)有機融合的新模式則可使學(xué)生更加形象清晰地掌握實驗全過程，在觀察和實踐中逐步培養(yǎng)和提高動手操作能力。在線上與線下教學(xué)有機融合的實驗課堂實踐教學(xué)中，實驗室需安裝投影儀，教師可通過上網(wǎng)和學(xué)生共同在線觀看相關(guān)視頻資料，掌握學(xué)生對實驗的預(yù)習(xí)情況，教師適時對視頻中的關(guān)鍵內(nèi)容加以強調(diào)和解釋，再重點講解和強調(diào)學(xué)生有困惑的部分。將線上教學(xué)資源與線下課堂教學(xué)有機融合，這種新模式可以較大程度地提高學(xué)生對實驗的興趣，使學(xué)生更能掌握整個實驗的操作流程以及實驗中的注意事項等，在線下課堂實驗過程中，引導(dǎo)學(xué)生規(guī)范操作，認(rèn)真觀察記錄實驗現(xiàn)象，若出現(xiàn)與預(yù)想的結(jié)果不一致時，鼓勵學(xué)生大膽地質(zhì)疑，例如加熱時試管中本應(yīng)該有晶體析出，但有個別學(xué)生可能無法觀察到晶體析出，在質(zhì)疑中使學(xué)生懂得是由于形成了過飽和溶液，引導(dǎo)學(xué)生如何破壞其介穩(wěn)狀態(tài)而使之析出晶體。學(xué)生通過自身實踐即用玻璃棒摩擦試管內(nèi)壁而使晶體析出，完成了從提出問題到動手解決問題的過程，體現(xiàn)出教師有目的、有意識地在實驗中培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力。鼓勵學(xué)生在實驗中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題是進行創(chuàng)新的必不可少的環(huán)節(jié)， 所以教師在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的過程中，要引導(dǎo)學(xué)生對提出的問題進行思考，再引導(dǎo)學(xué)生親自動手去解決這一問題，從而使學(xué)生既能獲取新的實驗知識和實驗基本技能，又能從這一過程獲得滿足感，激發(fā)對實驗學(xué)習(xí)的興趣，從而形成正循環(huán)。

制備實驗最終對學(xué)生的評價是要求學(xué)生上交一份通過規(guī)范操作制備出來的保質(zhì)保量的產(chǎn)品，這就對學(xué)生的動手操作能力有較高的要求。綜上所述，通過制備實驗可以實現(xiàn)線上與線下教學(xué)模式的有機融合，以達(dá)到培養(yǎng)和提高學(xué)生動手操作能力的目的。

二、注重培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)處理能力

測定實驗要求學(xué)生了解實驗?zāi)康模莆掌鋵嶒炘?，通過實驗步驟測定其相應(yīng)數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行準(zhǔn)確處理，從而得出符合要求的測定結(jié)果。下面談?wù)勅绾瓮ㄟ^測定實驗實現(xiàn)線上與線下教學(xué)模式的有機融合，以達(dá)到培養(yǎng)和提高學(xué)生數(shù)據(jù)處理的能力。教師通過充分挖掘線上教學(xué)資料，使學(xué)生課前不僅能夠通過閱讀教材了解實驗?zāi)康模莆諏嶒炘?，熟悉實驗?nèi)容與步驟，更能通過直觀觀看慕課或錄制好的教師講解的視頻，對測定實驗過程做到課前心中有數(shù)。測定實驗重點在于必須使學(xué)生弄懂其實驗原理，然后通過相應(yīng)測定方法得到相關(guān)數(shù)據(jù)，最后對所得數(shù)據(jù)進行合理計算，必要時需作圖分析，從而得出正確結(jié)論。

學(xué)生若單純通過閱讀教材去理解測定原理，往往只是一知半解。在線下課堂教學(xué)中有機融入線上教學(xué)資源，教師通過與學(xué)生在線觀看相關(guān)測定實驗的規(guī)范視頻資料，再輔以啟發(fā)式提問和講解使學(xué)生充分理解實驗的測定原理，清楚知道本實驗是來測定什么的，用什么方法測定以及最終達(dá)成怎樣的教學(xué)目標(biāo)。線上與線下教學(xué)有機融合的新模式可以幫助學(xué)生更好地理解晦澀難懂的實驗原理，掌握測定方法，收集相關(guān)數(shù)據(jù)，學(xué)會數(shù)據(jù)處理。

測定實驗結(jié)果的數(shù)據(jù)處理對學(xué)生來說，比較煩瑣但又充滿挑戰(zhàn)，可以培養(yǎng)和檢驗學(xué)生對數(shù)據(jù)的綜合分析與歸納整理能力。例如，反應(yīng)級數(shù)和活化能的測定需要學(xué)生對測定所得數(shù)據(jù)進行大量計算，必要時需在坐標(biāo)紙上精確作圖，需要學(xué)生掌握正確的計算方法和在計算中做到細(xì)心準(zhǔn)確?？梢?，測定實驗的數(shù)據(jù)處理還可以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，養(yǎng)成在實驗探究過程中一絲不茍的良好習(xí)慣，為未來學(xué)習(xí)和科學(xué)研究奠定堅實的基礎(chǔ)。通過測定實驗實現(xiàn)線上與線下教學(xué)模式的有機融合，以達(dá)到培養(yǎng)和提高學(xué)生的數(shù)據(jù)處理能力的教學(xué)目的。

三、培養(yǎng)和提高學(xué)生的分析和解決問題能力

性質(zhì)實驗要求學(xué)生了解實驗?zāi)康?，擁有扎實而豐富的元素各論部分的理論基礎(chǔ)知識。在實驗內(nèi)容部分完成理論在實踐中得到驗證檢驗的過程。這里要求學(xué)生課前預(yù)習(xí)時就要充分了解實驗?zāi)康?，即在實驗中最終要達(dá)成怎樣的教學(xué)目標(biāo)。熟知實驗內(nèi)容，結(jié)合理論課所學(xué)基礎(chǔ)知識大膽地預(yù)測實驗現(xiàn)象，并且能對現(xiàn)象做出合理化的解釋，尤其是對各物質(zhì)的性質(zhì)規(guī)律進行歸納總結(jié)。下面談?wù)勅绾瓮ㄟ^性質(zhì)實驗實現(xiàn)線上與線下教學(xué)的有機融合，以培養(yǎng)和提高學(xué)生的分析問題、解決問題的能力。性質(zhì)實驗的網(wǎng)絡(luò)資源相對比較豐富，疫情期間線上實驗課的開設(shè)大多依托仿真實驗室軟件來進行，仿真實驗室軟件的應(yīng)用，能夠極大拓寬學(xué)生的視野，使學(xué)生在仿真實驗室如臨其境，親自動手完成相應(yīng)部分實驗內(nèi)容。當(dāng)前可以進行線下課堂教學(xué)，課前預(yù)習(xí)部分依然可以讓學(xué)生充分利用仿真實驗室軟件，或者觀看錄制好的教師講解視頻。性質(zhì)實驗注重預(yù)習(xí)筆記的完成，推測反應(yīng)現(xiàn)象，并能用相應(yīng)理論或方程式等加以解釋。

以往的單純線下教學(xué)，學(xué)生只能通過閱讀教材結(jié)合理論課所學(xué)對性質(zhì)實驗進行預(yù)習(xí)，對預(yù)習(xí)內(nèi)容的印象只會停留在文字?jǐn)⑹錾?。若將線上教學(xué)資源融入線下課堂教學(xué)，教師利用線上資源如仿真實驗室或視頻資料，使學(xué)生課前就能在仿真實驗室對實驗內(nèi)容進行操作演示，或觀看規(guī)范操作講解視頻，會在腦海中對實驗現(xiàn)象形成視覺和感覺停留，印象十分深刻。在線下課堂教學(xué)中教師指導(dǎo)學(xué)生對所預(yù)習(xí)內(nèi)容進行逐一驗證時，就會使很多難理解的解釋變得通俗易懂。幫助學(xué)生學(xué)會對實驗現(xiàn)象進行理論分析，提高學(xué)生的分析問題、解決問題的能力。例如，學(xué)生對重鉻酸銨熱分解即俗稱“小火山噴發(fā)”實驗會產(chǎn)生濃厚的興趣，學(xué)生觀察到的現(xiàn)象是硬質(zhì)試管底部有紅熱的火星，深綠色的粉末噴向試管口，仿佛小火山噴發(fā)，通過觀察現(xiàn)象學(xué)會分析總結(jié)銨鹽的熱分解產(chǎn)物與陰離子有關(guān)，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題能力的目的。在線下課堂教學(xué)的實際過程中，學(xué)生在自己動手完成實驗驗證時會遇到與所學(xué)理論有偏差的問題，這就要求學(xué)生具有分析問題、解決問題的能力。例如，在冷凍條件下溶液本來應(yīng)該無色，但在線下課堂驗證實驗中卻觀察到有顏色出現(xiàn)，這就要求學(xué)生會分析原因，即冷凍溫度不夠?qū)е挛镔|(zhì)分解而顯色。可見，在性質(zhì)實驗的驗證實踐中可以逐步培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

性質(zhì)實驗的最終目標(biāo)是理論所學(xué)能夠在實驗中得到驗證，對實驗現(xiàn)象的準(zhǔn)確描述可以培養(yǎng)學(xué)生的語言組織表達(dá)能力，對現(xiàn)象的合理化解釋可以培養(yǎng)學(xué)生的思辨能力。性質(zhì)實驗的線上與線下教學(xué)的有機融合，可以使學(xué)生的視野更加開闊，達(dá)到培養(yǎng)和提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力的教學(xué)目標(biāo)。

四、加強培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計創(chuàng)新能力

通過制備實驗培養(yǎng)和提高了學(xué)生的動手操作能力，通過測定實驗鍛煉和提高了學(xué)生的數(shù)據(jù)處理能力，通過性質(zhì)實驗培養(yǎng)和提高了學(xué)生的分析問題、解決問題的能力。在實驗課教學(xué)過程中，對學(xué)生來說，難度較大的是設(shè)計實驗，因為設(shè)計實驗只給學(xué)生提供實驗題目、實驗?zāi)康摹嶒炘?。具體的實驗內(nèi)容需要學(xué)生根據(jù)提供的實驗原理，自己設(shè)計出實驗方法。大多數(shù)學(xué)生感到完成設(shè)計實驗比較困難，無法僅根據(jù)題目、目的和原理，設(shè)計出相應(yīng)的實驗方案。有時會因此失去對設(shè)計實驗的興趣。這就需要教師想方設(shè)法挖掘線上優(yōu)秀的教學(xué)資源培養(yǎng)學(xué)生對設(shè)計實驗的興趣，設(shè)計的魅力在于創(chuàng)新，鼓勵學(xué)生從不同角度和不同側(cè)重點對設(shè)計方案進行分析和研究，通過自己設(shè)計的最佳方案最終達(dá)到實驗?zāi)康模O(shè)計實驗可以有助于培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計創(chuàng)新能力，而培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計創(chuàng)新能力是一個長期積累、潛移默化的過程，對教師而言，任重而道遠(yuǎn)。

對設(shè)計實驗的課前預(yù)習(xí)，若單純只是以往單一的線下教學(xué)模式，學(xué)生能夠搜集到的相關(guān)資料有限，限制了學(xué)生的設(shè)計思路，在實際課堂中變成由教師給學(xué)生提供較為規(guī)范、完整的設(shè)計實驗過程，不能有效培養(yǎng)和提高學(xué)生自身的設(shè)計創(chuàng)新能力。將線上教學(xué)資源有機融入到線下課堂教學(xué)，教師通過線上發(fā)放預(yù)習(xí)資料，推薦相關(guān)慕課或仿真實驗，使學(xué)生可以接收到更多有關(guān)設(shè)計實驗所需要的設(shè)計途徑和設(shè)計方法。在進行某一具體設(shè)計實驗時能夠更好地了解實驗?zāi)康模鶕?jù)資料提供的實驗原理，自己設(shè)計出完成實驗內(nèi)容的最佳方法。這樣在線下課堂教學(xué)中教師可以鼓勵和肯定學(xué)生提出的各種合理的設(shè)計方案，一個設(shè)計實驗可以有不同的設(shè)計方法，最終達(dá)成設(shè)計實驗的考核目標(biāo)。例如，設(shè)計實驗要求制備某類復(fù)鹽晶體。學(xué)生通過線上資料的預(yù)習(xí)清楚了解復(fù)鹽的特點是：在一定溫度范圍內(nèi)，復(fù)鹽的溶解度比組成它的每個單一組分的溶解度都要小。因此，從濃的兩種鹽混合溶液中很容易就能制備出復(fù)鹽晶體。在設(shè)計制備實驗時，學(xué)生可根據(jù)線上教師提供的資料，設(shè)計出多種合理的制備方法，并且根據(jù)自己設(shè)計的最佳方案制備出相應(yīng)的產(chǎn)品，整個過程的完成既需要學(xué)生積極的探究精神，又需要嚴(yán)謹(jǐn)而縝密的思維，還要加上較強的動手操作能力。所以，設(shè)計實驗可以逐步培養(yǎng)和提高學(xué)生的設(shè)計創(chuàng)新能力。

在線下課堂教學(xué)中教師可適度增加設(shè)計類實驗。對設(shè)計實驗的探究體現(xiàn)了學(xué)生的思維能力，設(shè)計實驗可以檢驗學(xué)生對相關(guān)實驗的基礎(chǔ)理論知識的掌握程度，檢驗學(xué)生的實驗基本技能，檢驗學(xué)生是否掌握進行實驗研究的基本方法，同時檢驗學(xué)生的分析能力、歸納能力、解決問題能力?？梢姡ㄟ^設(shè)計實驗的線上與線下教學(xué)的有機融合，可以使學(xué)生掌握最佳設(shè)計方法，達(dá)到培養(yǎng)和提高學(xué)生的設(shè)計創(chuàng)新能力的教學(xué)目的。

結(jié)束語

面對未來變幻莫測的新形勢要求高校教師在教學(xué)中能夠順應(yīng)當(dāng)下形勢，在憑借信息技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，教師應(yīng)該勇于創(chuàng)新、更新教學(xué)觀念，走在教育的前沿，大膽地應(yīng)用先進的理論和技術(shù)來指導(dǎo)線下課堂教學(xué)實踐。教師需積極創(chuàng)新并學(xué)習(xí)新的課堂教學(xué)技能，努力提升自身的教學(xué)素養(yǎng)，全力提高自身的教學(xué)能力，并付諸于線下課堂教學(xué)中以提高課堂的教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。積極探索探究式的實驗教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。充分利用線上教學(xué)資源，開拓學(xué)生視野，使線上教學(xué)有機融入到線下課堂教學(xué)中，提高教學(xué)效果。作為實驗課程的一線教師，更加有責(zé)任通過探索課堂教學(xué)逐步實現(xiàn)培養(yǎng)和提高學(xué)生的動手操作能力，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)處理能力，培養(yǎng)和提高學(xué)生的分析與解決問題能力，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計創(chuàng)新能力的教學(xué)目標(biāo)。全面培養(yǎng)和提高學(xué)生的實驗?zāi)芰?，進而使學(xué)生具備新時代發(fā)展對人才所要求的創(chuàng)新能力，為未來社會培養(yǎng)更多優(yōu)秀的高水平、高素質(zhì)的創(chuàng)新型人才。