嚴霜 方紅明

摘 要：化學實驗教學是高?；瘜W專業(yè)的重要培養(yǎng)環(huán)節(jié)，化學實驗教學質(zhì)量直接關(guān)系著化學專業(yè)學生的實驗技能掌握水平，影響化學專業(yè)的人才培養(yǎng)。因此，改善化學實驗教學在提高化學專業(yè)教學質(zhì)量方面具有重要作用。實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)與高?；瘜W實驗教學的深度融合，不僅有助于化抽象為具體，使學生獲得直觀體驗，還有助于突破時空局限，方便操作重復，更有助于提升學習反饋的及時性與準確性。因此，為了提升高?；瘜W實驗教學質(zhì)量，各高校化學專業(yè)還需通過建設(shè)云平臺，充分調(diào)動化學實驗教學信息資源，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)，重塑化學實驗教學體系，依托大數(shù)據(jù)技術(shù)調(diào)整化學實驗教學過程與管理，通過線上線下多渠道完善化學實驗安全教育工作，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)與高校化學實驗教學的深度融合。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù);化學實驗教學;高校教學;大數(shù)據(jù)技術(shù)

20世紀90年代以來，我國開始積極探索信息技術(shù)與課堂教學融合發(fā)展路徑，但由于實驗教學操作性強、實驗影響因素較多，高?；瘜W實驗課程教學與信息技術(shù)的融合發(fā)展還需深入探究與實踐。本研究結(jié)合武漢科技大學化學實驗課程教學的創(chuàng)新發(fā)展經(jīng)驗，對信息技術(shù)與高校化學實驗課程教學提出了可行性建議。

1 ? ?互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)與高?；瘜W實驗教學深度融合的積極作用

1.1 ?有助于化抽象為具體，使學生獲得直觀體驗

在高校化學實驗教學過程中，學生可以親自動手完成實驗，看到實驗的真實現(xiàn)象，感知實驗操作的全過程。但化學實驗原理較為抽象，學生在理解上有困難，在實驗中觀察到的現(xiàn)象有時與教材中描述的不一致，進一步增加了實驗教學的難度。因此，可以應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)進行模擬實驗和結(jié)果預測，有助于化抽象為具體，讓學生對整個實驗操作過程和實驗原理有更立體、直觀的認識。例如，在柱層析分離法實驗中，部分同學不理解物質(zhì)在硅膠上多次吸附、脫附的原理，可以運用Flash、Director等3D動畫技術(shù)軟件模仿出不同極性分子在硅膠顆粒中的吸附、脫附情況，甚至可以通過模擬幫助學生理解如何選擇不同極性的溶劑以及柱層析分離法的原理和遷移應(yīng)用。

1.2 ?有助于突破時空局限，方便重復操作

近年來，信息技術(shù)在高校實驗教學中得到了廣泛應(yīng)用，不僅能打破時間與空間的限制，讓師生通過互聯(lián)網(wǎng)進行學習資料分享和學習互動，也能讓學生借助互聯(lián)網(wǎng)展開自主學習[1]。例如：Chemlab等軟件可以模擬很多常規(guī)化學實驗并解釋其化學原理，如緩沖溶液原理、酸堿滴定、天平稱量、原油的蒸餾、原電池反應(yīng)等。教師可以借助此類軟件提前錄制實驗教學視頻、制作實驗原理動畫等教學產(chǎn)品，提前向?qū)W生展示;學生也可以通過查閱資料、在線觀看視頻、在線模擬實驗等方式，了解實驗原理、實驗背景與安全操作，提前熟悉實驗過程中可能出現(xiàn)的問題，并對實驗失敗的原因進行復習總結(jié)。鼓勵學生在實驗模擬平臺上開展創(chuàng)新實驗探究預演，然后在實驗室進行探究和驗證，提升實驗教學的智能化程度，降低實驗風險，減少實驗產(chǎn)生的環(huán)境污染。

1.3 ?有助于提升學習反饋的及時性與準確性

在傳統(tǒng)化學實驗教學模式中，教師需要通過多次批改學生的實驗預習與實驗記錄報告、現(xiàn)場反復觀察學生實驗操作情況，判斷學生對實驗原理和實驗操作的掌握情況。受課堂時間等因素限制，教師不能全面地考察每一個學生對實驗知識與技能的掌握情況。信息技術(shù)的參與不僅可以幫助學生提前做好實驗預習和準備工作，也能幫助教師及時了解學生在實驗預習和模擬過程中存在的問題，并及時作出相應(yīng)的教學調(diào)整。

2 ? ?互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)與高?；瘜W實驗教學深度融合的意蘊解讀

2.1 ?互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)與化學實驗教學深度融合的內(nèi)涵

信息技術(shù)教育活動的融合發(fā)展，本質(zhì)是共同促進人的發(fā)展，二者融合的內(nèi)涵主要體現(xiàn)人在教育發(fā)展中的特征差異。

（1）信息技術(shù)的融合提升了化學實驗課程中學生的體驗感。一方面，學生可以通過信息技術(shù)進行課前實驗模擬和預習，了解實驗原理和基本操作規(guī)程，提升學習興趣;另一方面，學生也可以結(jié)合課前預習對現(xiàn)行的實驗教學方案提出創(chuàng)新思路，并在課上與教師交流，提升實驗學習體驗感和成就感。

（2）信息技術(shù)的融合深化了教育“以人為本”的理念和人的全面發(fā)展理念。信息技術(shù)參與化學實驗課程教學彌補了實驗課堂知識與技能的不足，為教師和學生的個人發(fā)展提供了更多信息技術(shù)支持，促使學生在學習中真正成為自由的個體。

2.2 ?互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)與化學實驗教學深度融合的特征

（1）學科性。最初，信息技術(shù)與教育的融合發(fā)展以廣播電視為載體進行簡單的視聽教學，此后，逐步以“電化教育”為名發(fā)展成為一門獨立的學科，并保持學科的內(nèi)在統(tǒng)一性和連續(xù)性[2]。信息技術(shù)既是技術(shù)，也是一門完善的現(xiàn)代學科，兼具學科性與科學技術(shù)性。隨著科學技術(shù)的發(fā)展進步，大數(shù)據(jù)、人工智能、虛擬仿真等信息技術(shù)逐漸參與教學活動，教育技術(shù)的創(chuàng)新也為現(xiàn)代高等教育改革提供了技術(shù)支撐。

（2）連續(xù)性。教育活動和信息技術(shù)的發(fā)展都經(jīng)歷了由簡單到復雜、由單一到多元的發(fā)展歷程。一方面，教育活動和信息技術(shù)的發(fā)展都具有階段性、連續(xù)性等特征，從早期的“電化教育”階段開始，二者便處于在發(fā)展中融合、在融合中發(fā)展的交互遞進狀態(tài)[3]。另一方面，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，教育活動和信息技術(shù)在不同階段的融合發(fā)展也具有階段性特征。同時，不同階段的特征也可以延續(xù)到下一階段，并在適當?shù)沫h(huán)境中得到強化。

2.3 ?互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)與化學實驗教學深度融合的方式

（1）信息技術(shù)可以作為實驗教學的實施要素和輔助工具參與到實驗教學過程中。信息技術(shù)的參與能彌補教育水平和教學設(shè)計中存在的不足，也能幫助教學活動克服教育資源配置不足等方面的困難。同時，信息技術(shù)也可以作為一種信息載體，將優(yōu)質(zhì)的教育資源、優(yōu)秀的展示課等以文字、圖片、視頻、音頻等形式留存，便于學生反復學習觀看。

（2）信息技術(shù)也是一種新型教學形態(tài)。信息技術(shù)在實驗教學中的引入，不僅能促使教師更新個人教育理念與教育技能，也能幫助教師開展學情診斷、課程評價等工作，讓教師及時了解學生的學習狀態(tài)、學習情況，并結(jié)合學生的實際情況及時調(diào)整教學模式[4]。

（3）信息技術(shù)與實驗教學的融合可以打破時間、空間、技術(shù)、資源配置等方面的限制，還能通過虛擬仿真技術(shù)，創(chuàng)設(shè)更具真實性的模擬實驗場景，強化學生的感官認知，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和實踐能力，提升教學活動的靈活性，實現(xiàn)學生的個性化發(fā)展[5]。

3 ? ?互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)與高校化學實驗教學深度融合的路徑探索

3.1 ?建設(shè)云平臺，充分調(diào)動化學實驗教學信息資源

近年來，武漢科技大學多次開展虛擬實驗教學研究，并借助校外技術(shù)建立了武漢科技大學-智慧樹云課程平臺，該平臺在2020年網(wǎng)絡(luò)授課中發(fā)揮了重要作用，并在線下授課中得以延續(xù)使用。

在保留現(xiàn)有信息化教學成果的同時，也可以進一步調(diào)動化學實驗教學信息資源，建設(shè)化學實驗教學云平臺。一方面，高?？梢栽趯W校的云平臺中為教師和學生提供一定的個人云存儲空間，滿足師生的學習和科研需要。另一方面，高校要完善云平臺終端設(shè)備建設(shè)，以便師生在多種終端訪問、更新云端數(shù)據(jù)。

3.2 ?結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)，完善化學實驗教學體系

完善管理制度是高校實驗課程體系改革的核心工作之一。當前，武漢科技大學化學實驗課程借助理論課體系建立的智慧樹云課程平臺的管理經(jīng)驗和技術(shù)，進行實驗課程在線模擬教學。但其仍需結(jié)合化學實驗課程的教學特征和優(yōu)勢，建立和完善相關(guān)制度，并從制度層面進一步突出互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)融入化學實驗教學體系的核心優(yōu)勢，提升辦學創(chuàng)新性、突破實驗教學的時空局限性。

以互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)為依托，完善化學實驗教學體系，可以從兩個方面入手：（1）調(diào)整實驗類型結(jié)構(gòu)，降低驗證性實驗的占比，增加自主探究性、創(chuàng)新性實驗內(nèi)容，培養(yǎng)學生的綜合探究能力，為學生未來求學和工作打下基礎(chǔ)?；诖?，高校需要結(jié)合教學改革方向和目標，調(diào)整實驗課程考核標準。（2）調(diào)整實驗課程教學人員配置。實驗教師隊伍中需增設(shè)線上實驗教學課程開發(fā)崗位，負責實驗課程在線教學的前期準備、課程實施和學情反饋。其他教師則可以在在線教育的前提下進行線下實驗的拓展和補充，實現(xiàn)線上線下教學平行發(fā)展，也不增加實驗教師的工作量。

3.3 ?依托大數(shù)據(jù)技術(shù)調(diào)整化學實驗教學過程與管理

近年來，大數(shù)據(jù)技術(shù)在各個行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。目前，在高校實驗室建設(shè)中引入大數(shù)據(jù)技術(shù)主要用于大型儀器設(shè)備共享平臺的建設(shè)與管理，也可以進一步在教學類化學實驗室的建設(shè)中引入大數(shù)據(jù)技術(shù)。一方面，高?？梢詫⒋髷?shù)據(jù)技術(shù)并入云端學習平臺，實時監(jiān)測學生的在線學習情況，并借助大數(shù)據(jù)分析學生的學習難點和興趣點，以便更好地開展教學工作。另一方面，大數(shù)據(jù)技術(shù)的并入還可以將本校各個學科聯(lián)系到一起，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心共享，為跨學科專業(yè)人才培養(yǎng)提供更多優(yōu)勢教學資源。

3.4 ?線上線下多渠道完善化學實驗安全教育工作

實驗室安全教育也是高校育人的重要內(nèi)容之一。目前，武漢科技大學已經(jīng)建立“學院-學?！倍墝嶒炇野踩芾砼c安全教育制度，通過安全培訓、安全設(shè)施定期維護、消防演練、?；芳泄芸氐确绞?，提升實驗室安全管理效率。未來，還可以從以下兩個方面將互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)引入高?；瘜W實驗室安全教育。

（1）建立信息化實驗室安全監(jiān)測和預警系統(tǒng)，24 h不間斷地監(jiān)測實驗樓內(nèi)外安全情況，將火情、危險化學品泄漏等突發(fā)安全事故及時報警和上傳。此外，也可以利用實驗室信息化安全管理系統(tǒng)的日常監(jiān)測數(shù)據(jù)對實驗室進行安全風險排查，及時消除設(shè)備老化、人為操作不規(guī)范等因素埋下的安全隱患。

（2）開展線上線下聯(lián)動的化學實驗室安全教育，借助模擬技術(shù)和動畫技術(shù)，展示實驗室安全事故和安全隱患。同時，鼓勵師生在線交流實驗室安全管理中包含的專業(yè)理論知識和化學實驗原理，真正將安全教育與專業(yè)知識教育結(jié)合，培養(yǎng)學生的安全素養(yǎng)和安全操作技能。

4 ? ?結(jié)語

結(jié)合當前我國互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)與高?；瘜W實驗教學融合發(fā)展的現(xiàn)狀，提出了高校化學實驗教學信息化發(fā)展的具體建議，包括充分調(diào)動與融合高?；瘜W實驗教學信息化資源、完善以信息化系統(tǒng)為依托的高?；瘜W實驗室教學資源體系建設(shè)、依托大數(shù)據(jù)技術(shù)調(diào)整高?；瘜W實驗課程教學方案、多渠道同步推進完善高?；瘜W實驗室安全教育，從人才、技術(shù)、資源、實驗安全等多角度出發(fā)，構(gòu)建安全、智能、高效的化學實驗室信息化教學與管理體系。

[參考文獻]

[1]錢睿含，李思蓓，張志良.信息技術(shù)與學科教學融合的實踐與案例[J].中國電化教育，2020（10）：134-142.

[2]胡蔓，楊明，杜萍靜.東北亞能源互聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真實驗教學項目建設(shè)及應(yīng)用[J].實驗室研究與探索，2020，39（8）：125-128，154.

[3]呂念玲，袁炎成，殷瑞祥，等.借互聯(lián)網(wǎng)思維構(gòu)建電工電子實驗教學新模式[J].實驗室研究與探索，2020，39（6）：185-189.

[4]張鳳琴，劉強，林曉瓏.信息技術(shù)與大學物理實驗深度融合的教學模式研究與探索[J].實驗技術(shù)與管理，2019，36（6）：204-207.

[5]魏薇，譚佐軍.慕課背景下信息技術(shù)與實驗教學的深度融合[J].中國高等教育，2017（7）：54-56.

基金項目：校級“基于二級管理體制下地方高校實驗教學中心構(gòu)建與實踐”（2020X041）

作者簡介：嚴霜（1992— ），女，漢族，湖北宜昌人，助理實驗師，碩士;研究方向：化學實驗教學。

通信作者：方紅明（1978— ），男，漢族，安徽安慶人，高級實驗師，碩士;研究方向：煤焦化，化學實驗教學。