馬藝，魏靈靈，李淑妮，薛東旭，徐玲，張偉強(qiáng)，焦桓

陜西師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，西安 710119

1 前言

作為教育部直屬的師范類本科院校，我校一直以來以師范專業(yè)卓越教師培養(yǎng)、非師范專業(yè)拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)為目標(biāo)，為祖國(guó)不斷輸送具有西部紅燭精神的各級(jí)各類優(yōu)秀專業(yè)人才。化學(xué)化工學(xué)院作為我校 “一頭兩翼”一流學(xué)科中的重點(diǎn)單位，在人才培養(yǎng)中肩負(fù)著重要職責(zé)。無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)、化工、材料、生科、食品等專業(yè)大一新生入校的第一門專業(yè)必修實(shí)驗(yàn)課。其在整個(gè)化學(xué)教學(xué)中占有舉足輕重的地位，肩負(fù)著引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入、適應(yīng)大學(xué)學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣以及培養(yǎng)學(xué)習(xí)習(xí)慣的關(guān)鍵性作用，同時(shí)也發(fā)揮著銜接中學(xué)與大學(xué)教育，訓(xùn)練學(xué)生思維模式轉(zhuǎn)變的作用。因此，該課程的持續(xù)改革創(chuàng)新是提升整體化學(xué)教學(xué)質(zhì)量的基石。

近年來，我院依托陜西師范大學(xué)國(guó)家級(jí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、國(guó)家級(jí)化學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心對(duì)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的軟件及硬件方面進(jìn)行了多方位的改革。例如，2010年起對(duì)實(shí)驗(yàn)考核方式和教學(xué)方法進(jìn)行變革，逐步形成了過程考核模式；2013年以來，教學(xué)團(tuán)隊(duì)圍繞無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革和創(chuàng)新進(jìn)行教學(xué)研究，撰寫發(fā)表了多篇教學(xué)研究論文；2015年教學(xué)團(tuán)隊(duì)組織編寫了由高等教育出版社出版的《無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》和配套的《無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)手冊(cè)》；2016年將Blackboard(Bb)教學(xué)平臺(tái)引入教學(xué)過程；2018年嘗試進(jìn)行課程思政建設(shè)；2019年及2020年將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)引入教學(xué)內(nèi)容。通過多方位的改革措施使無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果和手段都得到了極大的提升。本文將圍繞以上改革內(nèi)容，對(duì)改革實(shí)施方法、實(shí)施效果、典型實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程等內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)闡述，為相關(guān)課程的改革提供有力借鑒。

2 課程改革主要方向

為實(shí)現(xiàn)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)一流課程建設(shè)，使其成為培養(yǎng)優(yōu)秀化學(xué)人才的肥沃土壤，改革實(shí)施必須具有多元化、多角度的特點(diǎn)[1,2]。因此，我們的改革方向包含了教學(xué)內(nèi)容、考核模式、教學(xué)平臺(tái)、課程思政以及教學(xué)總結(jié)等多方面，下面將對(duì)這幾方面進(jìn)行具體闡述。

2.1 教學(xué)內(nèi)容

無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門運(yùn)用無機(jī)化學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)技能操作訓(xùn)練的課程。其教學(xué)內(nèi)容與無機(jī)化學(xué)緊密相關(guān)但又不拘泥于教材。針對(duì)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容老舊、脫離實(shí)驗(yàn)技術(shù)前沿發(fā)展等問題，我們對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了梳理和調(diào)整。在保留經(jīng)典操作實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上增加了創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容。針對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不同劃分為四部分：

① 基礎(chǔ)操作類實(shí)驗(yàn)。該類實(shí)驗(yàn)占比約35%，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要保留歷年教材中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，例如粗食鹽的提純、硝酸鉀的制備和提純，此類實(shí)驗(yàn)以訓(xùn)練無機(jī)化學(xué)基本操作為目標(biāo)，訓(xùn)練內(nèi)容包括藥品的稱量、反應(yīng)的加熱、蒸發(fā)結(jié)晶、抽濾、離心等。

② 元素化合物的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。該類實(shí)驗(yàn)占比約35%，與無機(jī)化學(xué)理論課程的元素化學(xué)部分聯(lián)系最為緊密，例如“氧、硫、氮、磷”“鐵、鈷、鎳”，以各個(gè)元素的鑒定方法、分離方法、特征反應(yīng)為考查目標(biāo)。

③ 綜合類實(shí)驗(yàn)。該類實(shí)驗(yàn)占比約15%，以無機(jī)物的合成及組成或性質(zhì)測(cè)試為教學(xué)內(nèi)容，例如三草酸合鐵酸鉀的制備及組成測(cè)定、多碘鹽的制備及分析，該類實(shí)驗(yàn)以培養(yǎng)學(xué)生無機(jī)化合物的合成以及性質(zhì)分析的綜合能力為主要目的。同時(shí)，我們還注意將歷年化學(xué)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽實(shí)驗(yàn)引入教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中獨(dú)立分析問題、解決問題的能力，在日常教學(xué)中為各級(jí)各類學(xué)生實(shí)驗(yàn)和學(xué)術(shù)競(jìng)賽做好準(zhǔn)備。

④ 創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)。該類實(shí)驗(yàn)占比約15%，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要選取科研領(lǐng)域具有重大理論和應(yīng)用意義的典型實(shí)驗(yàn)，例如氧化性石墨烯的制備、化學(xué)共沉淀法制備K2GeF6:Mn4+等。該類實(shí)驗(yàn)緊跟科技前沿，對(duì)實(shí)驗(yàn)背景知識(shí)的學(xué)習(xí)頗為重要，為學(xué)生了解科學(xué)動(dòng)態(tài)發(fā)展搭建橋梁，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神以及關(guān)注科研動(dòng)態(tài)的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

調(diào)整后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容既能保證學(xué)生掌握和鞏固無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本技能、基礎(chǔ)理論和基本知識(shí)，又能提升學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ约疤剿鲃?chuàng)新能力。創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容將根據(jù)科技前沿不斷更新，打造成低年級(jí)學(xué)生了解、接觸科技前沿的窗口。

2.2 考核模式

實(shí)驗(yàn)課與理論課不僅在教學(xué)形式方面存在著較大差別，其考核方式也應(yīng)根據(jù)課程的學(xué)習(xí)特點(diǎn)加以區(qū)別。教學(xué)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多年摸索，逐步形成了突出“過程化”考核，輔之以根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)考核辦法的差異化實(shí)驗(yàn)考核模式。例如，無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)(上)的教學(xué)內(nèi)容大多為制備實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)均有可量化的產(chǎn)品指標(biāo)和明確的實(shí)驗(yàn)操作考查點(diǎn)，因此該學(xué)期實(shí)驗(yàn)成績(jī)以平時(shí)成績(jī)?yōu)橹饕罁?jù)。而無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)(下)大部分內(nèi)容為性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，其操作簡(jiǎn)單，且沒有可量化的產(chǎn)品，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中區(qū)分度較低，因此，該學(xué)期的實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)估中，考試實(shí)驗(yàn)占比份額較大。此外，為了更好地考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論的掌握程度，我們針對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了小測(cè)驗(yàn)，該測(cè)驗(yàn)成績(jī)也納入到期末成績(jī)當(dāng)中。而對(duì)于創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，不僅考查學(xué)生的操作水平和產(chǎn)品指標(biāo)，我們還通過學(xué)生撰寫的小論文考查對(duì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)相關(guān)背景、知識(shí)的了解情況，并通過該過程訓(xùn)練學(xué)生查閱資料、分析資料、整合知識(shí)的能力，以提升其自我學(xué)習(xí)的綜合素質(zhì)。

2.3 教學(xué)平臺(tái)

在現(xiàn)代多媒體技術(shù)、通訊技術(shù)飛速發(fā)展的今天，知識(shí)的獲取和傳播途徑已經(jīng)從線下的實(shí)體課堂、實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)展至多種線上模式，不僅包含了各類教學(xué)平臺(tái)，還包含了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。本教學(xué)團(tuán)隊(duì)近年來在這兩類平臺(tái)的建設(shè)方面均取得了標(biāo)志性的建設(shè)成果。

Bb平臺(tái)是用于加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、輔助課堂教學(xué)以及提供互動(dòng)交流的專業(yè)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)[3]。本教學(xué)團(tuán)隊(duì)在2016年將該平臺(tái)引入無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，為學(xué)生搭建了實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的第二課堂。平臺(tái)為每個(gè)實(shí)驗(yàn)提供了課前和課后多個(gè)學(xué)習(xí)模塊。課前模塊主要包含實(shí)驗(yàn)背景知識(shí)、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)視頻、小測(cè)驗(yàn)等，不僅豐富了實(shí)驗(yàn)相關(guān)的理論知識(shí)，更將預(yù)習(xí)過程從單純的文字學(xué)習(xí)提升至視頻學(xué)習(xí)，為學(xué)生在課前提供了重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)操作的學(xué)習(xí)資料，大大提升了預(yù)習(xí)效果及課堂實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范性。課后學(xué)習(xí)板塊主要包含實(shí)驗(yàn)報(bào)告的提交、問題討論等內(nèi)容，方便實(shí)驗(yàn)報(bào)告的保存，總結(jié)，并為學(xué)生的答疑解惑提供了平臺(tái)。此外，平臺(tái)上還專門設(shè)立了實(shí)驗(yàn)不規(guī)范行為曝光欄，以圖片形式上傳教學(xué)過程中的不規(guī)范實(shí)驗(yàn)行為，在引導(dǎo)學(xué)生形成正確實(shí)驗(yàn)操作及良好實(shí)驗(yàn)習(xí)慣方面起到了積極督促作用。

在當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中線下實(shí)驗(yàn)教學(xué)依然保持主流、不可替代的地位，但線下實(shí)驗(yàn)存在時(shí)間、空間、設(shè)備、安全性等方面的局限性，特別是新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容引入到教學(xué)當(dāng)中需要克服種種困難。因此，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的輔助教學(xué)模式之一逐步進(jìn)入到各級(jí)本科院校[4-6]。本教學(xué)團(tuán)隊(duì)在2019年成功申報(bào)了國(guó)家級(jí)虛擬仿真教學(xué)項(xiàng)目“人工光合成清潔燃料綜合化學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”，并在2020年疫情期間以及后疫情時(shí)代的本科教學(xué)中發(fā)揮了積極的作用。

此外，我們還積極引入大學(xué)慕課平臺(tái)上的優(yōu)質(zhì)課程資源提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效果。例如大連理工大學(xué)的無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)及其配套的MLabs手機(jī)端虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，作為元素化學(xué)實(shí)驗(yàn)的輔助教學(xué)素材，實(shí)驗(yàn)室安全模擬訓(xùn)練等內(nèi)容也可以提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)室安全素養(yǎng)。在使用優(yōu)質(zhì)的兄弟院校資源外，我們也在該平臺(tái)上創(chuàng)建了多個(gè)具有本教研室特色的虛擬仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)(圖1)，例如“氨堿法制備碳酸鈉”中采用自行設(shè)計(jì)的二氧化碳發(fā)生裝置，“氟化物的制備”采用本教學(xué)團(tuán)隊(duì)教師的科研成果等內(nèi)容，這些內(nèi)容將與線下實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)結(jié)合培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)思維。

圖1 Mlabs移動(dòng)端中的陜西師范大學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)界面

2.4 課程思政

習(xí)近平總書記2016年在全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議上的講話中指出，高等學(xué)校要堅(jiān)持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開創(chuàng)我國(guó)高等教育事業(yè)發(fā)展新局面[7]。如何在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程上深挖課程思政，在教學(xué)過程中“潤(rùn)物無聲”地將思政元素融入課堂，是近年來各類課程改革的重點(diǎn)[8]。教學(xué)團(tuán)隊(duì)通過學(xué)習(xí)討論、實(shí)踐摸索、個(gè)人總結(jié)等方式針對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了課程思政元素的挖掘，總結(jié)出包括嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神、深遠(yuǎn)的科學(xué)視野、綠色環(huán)保意識(shí)、社會(huì)責(zé)任感、創(chuàng)新知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)、唯物主義精神、實(shí)事求是精神等思政元素。例如，在“氧化型石墨烯的制備”實(shí)驗(yàn)中，我們結(jié)合實(shí)驗(yàn)方案以及具體操作，引導(dǎo)學(xué)生了解國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)情懷、科研自信、勤于思考、勇于探索的精神，使學(xué)生深刻體會(huì)到中國(guó)科學(xué)家在石墨烯發(fā)展中的重要貢獻(xiàn)和全球性科技競(jìng)爭(zhēng)的普遍性，進(jìn)而達(dá)到實(shí)驗(yàn)課與專業(yè)基礎(chǔ)課、思政教育相結(jié)合的全方位教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的全面提升[9]。通過思政元素的融入，使學(xué)生在學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的同時(shí)始終以較高的精神追求為前提，從潛意識(shí)里努力成為一名品德高尚且志向高遠(yuǎn)的化學(xué)人。

2.5 實(shí)驗(yàn)教材與教學(xué)文章

在不斷推進(jìn)以上改革方向的同時(shí)，我們對(duì)改革成效也及時(shí)進(jìn)行總結(jié)，做到改革與總結(jié)并行，這樣才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，實(shí)現(xiàn)改革的持續(xù)創(chuàng)新。其中，在實(shí)驗(yàn)教材方面，我們?cè)?015年出版了無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材及配套參考書(圖2)。《無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材中更新了包括MOFs材料、氧化型石墨烯、熒光粉、阻燃材料等基于團(tuán)隊(duì)教師科研工作進(jìn)展的材料制備實(shí)驗(yàn)。《無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)手冊(cè)》與教材配套使用，增加了相關(guān)實(shí)驗(yàn)的背景知識(shí)、實(shí)驗(yàn)操作關(guān)鍵點(diǎn)、思考題答案等內(nèi)容，便于教師和學(xué)生快速掌握實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)內(nèi)容。此套教材在近5年的教學(xué)實(shí)踐中取得了較好的教學(xué)效果，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容掌握更加精準(zhǔn)，同時(shí)由于提供了實(shí)驗(yàn)操作的關(guān)鍵點(diǎn)，使教學(xué)實(shí)驗(yàn)成功率大大提升。

圖2 主編教材及參考書——《無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》及《無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)手冊(cè)》

除了教材更新之外，對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的點(diǎn)滴改進(jìn)，我們均以教學(xué)論文的形式進(jìn)行總結(jié)。近五年來發(fā)表教學(xué)論文20余篇，內(nèi)容涵蓋教學(xué)內(nèi)容的改進(jìn)[10]、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的引入[11,12]、教學(xué)平臺(tái)的使用[13,14]、儀器設(shè)備的改進(jìn)[15,16]、思政元素的巧妙融入[9,17,18]等，通過及時(shí)總結(jié)更加深入地使改革持續(xù)進(jìn)行，也為兄弟院校的相關(guān)教學(xué)提供了一定的參考。

3 典型教學(xué)實(shí)例

以上改革要點(diǎn)在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中均得到了體現(xiàn)，典型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程如圖3所示，一般包含課前預(yù)習(xí)、課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)操作以及報(bào)告及評(píng)價(jià)幾部分。

圖3 典型實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程圖

下面以線下線上混合實(shí)驗(yàn)教學(xué)“二氧化碳分子量的測(cè)定”為例具體闡述?！岸趸挤肿恿康臏y(cè)定”是將理論與實(shí)踐結(jié)合的典型實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)運(yùn)用到的理論包括阿伏伽德羅定理、克拉伯龍方程以及二氧化碳制備的化學(xué)原理等，學(xué)生需要掌握的實(shí)驗(yàn)技能包括氣體的制備、純化以及分析天平的使用，下面具體闡述該課程的實(shí)施過程。

3.1 課前預(yù)習(xí)

課前預(yù)習(xí)學(xué)生將依托教材內(nèi)容以及Bb平臺(tái)上資料展開。如圖4所示，在平臺(tái)視頻資料文件夾中的實(shí)驗(yàn)基本操作中提供“分析天平的使用”小視頻，在課程實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)視頻中提供“二氧化碳分子量的測(cè)定”小視頻，使學(xué)生在課前就可通過直觀的視頻演示了解本次課程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)操作。同時(shí)，預(yù)習(xí)完成后將下載實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的預(yù)習(xí)部分，包含實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟以及思考題。該過程充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)及多媒體資源，實(shí)現(xiàn)預(yù)習(xí)過程不拘泥于書本、文字等固定形式，從而使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前通過反復(fù)觀看視頻充分熟悉分析天平的使用及其氣體發(fā)生裝置的具體結(jié)構(gòu)及搭建注意事項(xiàng)，大大提高了實(shí)驗(yàn)效率及成功率。同時(shí)，個(gè)性化實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板的提供使學(xué)生能將更多精力放在知識(shí)點(diǎn)的掌握，提高了其學(xué)習(xí)效率。

圖4 Bb平臺(tái)上“二氧化碳分子量的測(cè)定”預(yù)習(xí)視頻資料

3.2 課堂教學(xué)及實(shí)驗(yàn)操作

實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)環(huán)節(jié)包含預(yù)習(xí)情況檢查、實(shí)驗(yàn)講解以及重點(diǎn)操作演示。其中，預(yù)習(xí)情況的檢查可通過多種形式。例如，該實(shí)驗(yàn)中“阿伏伽德羅定理”及“克拉伯龍方程”的定義、方程表述形式、使用條件等采用課堂問答形式，考查學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握情況；分析天平的使用采用翻轉(zhuǎn)課堂模式，讓學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行天平使用的演示和講解，并鼓勵(lì)其他同學(xué)進(jìn)行檢驗(yàn)和補(bǔ)充，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)積極性；此外，在講述新型裝置的正確搭建方式時(shí)，置入雨課堂小問答環(huán)節(jié)，檢驗(yàn)整體學(xué)生對(duì)氣體吸收瓶結(jié)構(gòu)的正確理解以及對(duì)氣體發(fā)生裝置搭建的注意事項(xiàng)的掌握情況。實(shí)驗(yàn)講解努力通過圖文并茂的課件形式將重點(diǎn)知識(shí)和操作呈現(xiàn)給學(xué)生。講授過程從課題的引入到原理的分析再到步驟剖析，并重點(diǎn)講解了該實(shí)驗(yàn)中我院教師設(shè)計(jì)發(fā)明的新型氣體發(fā)生裝置(圖5)，鼓勵(lì)大家對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置從“拿來就用”逐步轉(zhuǎn)變?yōu)椴粩噘|(zhì)疑、不斷探索的創(chuàng)新模式。同時(shí)，以此為思政出發(fā)點(diǎn)，通過教師照片、專利證書等直觀圖片的展示激發(fā)大家的自信心，使學(xué)生產(chǎn)生了對(duì)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)實(shí)驗(yàn)裝置的自豪感，無形中將民族自豪感、創(chuàng)新思維等思政元素融入課堂。

圖5 課堂教學(xué)部分課件內(nèi)容：引題(左)、實(shí)驗(yàn)原理(中)、氣體發(fā)生裝置講解(右)

實(shí)驗(yàn)安全培訓(xùn)一直以來是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重中之重，然而傳統(tǒng)的基于文字知識(shí)的教學(xué)形式難以使學(xué)生在發(fā)生緊急情況時(shí)快速響應(yīng)。在本教學(xué)案例中，濃硫酸的使用和濃酸灼傷的處理方式一直是教學(xué)安全的重點(diǎn)，我們結(jié)合線上虛擬仿真實(shí)驗(yàn)練習(xí)來完成該部分教學(xué)，以期達(dá)到更好效果。學(xué)生將在教師課堂授課完成后、實(shí)驗(yàn)操作開始前進(jìn)行虛擬仿真的練習(xí)。圖6展示的是手機(jī)端MLabs虛擬仿真體系的界面，學(xué)生將從該APP中進(jìn)入“突發(fā)機(jī)應(yīng)急事件處理”模塊，并正確完成“濃酸灼傷”的突發(fā)事件處理步驟。該過程以三維動(dòng)畫形式推動(dòng)學(xué)生完成虛擬的濃酸灼傷處理過程，較文字描述更直觀，也更有效地保證了學(xué)生在遇到突發(fā)事件時(shí)的處理能力。完成該步驟后，學(xué)生即開始實(shí)驗(yàn)過程，完成實(shí)驗(yàn)并記錄數(shù)據(jù)。

圖6 MLabs虛擬仿真實(shí)驗(yàn)“濃酸灼傷”實(shí)驗(yàn)界面

3.3 報(bào)告及評(píng)價(jià)

課堂教學(xué)完成后，學(xué)生將基于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容，現(xiàn)象包括二氧化碳?xì)怏w產(chǎn)生的現(xiàn)象，錐形瓶充滿的檢驗(yàn)現(xiàn)象等，數(shù)據(jù)包括瓶+空氣質(zhì)量、二氧化碳+瓶質(zhì)量、瓶+塞子質(zhì)量等，數(shù)據(jù)處理包含計(jì)算得到的二氧化碳分子量以及二氧化碳分子量百分誤差等。學(xué)生將已完成的實(shí)驗(yàn)報(bào)告提交至Bb平臺(tái)相應(yīng)模塊，同時(shí)在線完成二氧化碳分子量的小測(cè)驗(yàn)。教師可在線批改報(bào)告，并查看測(cè)驗(yàn)成績(jī)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)及小測(cè)驗(yàn)成績(jī)將并入最后期末成績(jī)。同時(shí)，該實(shí)驗(yàn)在Bb平臺(tái)上開辟了討論版，要求學(xué)生結(jié)合本次實(shí)驗(yàn)中氣體發(fā)生裝置的使用體會(huì)，在討論區(qū)發(fā)表使用心得，包括新型氣體發(fā)生裝置與啟普發(fā)生器的區(qū)別？我們的優(yōu)勢(shì)在哪里？如果讓你來設(shè)計(jì)，該裝置還有哪些地方可以進(jìn)行改進(jìn)？這些內(nèi)容都激發(fā)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的再次反思，有利于其創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。鑒于教學(xué)平臺(tái)在知識(shí)傳播和教學(xué)討論方面的重要性，學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上的活躍度也是最終實(shí)驗(yàn)成績(jī)的重要參考內(nèi)容。

4 結(jié)語

無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的改革關(guān)乎化學(xué)類學(xué)生培養(yǎng)的基石，我們根據(jù)教學(xué)需求重新梳理了教學(xué)內(nèi)容，將經(jīng)典教學(xué)內(nèi)容與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相結(jié)合，教學(xué)模式從單一的線下教學(xué)發(fā)展成為線上線下混合教學(xué)，將考核模式做到與具體教學(xué)內(nèi)容相配套，在教學(xué)中積極融入思政內(nèi)容，及時(shí)總結(jié)教學(xué)過程及效果。在以“二氧化碳分子量”的教學(xué)案例中，線上線下混合式教學(xué)模式的使用、新型教學(xué)手段包括雨課堂的使用、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的引入都充分激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，取得了良好的教學(xué)效果，同時(shí)創(chuàng)新思維、民族自豪感等思政元素的巧妙引入，也為培養(yǎng)具有創(chuàng)新理念的高素質(zhì)化學(xué)人才進(jìn)行了探索。

無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革需要長(zhǎng)期堅(jiān)持和持續(xù)推進(jìn)，我們立足于快速發(fā)展的科技時(shí)代，應(yīng)緊跟時(shí)代發(fā)展的腳步，積極吸取兄弟院校的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，不斷總結(jié)，不斷質(zhì)疑，才能更進(jìn)一步提升無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的課程育人價(jià)值，推進(jìn)課程質(zhì)量文化的進(jìn)步。