信息化教学在无机及分析化学实验中的应用与思考

摘  要：随着信息技术的迅速发展，信息化教学成为高等教育发展的必然趋势，信息化教学手段成为教师进行教学模式变革的重要手段。将信息化教学手段融入到无机及分析化学实验教学中，如信息共享平台、实验录像、微视频、微信群或QQ群、雨课堂、虚拟仿真实验等在实验课程的不同教学环节中进行较好的应用。信息化教学手段在实验教学中的实践效果显著，其不仅有助于学生多层次学习课程内容、培养实践能力、提升科学素养，而且有助于教师进行师生互动、提升信息化教学能力、创新教育教学、提高实验教学效率。

关键词：信息化教学;无机及分析化学实验;信息技术;实践效果

中图分类号：G642       文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2022）22-0125-04

Abstract： With the rapid development of informationization techniques， informationization teaching has become the inevitable trend of higher education， and means of informationization teaching have become important in the reform of teaching mode for teachers. Application of informationization teaching methods in inorganic and analytical experiment was introduced in this article， such as information sharing platform， experiment video， micro video， Wechat group or QQ group， the rain classroom， the virtual simulate experiments， et al， which were applied in different teaching procedures of experiment course. It is found that the practical effect of the informationization teaching was remarkable， and means of informationization teaching not only can help students to study course multi-dimensionally， improve the practical ability and scientific literacy， but also can help teachers to interact with students， improve ability of informationization teaching， innovate education and teaching， improve the efficiency of experimental teaching.

Keywords： informationization teaching; inorganic and analytical chemistry experiment; informationization technique; practical effect

无机及分析化学实验课是高等理工科院校化学、应用化学、化学工程与工艺、环境工程、能源化学工程、化工安全工程专业一年级学生的必修课程之一，是一门重要的基础实践性课程。开展这门基础化学实验课程的目的是让学生学习实验基本操作技能和相关实验仪器的使用，培养学生仔细观察、认真记录、正确处理实验数据等良好的实验素质和严谨的科学态度，提高独立自主能力和分析问题、解决问题的能力，为学习后续课程和开展科学研究打下良好的基础。随着信息技术的发展，传统的实验教学手段显得过于单一，已经不能适应当前的教学模式，教育信息化已经成为高等教育发展的必然趋势。信息化教学成为教学改革的必然选择，信息技术成为教师进行教学模式变革的重要手段。本文探讨将信息化教学手段应用到无机及分析化学实验教学各环节中，在实验课前、课中和课后均能够有效助力教师实验教学的开展，如图1所示。从图1可以看出，信息化教学手段可以融入到学生的课前预习、课上实验、实验课后实验报告的书写、讨论及复习等各环节过程中。进而探讨信息化教学手段在实验教学中的实践效果，信息化教学手段不仅有助于学生多层次学习课程内容、拓展其知识面，有助于师生互动，增进师生感情，而且有助于教师创新教育教学、提升信息化教学能力，从而提高实验课程的教学质量和效率[1-2]。

一、信息化教学手段在化学实验教学中的应用

（一）开发教学资源，建设信息共享平台

教师结合所教学生的专业特点利用网上资源收集相关专业知识的资料和信息数据，建立和完善信息化教学资源库，建设无机及分析化学实验（包括无机及分析化学）的信息共享平台，如省级精品课程、重点课程建设平台、智慧树在线教育平台，方便学生查阅资料和自主学习。在平台上会提供丰富的实验资料、理论课程课件、实验课件、实验动画、实验难点解答、实验安全知识或实验微视频等。学生有自由的时间和空间进入这些平台查阅课程要求和资料，既可以用于预习、复习和深入学习，也可以拓展知识面。

（二）学生观看实验录像、视频或动画，掌握课程内容

实验课上给学生播放有关实验安全和一些基本操作的实验录像或视频，如试剂的取用方法、常压过滤、减压过滤、电子分析天平的使用、称量纸的折叠及滴定分析中滴定管、移液管和容量瓶的洗涤和使用等。这些录像或视频有些是本校老师录制的，有些是外校录制的，内容针对性强、操作准确到位;能够使学生对安全、环保方面的内容更有感触、安全知识更容易记住;对实验操作能够直观地观摩学习，印象更深刻，可以降低实验操作失败的概率。再通过老师在实验课上讲解或示范，有利于学生学会无机及分析化学实验的基本操作，提高实验教学的质量和效果。另外，选出毒性较大的一些实验项目制作成动画，再上传到信息共享平台，动画能够高效地完成实验的演示过程或模拟实验现象，使学生在保证健康的前提下学习这些实验的原理、操作及过程。

（三）通过微信群或QQ群发送资料，师生互动

老师建立与学生之间的微信群或QQ群，通过微信群或QQ群在实验课前或课后发给学生一些与化学有关的实时新闻或随时得到的实验资料、微视频，学生能够加深实验内容和原理的理解与学习。通过这种方式还可以进行师生交流和互动，教师给学生答疑解惑，和学生一起讨论与化学有关的热点问题，有助于教师了解学生的心得，获得有效的教学反馈，及时反思、调整教学方法[3]。

（四）将雨课堂运用到实验教学中，鼓励学生积极学习

将雨课堂用到实验课程中可以有效实现师生互动。在雨课堂上进行习题练习或平时测验，可以帮助教师了解学生学习实验的成效。实验课上教师将习题通过雨课堂同步到学生的手机上，选择合适时间让学生进行在线做题。雨课堂可以统计学生的答题正确率以及答案分布情况，同步显示到教师的手机上，教师可以了解学生回答问题和对实验课程知识点的掌握情况，及时调整授课侧重点[4]，也可以将雨课堂采集的学生答题数据作为平时成绩。另外，通过雨课堂进行课上讨论和课后答疑，例如实验“水样的总硬度的测定”讨论题可以选择如何测定自来水或海水的总硬度;工厂用水的硬度过大不合乎要求时，如何处理才能达到用水标准;如何除去工厂锅炉水垢既可节约能源又可减少安全隐患等。

（五）将虚拟仿真实验运用到实验教学中，弥补实体实验的时空局限

虚拟仿真实验是指借助于多媒体、虚拟现实和人机交互技术，在计算机和网络上搭建的可辅助甚至替代传统实体实验操作环节的高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，学生可以随时在计算机终端进行实验操作，因此虚拟仿真实验不受时间、场地和实验条件、设备的限制[5]。制作虚拟仿真实验时选择实验课程中具有综合性的实验，或者毒性和危险性较大的实验，这样有利于学生的实验安全，也能够实现实验资源的共享和降低实验成本[6]。学生通过虚拟仿真教学能够独立学习实验原理和仪器使用，进行实验方案设计、实验操作、数据处理或写实验报告，既方便学生预习、复习，也可以开阔学生的视野、培养学生的科研思维，从而达到与学生在实验室进行实验一样的效果。尤其是在2020年上半年疫情期间，采用虚拟仿真实验教学弥补了学生不能回学校上实验课程的遗憾。因此，虚拟仿真教学已成为我国高等教育教学改革的主要方向之一，虚拟仿真实验能够将软件技术和专业知识很好地结合在一起，有利于锻炼和提高学生的软件应用能力，为其将来融入和适应社会信息化发展奠定良好的基础[7]。这两年中国石油大学（华东）（以下简称“我校”）加大开发虚拟仿真实验，要将虚拟仿真实验教学纳入实验教学的一部分，虚拟仿真实验与实验室实践相辅相成，将更有利于实验教学改革。

二、信息化教学在无机及分析化学实验教学中的实践效果

（一）信息化教学有助于加大实验课程信息量，提高教学效率

信息化教学手段多样，学生通过信息共享平台、虚拟仿真实验等进行实验课的学习，突破了实验室空间的限制。实验课上采用PPT板书，播放实验录像、微视频，利用雨课堂测验。实验课下利用QQ群或微信群发送教学拓展资料，使学生多层次、多渠道学习实验课程。信息化教学增加了实验课程信息量，使实验教学更加立体化，学生学习也能够灵活运用，从而提高教学效率和教学质量。我校学生在全国大学生化学实验邀请赛、山东省以及校级化学实验技能竞赛中都取得了优异的成绩。例如我校学生在历届山东省化学实验技能大赛上无机及分析化学部分都能获得一二等奖;在第十二届全国大学生化学实验邀请赛上无机及分析化学部分获得了三等奖。

（二）信息化教学有助于师生互动，增进师生感情

信息化教学手段能够促进教师、学生在课堂或课下进行信息交流，随时实现师生互动。学生有疑问时可以及时提出，与老师、同学进行讨论，多渠道解决问题。微信群、QQ群的使用加强了教师与学生沟通交流，督促学生学习、加强师生互相了解和增进师生感情。信息化教学有助于学生成为教学主体参与到教学活动中、调动学习积极性和培养自主学习习惯，有助于教师更多地了解学生的学习情况和需求，可以及时反思总结、调整教学策略，较好地实现教学目标。

（三）信息化教学有助于教师创新教育教学，提升信息化教学能力

信息化教学手段的设计、制作和实施对教师的能力提出了更高的要求，教师需要及时更新教育观念，参与信息化教学软硬件应用培训活动和校内外交流培训活动，不断地学习信息技术知识，提高自身的课程设计、组织、信息技术素养。如实验微视频的拍摄、雨课堂的使用、微课的录制和编辑、动画的脚本编写和制作、虚拟仿真实验体系的建设，都需要教师学习新知识、克服各种困难和问题去完成。随着不断地将信息化教学手段应用于实验教学各环节，教师的信息技术应用水平就会优化和提升，信息化教学能力有着明显的提高[8-9]。

三、结束语

随着现代科技和信息技术的发展，“互联网+教育”以各种方式冲击着传统教育模式，继而呈现出形式多样的信息化教学手段，其灵活生动、互动性强的特点突破了空间和时间的限制[10-11]。教师要不断更新教学观念，改进教学方法，使讲授形式丰富多彩，采用更科学、更有效的实验教学方式，将信息化教学手段与化学实验教学有机结合起来，使其作为辅助工具帮助教师更好地进行知识传播，会使实验教学更加科学化、立体化，达到事半功倍的作用。这样，教师将在线学习、课堂师生互动和课后思考、实验室操作三者有效结合，激发学生学习化学的兴趣、潜能和求知欲望，引导学生自主学习、探索知识，有效地促进学生掌握实验的基本技能，注重知识的综合运用，系统地培养学生严谨的科研方法和科学素养[12]，增强其运用信息技术分析问题、解决问题的实践能力，培养出更多适应社会和行业发展的应用型创新人才[13-15]。

参考文献：

[1]马纪伟，刘玉，李乐萍.药学专业《无机化学》课程的信息化教学尝试[J].江西化工，2019（1）：174-175.

[2]刘霞，黄兆琴，高杨.高职院校化学实验“自来水总硬度的测定”信息化教学设计[J].广东化工，2018，45（20）：152-153.

[3]李玲，王娟，张弛，等.无机化学多元信息化教学模式的构建与实践研究[J].大学化学，2019，34（4）：34-38.

[4]章芸，刘金华.基于微课和雨课堂的分析化学课程教学初探[J].广东化工，2018，45（3）：207-208.

[5]常雅宁，彭钰珂，魏东芝，等.虚拟仿真技术在酶工程实验教学上的应用[J].实验室研究与探索，2019，38（2）：237-239+244.

[6]鹿现勇.突破实验室空间限制的“大学化学实验”教学实践[J].化学教育，2019，40（6）：81-84.

[7]邱丽原，孙伟超.仿真技术用于实验教学改革的思考与实践[J].实验技术与管理，2019，36（12）：157-160+196.

[8]尹苗，张欣.信息化教学背景下的教师素养[J].教育现代化，2019（22）：194-196.

[9]付媛媛.教师信息化教学能力的内涵与提升路径研究[J].智库时代，2019（14）：147-148.

[10]关玲，马锴果，边磊，等.信息时代下有机化学实验教学方法的探索[J].实验室研究与探索，2019，38（10）：235-237.

[11]唐立新.信息化教学在实践课程中的应用[J].黑龙江科学，2019，10（9）：84-85.

[12]马荔，张卫，张利，等.“无机与分析化学实验”模块化教学建设与思考[J].现代教育科学，2019（12）：59-65.

[13]王立影.信息化教学在高校公共基础课的应用研究[J].教育探索，2019，35（4）：108-110.

[14]王兆守，吴雪玉，孙志杰，等.基于网络平台和信息技术的高校教学活动设计探究[J].高等理科教育，2017（6）：117-121+63.

[15]金首文，高兴军，徐伟强，等.基于创新人才培养的有机化学实验教学改革[J].高教学刊，2021，7（21）：122-125.