互联网+”背景下大学化学实验教学模式探索与创新

“互联网+”背景下大学化学实验教学模式探索与创新

林    觅，孟庆博，李    辉，崔俊硕，许    旭

（辽宁大学化学院，辽宁沈阳    110036）

摘   要 ：辽宁大学化学院基础实验教学中心利用中国大学慕课、微信公众号 moolsnet、移动虚拟实验室 Mlabs 等优质线上教学资源，不断探索、优化、完善实验课教学模式与课程设计，采用雨课堂 + 腾讯会议模式展开线上网络教学，构建了多元化、立体化、高效化的化学基础实验课程。

关键词 ：有机化学实验 ；线上教学 ；虚拟实验

中图分类号 ：O6-4 ；G642.423 文献标志码 ：A 文章编号 ：1003–6490（2020）12–0103–02

Exploration and Innovation of University Chemistry Experiment Teaching Mode Under the Background of“Internet+”

Lin Mi，Meng Qing-bo，Li Hui，Cui Jun-shuo，Xu Xu

Abstract ：The Basic Experimental Teaching Center of the School of Chemistry of Liaoning University uses high-quality online teaching resources such as the China University MOOC，WeChat public account moolsnet，and mobile virtual laboratory Mlabs to continuously explore，optimize and improve the experimental teaching mode and curriculum design，and adopt Rain Classroom+Tencent conference mode launches online teaching and constructs a diversified，three-dimensional and efficient chemical basic experiment course.

Key words ：organic chemistry experiment ；online teaching ；virtual experiment

2020 年春季学期伊始，突如其来的一场新冠病毒所引发的疫情打乱了各所高校的教学安排，阻断了学子归校的脚步， 给教学活动带来巨大挑战。

为响应国家号召，做好防疫期间“在学不在校”线上教学工作，辽宁大学化学院基础实验教学中心基于以往虚拟实验建设经验，及时更新在线课程建设，努力做到“三变三不变”。但由于实验类课程的特殊性，仅仅通过线上讲授理论部分，并不能替代线下的实践操作，学生对实验内容缺乏切身体会。而以前通常作为预习手段的虚拟实验，在这个特殊时期大显身手，发挥了巨大作用[1-2]。但是如何能更加有效的利用、整合线上教学资源，激发学生兴趣，更好地培养学生科研创新精神，这就迫切需要对实验课教学模式进行创世新探索与改革，以便于更加适应现代化、智慧化教学需求。

1 概 论

随着互联网和大数据等科学技术的快速发展，能够充分利用中国大学 MOOC（慕课）平台、微信公众号 moolsnet、移动虚拟实验室 Mlabs 和国家虚拟仿真实验教学共享平台的优质在线教学资源。通过不断丰富和完善教学资源，辽宁大学化学院基础实验教学中心优化教学设计，采用雨课堂 + 腾讯会议“双截棍”模式展开线上网络教学，力争“停课不停教， 停课不停学”。

这些丰富的线上资源，包含实验基本原理和操作的讲解， 有课件、有视频、有测试，更有虚拟仿真实验来助力。化学院基础实验教学中心一共开设了28 个虚拟实验，包含无机化学实验、有机化学实验、分析化学实验、物理化学实验和综

了疫情期间实验课具体的教学设计和教学开展过程。

教学资源整合，教学方案优化

一个完整的实验过程包括 ：实验操作，现象观察，数据记录，数据分析，实验报告和课后思考与讨论 [2]。实验过程最核心的环节就是实践操作这一步骤，这是线上教学无法替代的，但却受时间和地域限制。同时，线上教学具有不受时间、空间限制 ；学生对于重点、难点可以反复聆听 ；形式新颖，教学更为直观、立体等特点。要想将二者有机结合在一起， 弥补各自不足，扬长避短，就要对线上线下教学资源进行科学整合，精心设计教学环节。

线下资源

重新筛选实验内容，尽量选择有与之对应虚拟实验、慕课资源的实验题目，便于线上线下结合。制作多媒体课件，教学内容要注重对实验兴趣、科研思维与创新意识的培养。精心设计课堂教学，对学生的基本情况进行分析，正确判断学生对理论基础知识掌握程度，有意识的启发、引导学生，使被动学习向主动学习转变，注重知识内化与迁移。可以将平时无法通过板书所展现的素材，以图形、动画、视频等形式加入多媒体课件中。通过微信公众号 moolsnet 建立课程、项目、操作规则、测试题库。每个实验的测试题库及操作标准全是化学院结合自身教学特色独自制定和建设的，真正体现了移动实验平台的标准化、规范化、便捷化和特色化，表1 为微信平台蒸馏乙醇测试题库（节选）。

表1 微信平台蒸馏乙醇测试题库（节选）

type（0

合化学实验。这些虚拟仿真实验内容丰富，涵盖化学实验的

Question

answer right answer

判断 1 单

Score

（问题）

（答案）（正确答案）

（分数）

基础操作和大型仪器的使用，更有综合型辽宁省级虚拟仿真实验 ：1,3- 癸二烯的制备与表征、催化加氢制备对苯二胺。将多种元素、不同形态与教学手段相结合，呈现了一个更为立体的、开放的教学模式，不但提高了学生学习的积极性与趣味性，还锻炼了学生的实验能力，拓宽了他们的视野，培养了他们的创新精神。本文以有机化学实验课为例，详细介绍

收稿日期 ：2020–09–14

基金项目 ：辽宁省教育厅 2018 年无水无氧条件下 1，3- 癸二烯的合成及表征移动虚拟仿真实验项目 ；辽宁省教育厅 2019 年易

燃易爆类对苯二胺合成催化加 ；辽宁大学 2018 年教改项目与创新思维相结合的研究型实验教学模式的改革和实践

（JG2018ZC52）。

作者简介 ：林觅（1985—），女，辽宁黑山人，实验师，主要从事有机化学实验教学工作。

选 2 多选）

如果液体有恒定的沸点，就是纯物质 yes、no    no    0    1

蒸馏时，冷凝管水流方向为从高到低 yes、no    no    0    1

·103·

2020年12月    Chemical Teaching    Chemical Engineering Design Communications

线上资源

教师通过中国大学 MOOC（慕课）平台搜集相关课程， 从中挑选适合本院校学生的基础实验课，实验内容和所用仪器设备尽量与本校一致。学生可以通过实验操作视频，详细了解整个实验过程装置的搭建，反应特有现象，产品的性状。整个教学过程更为直观立体，弥补了以前线下课堂讲授的不足。通过视频教学，学生能更好地领会实验课的重点、难点和注意事项，这对于规范实践操作、提高实验产率、降低实验风险有着重要意义。

为了弥补线上实验课不能实地操作的缺点，还可以采用虚拟实验 [3]。同时，由于有机化学实验的一些特点，比如试剂毒性大、不环保，反应条件苛刻、要求无水无氧环境，反应具有一定危险性、易燃易爆等，很多有机实验无法在教学中开展， 因此在这个特殊时期，开展虚拟实验意义格外重大。虚拟实验既能弥补无法实地操作的不足，又能让学生拓展视野、学识。除了开展常规基础虚拟实验，比如蒸馏、回流、乙酰苯胺合成、咖啡因提取等实验，还开设了无水无氧1,3- 癸二烯的制备及表征和易燃易爆类对苯二胺合成催化加氢实验两个综合实验。通过 Mlabs 移动仿真虚拟实验平台对无水无氧、催化加氢反应过程进行模拟。使用多种表征手段，既涉及手套箱、薄层色谱、旋转蒸发仪、减压蒸馏等操纵训练，还有大型仪器设备气相色谱红外、核磁操作训练。虚拟实验可以帮助学生掌握 Grignard 反应、Claisen 酯缩反应、高压催化加氢等反应的实验原理，补齐实验条件限制导致的实验教学短板，在达到教学大纲所要求的教学效果的同时降低实验成本和危险性。在虚拟实验教学过程中提高学生的自主学习能力，激发学生的科研探索精神，促进学生综合素质的同时注重个性发展，提升人才培养的质量，图1 为 Mlabs 蒸馏虚拟仿真实验界面。

图1 Mlabs 蒸馏虚拟仿真实验界面

教学开展过程

教学前期准备

有机化学基础实验室在学院和领导的指导下，早在2018 年就率先将移动虚拟实验室这一新技术应用于实践教学当中。通过移动实验、线上学习等优质教学资源的共享，虚拟仿真与实践操作相结合的教学手段，实现了有机化学实验的信息化改革。有机化学实验员和公司技术员根据以往经验，制作moolsnet 平台和 Mlabs 虚拟实验软件操作指南。化学院基础实验中心推广有机实验教学成果，为教师开展培训，其他实验教学小组学习在 moolsnet 平台上的课程创建与管理，构建习题库和操作标准。

为了确保实验课线上教学的顺利展开，各个实验小组在开课半个月前就开始积极备战，不断完善教学预案。各个实验小组根据不同学情，精心挑选比对虚拟实验 ；建立了不同专业（包括环境、生命、制药、食品专业和留学生）的学生QQ 群和微信群，核对名单确保每名学生全部进群，教师上传电子版教材和慕课资源。建立班级后，教师利用雨课堂和微

信群发布公告，上传学习资料，告知学生每节课要求，需要掌握的知识点，带领学生熟悉虚拟实验操作。

学生则根据教师发布的内容提前做好功课，熟悉雨课堂、微信平台和移动仿真实验室的使用流程，通过虚拟实验对实验操作进行预习。教师和学生通过腾讯会议和微信群关于各大平台使用和虚拟实验展开热烈讨论 ；教师利用小视频讲解、指导学生如何操作。极大地培养了学生自主学习能力，激发学生兴趣，提高了预习效果。

开展线上线下混合教学

在实验课程方面，教师按照教学计划，通过雨课堂和腾讯会议开展线上教学 [4-5]。教师提前在微信群里发布二维码，学生扫码签到，按时进入网上课堂。学生在微信公众号 moolsnet 平台进行测试，只有测试达到一定分数才合格，允许通过。每名学生测试时，试题都是从题库随机抽选自动生成，同时测试小程序还有防止截屏、防止退出系统查找答案功能，均起到防作弊功能。

教师通过网课讲解实验原理、要点、应注意的问题，拓展每个实验关联的知识，更加注重启发式、互动式教学。学生通过测试和虚拟预习后，知道自身不足，带着问题上课， 师生之间充分互动，教学效果更胜从前。实验操作视频教学， 打破传统实验课仅靠板书和教师讲解的局限性，学生不仅能提前看到装置的搭建，更能观察到实验现象与结果，学生在动手操作时能做到心中有数，大大提高实验的准确率。

教学反思

教学团队并通过后台查看数据，及时了解学生动态，掌握学生测试和虚拟完成情况，通过这种新型互动和智慧型教学模式，老师可以更好地掌握学生预习情况，授课更有针对性， 确保教学质量，促进现代信息技术与教育教学的深度融合。

结束语

我院基础实验教学中心借助腾讯会议、雨课堂、中国大学慕课平台、微信公众号 moolsnet、移动虚拟实验室 Mlabs， 构建了多元化、立体化、高效化的化学基础实验课程。教师借助线上平台师生互动，通过电子信息化功能把控教学进度， 利用演示视频和虚拟实验进行有效补充，根据大数据报告进行整理、分析。但是由于实验课程的特殊性，线上教学不能完全照搬线下教学内容，线上教学不能取代实践操作，学生返校后仍要进行操作训练。想要取得更好的教学效果，“互联网 +”背景下大学化学实验教学模式仍然需要进行更多的探索与创新。

参考文献

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李玲玲，兰泉，查正根，等 . 有机化学实验线上课程之扬长避短教学设计与实践篇 [J]. 大学化学，2020，35（5）：263–268.

赵卫光，关英 . 有机化学实验线上教学对科研素养的培养 —— 兴趣、“家中实验室”与化学思维培养 [J]. 大学化学，2020，35（5）： 256–262.

秦玉梅，沈星灿 . 混合式教学在无机化学实验教学中的初步探索与实践 [J]. 广东化工，2020（15）：188，230.

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