分析化学课程网上实践教学研究

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1背景与动因

在远程开放教育中，实践教学环节是教学过程中不可或缺的组成部分。它与理论教学相辅相成，在培养应用型高等专门人才的整个教学过程中具有贯彻始终的地位和作用［1］。实践教学对于全面推进素质教育，深化教学改革，确保教学质量，实现培养目标，特别是对于配合理论性教学，促进学生理解、巩固和掌握知识，促进知识的转化和知识的拓展，培养学生分析和解决问题的能力，发展学生创造才能，完善学生个性品质和综合索质等具有特别重要的意义。远程开放教育实践性教学，不但要注重传统教育所强调的专业能力培养，强调理论与实际结合的能力培养，更重要的是注重学生自主学习能力与综合素质的锻炼，注重培养学生在现代教育技术环境下提高自己适应时代和社会发展所要求的不断学习的能力，即终身学习能力，充分利用现代通信技术和教育的结合［2］。如何通过远程教育平台开展实验实训教学，让在职学习者学习职业操作技能，提高自身的竞争力，是今后远程教育工作者必须研究的重要课题。“分析化学”是一门以实践为基础的学科，因此实践教学在分析化学课程教学中起着举足轻重的作用。通过实验，可以训练学生正确掌握分析实验的基本操作技能，以及实验中的数据记录、处理和误差分析。牢固树立化学分析中“量”的概念，让学生能够运用化学平衡的理论和知识，处理和解决各种滴定分析法的基本问题，同时培养学生良好的学习习惯、严谨的治学态度、实事求是的科学作风和分析解决问题的能力［3］。也让在职学习者提高自身的竞争力，来满足个人职业发展的需要。

2学情分析

由于观念、条件、环境、教学对象、管理等诸多因素的影响，实践性教学成为远程教学过程中的一个难点。而制约开放教育实践教学开展的主要矛盾为：（1）个体学习能力参差不齐与实践教学统一要求不相适应的矛盾，学生个体学习基础、自主学习能力不一，与实践教学统一要求不相适应；（2）办学规模大、学生数量多与实践教学相对具体、个性化的矛盾；（3）学生时空上分散与实践环节相对集中的矛盾，分散的学生无法跨越时空共享相对集中的实验仪器设备；（4）学生在岗工作限制与脱产实习安排相对集中的矛盾。以上这些问题给教师的教学组织造成了困难，实践教学质量无法保障。但同时，开放教育学生与全日制学生相比，有其自身的优点。表现在：（1）在学习中更具主动性。远程教育的学生一般都有明确的学习目标，比如职称评定、升职必须获得某个层次的学历，或者适应新的职业或岗位要求掌握某个专业的知识技能等。所以，他们学习的主动性较强。（2）远程教育的学生具有一定的知识积累和生活积累，这些丰富的经验是学习理论和实践知识最好的基础。另外，现代人的学习趋势是趋向于“多样化，碎片化，针对性”。多样化是现代人的学习媒介很多，比如可以通过电脑、手机、电子图书等方式学习。在开放教育中，在职学习者是受教育的主体，其本身学习时间呈现碎片化，在教育教学过程中常出现时空分离、工学矛盾的特点［4］。碎片化学习更适合开放教育的学生。学习者可以在社会生活中随心、随时、随地地通过多种媒体对知识进行片段式学习，从而增进知识，提高技能［5］。

3分析化学网上实践教学的设计

布鲁纳认为，学习任何一门学科的最终目的是构建良好的认知结构［6］。针对远程教育实践教学中存在的矛盾，结合现代人学习趋势和远程教育学生的学习特点，在“分析化学”课程的实验教学设计上，拟采取如下措施：与学生学习的4个层次（包括了解，熟悉，运用和掌握）相对应，分析化学实验教学中设计4大模块，包括多媒体、视频、虚拟仿真实验室和实验拓展设计。其中，通过多媒体PPT课件学习让学生达到了解层次，通过观看视频让学生达到熟悉层次，通过虚拟仿真实验和校外实践让学生达到运用层次，最后通过拓展实验，让学生自己设计完成实验，达到掌握层次，一一对应，完成分析化学实验课程。通过设计可以处理好实践教学的目的和要求、过程和考核、内容和方式、效果和评价、资源和活动、媒体和策略、知识与技能、共同要求和个性发展等关系，优化过程，保证质量。

4分析化学网上实践教学的组织与实施

4．1资源建设。资源建设是网上实践教学组织与实施的保证，本课程的资源建设主要出发点是适合开放教育学生的学习特色。资源主要4大模块：多媒体课件、视频、和虚拟仿真实验和拓展实验。多媒体课件和视频能充分调动学生的视、听等多种感官，给予学生获取知识的良好环境，充分展示知识发展的全过程，激发学生的学习兴趣，有助于突出教学重点，突破教学难点，提高教学效率。将《分析化学》中的11个具体滴定分析的实验内容制作成多媒体课件，并进行实验视频录制，内容包括：实验目的，实验原理，仪器与试剂，实验步骤，数据记录与处理，注意事项，思考题。比如实验中用到的仪器托盘天平、分析天平、移液管、量筒、容量瓶等等图片，滴定过程中的flash动画，如酸式滴定管、碱式滴定管滴定时手的姿势。滴定颜色变化等。然后运用PowerPoint、FrontPage、Flash等软件制作。虚拟仿真实验交互性强、教学时空分离、教学资源共享、可实现多元化学习的特点，是实现开放学习、灵活学习和终身学习教育理念的重要学习平台。我们构建了一套功能强、沉浸感高、交互性好、网络功能完善的滴定分析虚拟实验系统。将分析化学仿真实验制作分为实验原理、实验仪器和试剂、实验步骤、实验操作、数据记录与处理、思考与讨论6个模块。学生在学习时可以方便地选择自己需要的模块进行学习。所构建的系统针对滴定分析实验的特殊性，对滴定分析实验中涉及到的实验过程、实验现象及实验结果进行了完整的模拟，并通过设置基准物类别与称取质量、指示剂、滴定剂浓度与滴定速度选择等功能，实现了虚拟实验过程的多参数，多变量及多过程实时数据传递。在设计时充分发挥仿真实验直观性强的优势，将一些学生平时观察不细致的操作步骤、实验无法演示的错误操作和由于错误操作产生的危险结果淋漓尽致地演示出来；例如一滴和半滴的操作、滴定终点颜色的变化、数据处理中有效数字保留等，使学生真正认识到分析化学实验中“量”的要求。通过这些方式吸引学生的注意力，并创设一种愉悦的心理情绪，促进学生主观能动性的发挥，从而提高教学效率。此外，还建立了完整的滴定分析虚拟实验的实时跟踪评价系统，为实现实验的差异化自主学习奠定了基础，也为新形态虚拟实验室的开发进行了有效的探索［7］。此外，采用MimCapture屏幕录制软件，录制软件操作视频。鉴于某些学生计算机操作能力较差，在使用虚拟仿真实验环境时会遇到问题，无法进行教学实验，而由于时空限制，教师无法在线帮助学生操作计算机。由此，采用屏幕录制软件将计算机操作的具体过程录制成视频文件。学生在学习时，可根据视频文件所演示的操作步骤完成实验操作。在分析化学实验课程中开展设计实验教学，能激发学生主动学习的兴趣，给予学生多次反复访取分析化学理论精髓的机会，融会贯通分析化学精华知识，树立正确的“量”的核心概念。同时，分析化学要注重培养实际问题解决能力，为此分析化学实验课程改革进程中势必将引入设计实验教学。通过设计实验学生不仅可以融会贯通理论知识要点，而且对培养逻辑思维能力也大有裨益。4．2网上平台设计。本课程已运行8个学期，具体组织和实施方式如下：（1）学生自主学习。主要是针对多媒体课件和视频，由学生自主学习完成。每个视频时间3～5min，适合开放教育学生学习特点。（2）网上平台引导学习。主要针对虚拟仿真实验。学生通过网上平台进行虚拟仿真实验学习，了解实验的整个流程和实验过程中的细节和注意事项。（3）地方组织。由地方学务导师和辅导老师共同组织学生学习和辅导，有条件的开展实验。（4）创建学习小组，采用小组竞争模式，促进学生学习兴趣。课程运行以来，2014秋划分学习小组，通过BBS方式对实验课程中的一些问题进行讨论。4．3实践课程实施与组织。以设计实验为例来介绍实验实施与组织过程。首先是确定实验选题，设计实验的选题应既高于“点对点”解读化学分析知识点的基础实验，体现知识融合综合应用的特点，又必须在学生具备的基础知识范畴内进行拓展。实验的选题可以结合当今社会国民生活中的热点问题，如食品安全、农药残留、工业分析等［8］。实用性的选题可使学生认识到分析化学是一门实用性很强的应用科学，促使学生主动思考大胆发问，极大地激发学习热情和兴趣。为此，选取以下几个拓展实验：市售食醋中有机酸含量的测定，混和碱成分的测定，矿泉水中Ca2＋，Mg2＋含量的测定，维生素C含量的测定。然后根据远程教育学生的特点，将分散的学生尽量按地域进行划分，组成学习小组，从而通过学习小组共同合作来完成拓展实验设计。以市售食醋中有机酸含量的测定为例介绍具体实施过程。（1）教师引出设计实验话题，并提供充足的背景知识。如由于学生能力水平参差不齐，部分学生对文献调研方法不熟知，因此在学生动手设计实验方案前教师会告知学生获取文献和相关信息的方法，如数据库的使用，文献的检索方法等。另外可将市售食醋的大致含量范围告知学生，作为判断依据。（2）学生进行资料调研。学生独立查阅文献资料，并总结归纳文献资料的相关背景知识。（3）学生进行小组讨论，设计方案。学习小组成员间进行讨论，可由2种模式完成设计：一是每个成员自己先设计一个方案，然后组长组织成员进行讨论，将每个成员的方案取其精华，形成小组的设计方案。二是由组长组织大家针对实验每个环节共同讨论，一起提出实验方案。整个设计实验过程，学生需要通过调动自身的学习积极性和自学能力将理论和实验很好的关联起来，比如市售食醋测定过程采用哪些基准物质？所用的强氧化钠标准溶液的浓度该配多大？酸碱指示如何选择？这些理论课上的基本知识，通过设计实验将更加具体化，使学生更易掌握和理解分析化学“量”的核心概念。（4）学习小组提交设计方案。（5）教师进行点评。教师组织相应的集体讨论会，针对不同设计方案进行点评，横向对比不同学生的设计实验，使学生进一步了解实验过程中的细节，融会贯通分析化学基本知识。下面是地方组织实践教学过程的设计方案，以市售食醋中有机酸含量的测定为例。4．4教学质量保障措施。课程教学已制定相关标准以及工作流程，期初、期中、期末均安排相关教学检查，课程档案较为完整，课程教研活动较为活跃，信息沟通流畅，课程资源使用情况反映良好。（1）开学初针对本学期的实践性教学专门组织学务导师和辅导老师培训，提前使其理解实践环节教学的要求，规范管理，确保教学质量；（2）通过QQ群，充分利用网络，加强老师和学生之间的互动沟通；（3）定期召开课程团队会议，及时解决教学过程中出现的问题。4．5教学效果评价对分析化学网上资源使用情况做了问卷调查，从调查结果看，90％以上的学生对的资源建设和运行比较满意。另外，还对无锡教学点进行实地调研，该教学点选课学生较多，为方便管理，将此教学点学生调整到一个班通过实地调研，无锡教学点实验条件优良，能够为教学点学生实践教学提供良好的实践条件。对次教学点教师和学生进行访谈，实践教学得到教师和学生的肯定。对开放大学实践教学过程严格的程序及要求高度赞扬，这也是教师愿意长期坚持实践教学的重要原因之一。

5总结

针对开放大学学生自身特点，在进行实践教学资源设计与建设时，充分考虑到学生各方面的差异性，在分析化学实验教学中设计多媒体，视频，虚拟仿真实验室和实验拓展设计4大模块。既保证满足教学的基本要求和规定，又给学生提供了根据自身能力和爱好选择和拓展的空间，满足学习者多元化的学习需求。通过4年多的摸索与实践，分析化学网上实践教学的组织与实施取得了良好的教学效果。在提高学习者自身的职业操作技能的同时，也有效的促进了学生的个性化发展与创新性思维的培养，为开放大学实践教学的发展提供了参考和借鉴。

参考文献

［1］赵燕华．大学教育，2013，34（7）：102－121

［2］赵永虹．大学教育，2013，34（4）：57－58

［3］韦寿莲，刘永，严子军．化学教育，2016，37（8）：21－24

［4］柳琦，涂郑禹，李文彬．天津电大学报，2016（60）：37－40

［5］王竹立．远程教育杂志，2016（4）：9－16

［6］洪显利．教育心理学的经典理论及其应用．北京：北京大学出版社，2011：145－145

［7］刘志广，张明旭，张永策，等．计算机与应用化学，2016，33（4）：485－490

［8］关磊，王莹．化学教育，2015，36（2）：57－59

作者:刘霞 潘涛 黄兆琴 沈宏 高杨 单位:江苏开放大学环境与生态学院