現代教育技術在高等學校化學實驗教學中的應用

隋春紅 韓麗琴 董順福 崔桂花 吉林醫藥學院化學教研室，吉林 132013

現代教育技術在高等學校化學實驗教學中的應用

隋春紅 韓麗琴 董順福 崔桂花 吉林醫藥學院化學教研室，吉林 132013

將現實教育技術應用于高等學校化學實驗的教學之中, 對于改善傳統化學實驗教學的不足，提高實驗教學效果，激發大學生的學習興趣和創新能力起著重要的作用。本研究旨在介紹現代化學實驗教學技術的發展及其在高等學校化學實驗教學中的意義。

現代教育技術；高等學校;化學實驗化學實驗教學是化學教學的重要組成部分，化學實驗是培養學生動手能力和創新思維能力的重要教學手段。近年來，隨著高等學校信息化教學的迅速發展，實驗教學信息化已成為教育現代化的重要標志，適當地運用現代教育技術進行化學實驗教學，不僅可以解決傳統化學實驗教學的不足，而且對于培養學生實事求是的科學態度、縝密的科研思維和敏銳的科研創新能力起著至關重要的作用。引進現代化教育技術來揭示化學的本質以及化學學習的思維過程，既是現代化學教學的要求，又是化學教學藝術的體現[1]。

1 現代化學實驗教學技術

在新的信息化教學理論指導下，化學實驗教學的信息化和網絡化迅速發展。計算機輔助教學系統（CAI）是信息時代在教學方法和教學手段上最具代表性的產物，它具有交互性、集成性和自適應性等特點。近年來隨著Internet的發展更為CAI開辟了一片廣闊的天空，先進的仿真技術、網絡化的實驗平臺已登上高等學校的講臺，發揮信息技術的優勢，綜合應用多媒體、超文本、人工智能、網絡通信和知識庫等計算機技術，克服了傳統教學情景方式上單一、片面的缺點。它的使用能有效地縮短學習時間、提高教學質量和教學效率，實現最優化的教學目標。

1.1 化學實驗仿真設計課件

化學實驗仿真設計課件運用Flash 軟件和3DStudio MAX 軟件進行動畫仿真，集視、聽、操作于一體的新式課件。化學實驗仿真課件與普通演示課件以及實驗過程的視頻教程有著明顯的不同。在實驗教學中，平面的、簡單的電子課件只是使學生看到實驗操作的步驟，很容易忽視實驗操作中的細節，而且由于某些錯誤操作所引起的嚴重后果也無法演示；另外實地拍攝的視頻教程也不能根據實驗教學需要，將實驗過程中微小的細節變化放大，不足以引起學生的足夠重視。然而，化學實驗仿真設計課件從實驗儀器的安裝到每一步具體實驗操作，以及實驗中的注意事項均可真實地展現給學生。例如：在儀器分析實驗的教學中，對原子吸收光譜儀和原子熒光光譜儀的儀器結構進行比較，使學生掌握原子吸收光譜儀的光源與檢測器成直線型,而原子熒光光譜儀光源與檢測器成直角型,同時還比較了空心陰極燈和高強度空心陰極燈的不同、火焰原子化和石磨爐原子化的不同、儀器工作條件選擇和測量對象的不同[2]。在化學仿真課件中還可以通過模擬各種具有一定危險性的實驗，讓學生見識到那些原本由于教學條件的局限，在實際操作過程中無法實現的化學實驗，開闊學生的視野，提高學生對化學理論與實際的統一的識。化學實驗仿真設計課件可激發學生對化學實驗的學習興趣，給予學生更多的自主性和靈活性，使學生積極主動地操作實驗。在中國的有許多高等院校已于近幾年相繼開展了計算機輔助實驗教學方面的研究與探索，仿真實驗軟件的選題與制作水平正在不斷提高。

1.2 化學虛擬實驗室

虛擬實驗室是虛擬儀器技術在實驗室中的具體應用，虛擬儀器技術是測試技術與計算機技術和通信技術相結合的產物，實驗者可以在模擬真實環境中完成各種預定的實驗。化學虛擬實驗室的最大優勢是不受時間、空間、微觀、宏觀的限制，利用計算機網絡的遠程控制與交互，成為傳統實驗教學的有益補充[3]。虛擬實驗室的另一優勢是可以擺脫實驗儀器和實驗材料的限制，避免有毒實驗試劑對人體的傷害，節約人力資源投入和實驗費用的支出。目前普通高等學校普遍存在著實驗室建設經費投入嚴重不足的問題，化學虛擬實驗室可以通過互聯網技術可以實現大型科學儀器的資源共享，避免了大型儀器設備的重復添置，節約財務開支。虛擬實驗系統還可以根據課程內容的需要，靈活地選擇相應實驗系統，實驗課程的內容確定后，實驗系統的管理員通過調用不同的軟件，重新組合成不同的實驗系統，從而達到不同的化學實驗課程的教學要求。

1.3 網絡實驗教學平臺

要發揮CAI先進的教育技術，對于網絡實驗教學平臺的建設是必不可少的。網絡實驗教學平臺能全面實現開放式的實驗教學，由于網絡仿真實驗運行成本低，操作過程逼真，學生興趣高，容納的學生數量大，更有利于實驗室的開放教學與資源共享。網絡實驗教學平臺可提供教學內容網絡化、直觀化和形象化，并且產生獨特的教學效果。這種先進的教學方式比傳統的教學方法更加方便、簡捷、快速，有助于培養學生獲取信息的興趣，提高分析問題和解決問題的能力。實驗室開通網絡后，實驗教師可以在網上備課，將教案制成多媒體課件和動畫，并掛在實驗教學中心的網頁上，隨時從網絡上將教案調出，進行教學。網絡實驗教學平臺的建立，有利于師生之間的交流溝通，提高實驗教學層次，體現實驗教學方法的現代化氣息，有助于師生在網絡上進行交流和答疑，當學生在開放實驗室遇到實驗操作上的問題時，可以通過實驗室的網絡來查詢解決問題的辦法。實現網絡化實驗教學，還可以使大型精密分析儀器的測試原理和操作方法通過仿真實驗和教學錄像虛擬的展示在屏幕上，讓學生在網上不斷地進行模擬仿真實驗，這樣能夠大幅提高大型分析儀器的實驗操作。我們在網絡教學平臺也有所起步，構建了有機化學實驗網絡平臺教學模式，取得了良好的教學效果。

2 化學實驗教學運用現代化教育技術的意義

目前各種現代化教育技術還處在發展、起步階段，但在實驗教學過程中卻已經發揮了巨大的作用。利用現代教育技術可以彌補實驗教學條件的不足，避免真實實驗操作所帶來的各種危險，徹底打破空間與時間的限制，培養學生的學習興趣，提高學生分析問題和解決問題的能力，彌補傳統實驗教學的缺點和不足。將現代化教育技術運用于化學實驗教學之中，具有深遠的意義。

2.1 改變實驗教學觀念，為教育改革服務

現代化教育技術的應用，要求教師由演示者向指導者、創新者的轉換；學生由模仿者向探求者和創造者轉換。在應用現代化教育技術進行化學實驗教學同時，改變實驗教學觀念，使人才培養方向由經驗型人才向創造型人才轉變[4]。現代化教育技術是多學科技術發展的綜合，代表著當前學科技術的發展水平。隨著實驗設備實現互聯網遠程連接，實驗的控制更加精準，實驗數據的處理和分析更加快捷便利。現代化教育技術有效構建了一個與技術發展同步的實驗環境，甚至具有適當的超前性，為化學實驗教學改革注入了新的活力。通過引入現代化教育技術，使大學生更容易掌握世界前沿的科學知識，培養他們成為具有個性的知識品質的創新型人才。現代教育技術即是實驗教學改革的制高點和突破口，也是走向現代化教學的必由之路[5]。

2.2 實驗教學手段多樣化，提高化學實驗教學效果

現代化教育技術提供給學生與真實實驗一樣的感受和體會，豐富了學生感性認識，加深對教學內容的理解，又可以彌補因為實驗設備、實驗場地、教學經費等多方面的不足，豐富實驗教學資源。現代化教育技術為實驗教學改革提供了條件，教師可采取多種靈活的教學方法，實行個性化教學。通過網絡虛擬實驗教學，學生可以自主地選擇自己所需的實驗內容，靈活控制學習時間，不受時間和空間的限制，同時，實驗教學考核也可采取多樣化，通過網絡考核與實際考核相結合，更能真實評價學生的綜合能力。利用網絡實驗教學平臺，學生可通過上網接受教師指導，完成各項實驗內容，提交實驗報告；教師可以通過互聯網組織各種實時或非實時的分布式教學，批改實驗報告。將教學內容、教師輔導和學生的思考、實驗操作等融為一體，打破實驗教學長期受到課堂、課時等因素的約束。由于現代化教育技術能夠模擬真實的實驗環境，使得整個實驗過程具有游戲的特點，將群體式學習、協作式學習、競賽式學習模式的有機結合和與靈活應用， 不僅可以激發學生濃厚的學習興趣，而且能夠顯著提高化學實驗教學的顯著效果。在虛擬化學實驗中，學生可以通過改變實驗參數，針對不同的結果進行總結與分析，更加有利于培養學生敏銳的科學洞察力和敢做敢為的創新精神。

綜上所述，隨著教育現代化、開放化、國際化發展，將現代教育技術應用于高等學校的化學實驗教學之中，不僅能夠充分發揮計算機先進技術的優勢，更可以成為對傳統化學實驗教學的有力補充，使學生的自主學習能力和創造力得到最大程度的發揮，為實現高等學校化學實驗教學的飛躍發展提供強大的技術支撐。

[1]楊曉芳.現代教育技術在高等學校教學過程中的地位和作用[J].繼續教育研究，2010,（11）：127～128

[2]鮑長利,賈瓊,陳博,等.儀器分析實驗教學改革的探討[J].實驗室研究與探索,2009,28(10):123～125

[3]熊慶,陳華,李夢龍,等.大學化學網絡虛擬實驗室建設[J].實驗科學與技術，2011,9（2）:166～167

[4]周雨陽，段玉生.現代教育技術促進實驗教學創新[J].實驗技術與管理，2011,27(11):337～339

[5]毛健.用現代教育技術改造傳統高等教育[J].中國高等教育，2001,(8):33～35

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.24.133