現(xiàn)代科技產(chǎn)品沖擊下的化學實驗教學策略探析

南米娜 周紅艷 李茜

摘 要：現(xiàn)代科技產(chǎn)品的普及對傳統(tǒng)校園生活與教學產(chǎn)生了顯著影響。文章從現(xiàn)代科技產(chǎn)品對學校教育的影響出發(fā)，提出了現(xiàn)代科技產(chǎn)品沖擊下的化學實驗教學策略，并分析了其實驗教學效果及前景。

關(guān)鍵詞：化學；實驗教學；策略

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2016）11-0025-03

在科技迅猛發(fā)展的今天，如果走進大學課堂，你會發(fā)現(xiàn)與過去十年完全不同的場景：紙質(zhì)的筆記本、教科書、打印講義這些傳統(tǒng)教學工具正悄然淡出課堂，智能手機、平板電腦和電子閱讀器則大有取而代之的趨勢。究其原因，首先，大學生由于其年齡和知識結(jié)構(gòu)的特點對新科技的接受度和掌握能力遠遠強于其他人群。其次，現(xiàn)代科技產(chǎn)品的功能更多體現(xiàn)在大眾娛樂這一方

面，這對大學生而言顯然具有強烈的吸引力。最后，隨著科技水平的提高、家庭收入的增加、學生消費心理欲望的增強，電子產(chǎn)品在校園的普及和快速的更新?lián)Q代已經(jīng)成為普遍現(xiàn)象。因此，智能手機、平板電腦和電子閱讀器等科技產(chǎn)品挺進教育領(lǐng)域，改變傳統(tǒng)教與學的模式也成了必然趨勢。

化學實驗作為化學學科的重要組成部分，是化學科學、化學研究、化學工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，其課程特點在于對學生動手能力的嚴格要求和實驗操作能力的強調(diào)，新興的科技產(chǎn)品對豐富化學實驗教學的模式提供了可能。反之，實驗教學如果一直維持傳統(tǒng)模式止步不前，不與現(xiàn)代科技接軌，那么學科的發(fā)展與先進性必然受到影響。就教學角度而言，傳統(tǒng)的教學方式正在逐漸失去對學生的吸引力，已經(jīng)無法激起學生的學習興趣。因此，如何將現(xiàn)代科技引入化學實驗課堂，利用現(xiàn)代科技產(chǎn)品為課程服務(wù)成為當前迫切需要思考和解決的問題。自2013年以來，甘肅農(nóng)業(yè)大學理學院利用兩年多的時間，通過將平行多組化學專業(yè)實驗分為傳統(tǒng)教學組和科技產(chǎn)品輔助教學組進行比較研究，得出了一些具有建設(shè)性的分析結(jié)論和研究成果。

一、現(xiàn)代科技產(chǎn)品對學校教育的影響

當前，大學生群體中電子產(chǎn)品的普及率越來越高，像手機、電腦、電子閱讀器深受廣大青年學生的歡迎，根據(jù)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)，手機和電腦的受歡迎程度位居前兩位。目前，智能手機在大學校園幾乎是人手一部，尤其在近兩年其持有率的增長速度驚人。關(guān)于電腦使用情況的調(diào)查顯示，近六成學生擁有個人電腦，特別是對新生來說，電腦已經(jīng)成為入學的必備“家當”之一。其中部分新生更是在入校時就已持有智能手機、電腦等多種電子產(chǎn)品。低年級學生的電子產(chǎn)品擁有率高于高年級，從另一側(cè)面表明電子產(chǎn)品的持有率會持續(xù)走高，而現(xiàn)代科技產(chǎn)品功能的日益強大也會進一步加劇其在校園的普及。

現(xiàn)代科技產(chǎn)品尤其是便攜式電子設(shè)備之所以受到廣大學生群體的青睞，首先是因為其豐富的終端功能和多樣化的應(yīng)用程序可以極大滿足學生群體的多樣需求，比如蘋果公司生產(chǎn)的平板電腦產(chǎn)品iPad，它已經(jīng)不僅僅是一種娛樂工具，更是一項學生生活的應(yīng)用工具，我們可以通過它進行視頻通話、網(wǎng)上購物、瀏覽閱讀，甚至可以對一些其他的電子產(chǎn)品實現(xiàn)智能控制，當然，它也可以作為一種教學的輔助工具。其次，廣泛覆蓋的校園無線網(wǎng)絡(luò)為各類電子設(shè)備的推廣提供了寬闊的信息高速公路，各類電子產(chǎn)品通過網(wǎng)絡(luò)連接到一起，拉近了學生之間的距離，也為師生之間提供了良好的信息交互平臺。最后，依據(jù)通信電子行業(yè)的摩爾定律，產(chǎn)品的性能越來越好，功能越來越豐富，而售價卻越來越低廉，這促使各類電子產(chǎn)品風靡校園，同時，其也為依托電子產(chǎn)品進行深度輔助教學的嘗試提供了可能。

當然，電子設(shè)備的普及對校園生活和文化產(chǎn)生了巨大的影響。長期生活在智能手機等電子設(shè)備充斥的環(huán)境中，當代大學生的學習、生活和思想行為產(chǎn)生了諸多變化，由此衍生出他們對手機、網(wǎng)絡(luò)的依賴。從生活角度而言，大部分使用手機等電子設(shè)備的學生睡眠時間減少、健康狀況變差、人際交往能力減弱；從學習角度而言，主動學習的積極性降低，過分依賴網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致自主思考問題的能力下降；就教學角度而言，上課時間玩手機的學生比例上升，與教師的交流減少，嚴重影響了教學效果。如果能對這些現(xiàn)代科技產(chǎn)品加以利用，一方面引導(dǎo)學生對其用途從娛樂轉(zhuǎn)向?qū)W習；另一方面利用這些科技產(chǎn)品來激發(fā)學生的學習興趣，有效改善目前的教學狀況將成為可能。

我們對甘肅農(nóng)業(yè)大學理學院抽出的320名學生就此問題開展了問卷調(diào)查，76%的學生表示，如果沒有借

助于各類現(xiàn)代電子產(chǎn)品及在線通信工具，他們將難以進入最佳的學習狀態(tài)。這些依賴主要體現(xiàn)在：近80% 的學生會利用電子郵件與指導(dǎo)教師進行溝通交流，主要通過平板電腦、便攜式電腦以及智能手機上的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)。71%的學生利用電子閱讀器瀏覽學習指導(dǎo)教師發(fā)送的各類教學文檔。87% 的學生會利用電子設(shè)備開展與教學內(nèi)容相關(guān)的展示。這項調(diào)查充分說明有效利用現(xiàn)代科技產(chǎn)品輔助教學具有良好的現(xiàn)實基礎(chǔ)和廣闊的發(fā)展前景。

二、現(xiàn)代科技產(chǎn)品沖擊下化學實驗教學策略

相比其他理論課程而言，化學實驗的課程特點決定了它能夠更好地發(fā)揮電子設(shè)備的輔助教學功能。甘肅農(nóng)業(yè)大學理學院經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)，通過引入多種手段對現(xiàn)有的課堂教學模式、課后評價模式、預(yù)習和復(fù)習模式進行改善，能夠更好地激發(fā)學生的學習興趣，增加其對課程的重視度，提升學生的動手能力、發(fā)現(xiàn)及解決問題的能力和創(chuàng)新能力。

（一）充分應(yīng)用實驗檢測、數(shù)據(jù)處理等軟件

分析化學實驗、物理化學實驗、儀器分析實驗及大部分專業(yè)化學實驗課程往往包含大量的數(shù)據(jù)記錄、作圖、數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容，目前，這些工作都是用紙質(zhì)的實驗報告完成。而在涉及大型化學儀器的使用時，其數(shù)據(jù)的記錄和處理則都需要在電腦上完成，這就要求學生在基礎(chǔ)實驗課程的學習中具備熟練使用各類實驗檢測和數(shù)據(jù)處理的相關(guān)軟件的能力。Excel、Origin等數(shù)據(jù)處理和作圖軟件使用方便，具有快速、高效、準確的特點，可以很好地提高學習效率。而電腦、平板電腦、智能手機等電子產(chǎn)品都可以安裝類似的軟件來輔助實驗檢測和數(shù)據(jù)分析。尤其是智能手機，其除了具備常用的通信功能還具備數(shù)據(jù)處理及存儲功能，加之攜帶方便，如果將其引入實驗課堂，再結(jié)合傳統(tǒng)的檢測、計算和作圖方法，那么學生的綜合實驗?zāi)芰玫饺驽憻挘瑢W科的先進性能夠得以充分體現(xiàn)，學生學習的積極性也會隨之提高。

以“強酸強堿反應(yīng)摩爾焓變的測定”為例，實驗內(nèi)容包括用秒表計時、測定溫度、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)處理等。實驗中學生用秒表計時，將實驗數(shù)據(jù)記錄在紙質(zhì)表格中，借助計算器計算數(shù)據(jù)，這樣的方式雖然可以鍛煉學生的思維和動手能力，但是準確度欠缺。為了提高實驗效率和實驗的準確度，我們在保持傳統(tǒng)方式的同時增加了利用智能手機輔助完成實驗的內(nèi)容。一部智能手機集成了秒表、作圖、計算器、數(shù)據(jù)記錄等多種功能，實驗中先用手機秒表功能確定時間，數(shù)據(jù)記錄可以借助智能手機上的Excel等數(shù)據(jù)處理軟件完成，除了利用手機科學計算器解決數(shù)據(jù)計算，還能夠使用Excel的公式編輯器來計算中和熱的數(shù)值，這樣獲得結(jié)果更加快速、準確。之后通過對比傳統(tǒng)和引入智能手機后的實驗結(jié)果，分析實驗誤差，學生能在第一時間內(nèi)依據(jù)對比結(jié)果自查實驗過程，修正計算錯誤和遺漏。除了秒表功能，很多智能手機具備溫度、濕度和壓力等多種類型的傳感器，為學生完成自主設(shè)計性實驗提供工具支持[1]。利用下載安裝的作圖軟件、常用化學常數(shù)表和在線化學數(shù)據(jù)庫等多種應(yīng)用程序，結(jié)合傳統(tǒng)實驗教學和檢測、數(shù)據(jù)分析手段，既發(fā)揮了傳統(tǒng)教學模式的優(yōu)勢，也提高了實驗效率和數(shù)據(jù)的準確性，培養(yǎng)了學生自主發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力。

（二）廣泛利用通信軟件

目前，大多數(shù)電子產(chǎn)品都安裝了QQ、微信等多種即時通信軟件，既能夠?qū)崿F(xiàn)信息的即時傳播，發(fā)送文本、圖片、語音和視頻文件，還支持多人實時對講[2]。化學實驗課每組實驗的學生人數(shù)在15—30人之間，這樣的人數(shù)規(guī)模建立微信群和QQ群便于教師管理、減少無效信息。在建立“群”后，很多和教學相關(guān)的內(nèi)容可以快速發(fā)布給學生，從而有效加強師生間的交流、隨時解決學生存在的問題。

通過QQ、微信等即時通信軟件，課前任課教師將下次實驗的重點、難點以及需要學生自己準備的工具提前在群內(nèi)發(fā)布。學生則可以及時反映個人問題，比如請假等，教師則能第一時間通知學生補做實驗的時間、地點。如果下節(jié)課內(nèi)容中有重點、難點操作，教師可以將視頻短片、幻燈片、教學圖片或語音片段提前發(fā)給學生，有效幫助學生在課堂上快速理解實驗相關(guān)內(nèi)容，掌握實驗操作技能，統(tǒng)一規(guī)范實驗操作。傳統(tǒng)課堂限制學生使用手機，而在具體實驗過程中發(fā)現(xiàn)，在不影響正常實驗課秩序的情況下，如果允許學生對部分實驗步驟和實驗現(xiàn)象拍照，可以有效提高學生的學習積極性和對實驗結(jié)果準確性的要求。課后，鼓勵學生將所拍攝的結(jié)果發(fā)布在微信朋友圈或者QQ空間，這樣增強了學生實驗的自信心，同時，也給學生家長提供了學校相關(guān)學習內(nèi)容和進程的資訊。鑒于實驗課過程中教師無法時時關(guān)注到每一個學生的實驗操作過程，通過學生發(fā)布的照片可以更加直觀地了解學生的操作水平和實驗中出現(xiàn)的問題與錯誤，及時反饋意見給學生。學生也能清晰地理解教師的反饋，在今后的實驗中糾正錯誤手法和動作，進一步規(guī)范實驗操作。對于學生普遍存在的問題，利用微信等工具和全組同學討論，引導(dǎo)學生自己發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。總之，通信類軟件的使用明顯增強了學生的實驗興趣和對課程的重視，師生間的交流和了解增多，課堂氣氛活躍。此外，課程中遇到的問題能及時得到解決，學生實驗操作得以規(guī)范，自主發(fā)現(xiàn)、解決問題的能力提高明顯。

（三）發(fā)揮電子版實驗報告的自用

電子產(chǎn)品的普及同樣影響著教師的授課方式，在作業(yè)形式方面表現(xiàn)尤為突出。盡管緩慢但是不可否認的是紙質(zhì)作業(yè)正在不斷減少，電子版作業(yè)則逐漸取代傳統(tǒng)的作業(yè)方式。電子版作業(yè)的優(yōu)勢在于提交作業(yè)變得方便快捷，作業(yè)的完成形式和內(nèi)容多樣化，但是電子版作業(yè)也存在弊端，抄作業(yè)會更加便利，學生過多依賴網(wǎng)絡(luò)完成作業(yè)，缺乏獨立思考。化學實驗報告冊作為評價學生實驗?zāi)芰Φ囊环N重要手段，需要揚長避短，將電子版作業(yè)與紙質(zhì)報告冊結(jié)合起來作為一種全新的評價方式來更加全面地了解和判斷學生的實驗過程與實驗結(jié)果。

這種全新的評價方式中，紙質(zhì)報告冊內(nèi)容依然依照傳統(tǒng)模式，主要包括實驗?zāi)康摹嶒炘怼嶒灢襟E（內(nèi)容）、數(shù)據(jù)記錄、實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)處理等。紙質(zhì)實驗報告主要幫助學生復(fù)習實驗的內(nèi)容和過程，訓(xùn)練學生傳統(tǒng)數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)處理的技能。電子版實驗報告冊為了避免作業(yè)壓力過重，實驗?zāi)康摹嶒炘怼嶒灢襟E等內(nèi)容不再累述，學生整個實驗過程以課中拍攝實驗現(xiàn)象和重點操作的照片或者小視頻為主，為了防止個別學生借用別人的實驗現(xiàn)象，在第一節(jié)課開始前任課教師對每位學生的實驗儀器做個性化標記，這樣就能保證后期照片的真實性。數(shù)據(jù)記錄、作圖、數(shù)據(jù)計算依托Excel 等軟件完成，最后將以上照片、數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容整理為word或者幻燈片發(fā)給教師。在接收學生的兩種版本報告冊后，通過電子版作業(yè)學生實驗操作過程直觀地呈現(xiàn)給任課教師，操作的失誤、無意識動作、不規(guī)范的手法都會在一定程度上反映出來，教師對每個學生的實驗操作能力有了比較明確的掌握，之后的課堂上教師可以重點糾正個別學生的錯誤操作，規(guī)范其實驗動作。教師通過對比兩種報告冊的數(shù)據(jù)處理與結(jié)果討論部分，能夠全面考查學生實驗結(jié)果分析的準確性，這樣就能有效避免單一依靠紙質(zhì)實驗報告冊評價學生實驗?zāi)芰Φ钠嫘浴４送猓谧鳂I(yè)完成過程中學生的主觀能動性被充分發(fā)揮，能更好地掌握實驗知識和技能，課堂教學效果隨之提高。

（四）豐富視頻資料

各類視頻播放器已經(jīng)成為電腦、手機、平板電腦的必備軟件之一，相比文字視頻文件，其體現(xiàn)的內(nèi)容更加形象直觀，更容易理解。甘肅農(nóng)業(yè)大學理學院制作的實驗微課，網(wǎng)絡(luò)共享的實驗視頻，學生制作的實驗視頻等多種優(yōu)秀的視頻學習資料不但可以用于學生實驗課的預(yù)習、復(fù)習，更能在學生完成畢業(yè)論文和團隊合作進行科研訓(xùn)練時為其提供完備的資料。

傳統(tǒng)的預(yù)習與復(fù)習方式都以教科書為依托，因為化學實驗課程有較強的專業(yè)性，在書寫預(yù)習報告和考前復(fù)習時，學生發(fā)現(xiàn)很多文字表述晦澀難懂，逐漸從主動地理解學習轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械地抄寫背誦。視頻文件中將具體的文字以實際操作演示的形式呈現(xiàn)，形象生動便于學生理解。而在眾多視頻資源中，由甘肅農(nóng)業(yè)大學授課教師親自錄制完成的實驗微課在學生中反響良好。由于是針對甘肅農(nóng)業(yè)大學學生的，教師對學生的實際能力和實驗課具體情況比較了解，所制作的微課更加具有針對性，難易程度適中，與甘肅農(nóng)業(yè)大學實驗課程內(nèi)容吻合度高，更加貼近實際教學，受到學生的歡迎。

傳統(tǒng)實驗考察，以實驗操作考察和考試為主，在此基礎(chǔ)上增設(shè)學生制作實驗操作視頻的考察既可以豐富評價方式也能為今后教學提供教學資料。教師給定題目和范圍后，由學生根據(jù)要求分小組自行錄制實驗操作視頻。學生完成的視頻資料中，教師可以篩選優(yōu)秀視頻作為來年的教學資料，也可以篩選出學生實驗操作中出現(xiàn)的問題和錯誤的視頻來提示學生避免出現(xiàn)同樣的問題。這些來自學生自己的實驗視頻，可以很好地增強學生實驗的自信心，也可以在有錯誤操作的視頻中發(fā)現(xiàn)問題，加以避免。視頻資料的使用降低了實驗操作的難度，學生實驗操作技能和自主學習能力得到普遍提高，學習熱情也明顯提升。

三、化學實驗教學的效果及前景

為了研究多種現(xiàn)代科技產(chǎn)品輔助化學實驗教學的效果，甘肅農(nóng)業(yè)大學理學院通過兩年多的時間，將平行多組化學專業(yè)實驗分為傳統(tǒng)教學組和引入電子產(chǎn)品的創(chuàng)新組進行比較研究。對比發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)組的學生與教師的交流較少，對實驗課的興趣和重視度不高，部分學生實驗操作不規(guī)范，存在“混學分”的現(xiàn)象。由于使用了通信軟件，創(chuàng)新組的學生和教師間的距離感大大縮減，學生敢于和教師交流，教師也通過這類軟件增加了對學生性格特點的了解，做到了更好的因材施教。為了檢驗兩組學生的實驗?zāi)芰Γ趯嶒炚n程結(jié)束后選擇不同組的學生參加教師科研小組。走訪科研小組指導(dǎo)教師得出的結(jié)果顯示，引入電子產(chǎn)品組學生的能力提高明顯，主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)處理軟件的使用，對實驗結(jié)果的對比研究分析，與教師和小組其他年級同學的交流能力等方面。

雖然很難想象未來的教學完全由實體教室轉(zhuǎn)移到手機和電腦屏幕上去，但以目前的形勢看，由現(xiàn)代科技產(chǎn)品參與的教學模式無疑會是未來教育的一個發(fā)展趨勢，至少會是當前教育形式的一個補充和延伸。如果應(yīng)用得當，這些科技產(chǎn)品所具備的豐富軟件不但能滿足學生的多樣需求，更能成為輔助教學的優(yōu)秀工具，為未來的教育行業(yè)的發(fā)展提供有力的幫助。

參考文獻：

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