高校普通化學實驗線上教學探索研究*

曹 錳，徐 勝，張尚璽，王振希

(南昌工程學院理學院，江西 南昌 330099)

普通化學是高等學校面向理工科非化學專業學生開設的一門公共基礎課。課程內容主要包括物質結構理論基礎、化學熱力學、化學反應的基本規律與工程實際密切有關的重要元素和化合物、新技術、新材料等基本知識[1]。課程的目的是向學生展示化學的全貌，讓學生掌握基本化學原理的同時具備一定的與所學專業相關的化學知識[2]。隨著科學技術的發展，社會對大學生的綜合素質提出了更高的要求。化學是實踐性較強的學科，因此實驗教學是化學課程教學不可或缺的環節。

2020年春，由于新冠肺炎疫情影響，國內高校遲遲不能正常開學。在疫情大背景下，教育部要求停課不停學，所有課程都轉為線上教學，包括實驗課[3]。很明顯，學生家中不具備實驗條件，因此形成可操作性的普通化學實踐教學范式，最大限度地保證實驗教學效果成為教師必須克服的難點。近期，南開大學探索了一條基于虛擬仿真平臺、雨課堂等線上教學平臺、“家中實驗室”的多元化學習網絡，高質量地完成了有機化學實驗教學[4]。與專業化學實驗相比，普通化學實驗的內容較少，學生的化學基礎更薄弱，同時對學生的要求相對較低。因此，結合我校的教學實際情況，本文探索了一條基于虛擬仿真平臺、網絡直播、視頻教學的學習鏈，讓線上實踐教學具有可操作性，增強了學生的主動性，全面提高了線上實驗教學的質量。

1 疫情前我校普通化學實驗課程的教學情況

南昌工程學院的普通化學實驗課有8個學時，共有4個實驗，分別為酸堿標準溶液的配置與標定、氯化鈉的提純、化學反應速率與活化能的測定、含鉻廢水的處理—鐵氧體法。計劃通過四個實驗，讓學生掌握一些基本的化學實驗操作，例如稱量、滴定、蒸發濃縮、過濾、重結晶、離子的檢驗、pH值的調節等等。每次實驗課都分為學生預習、教師課前講解、學生分組實驗、撰寫實驗報告、教師評分5個階段。在教學過程中，存在一些問題，總結起來有如下幾個方面：

1.1 學生的化學實驗基礎參差不齊

由于各省的教育理念、教育重點的不同導致學生的基礎參差不齊，例如部分省份高考只要求選擇物化生、政史地中的幾門課程，有的學生在高考時并未選擇化學這一門學科，因此化學知識相比其他同學要薄弱很多[5]。部分條件好的中學會組織學生做一些簡單的化學實驗，而有些學生則從未進過化學實驗室。因此，個別學生僅具有初中化學知識，且從未做過任何化學實驗。學生可能缺乏基本的實驗室安全知識，也不具備任何化學實驗操作經驗。

1.2 實驗課時偏短

每次實驗課課時約1.6小時，除去課前講解時間，學生的實驗時間大約為1.3小時。正常情況下大多數學生能夠在規定時間內完成實驗，但仍有少部分學生不能在規定時間內完成。究其原因，是少數學生無任何實驗基礎與經驗，錯誤操作導致實驗失敗。

1.3 學生參與度不高

受到學校實驗條件的限制，同時考慮到學生實驗基礎的問題，學生分組完成實驗，3～4人每組。由于同一組內人員較多，雖然大多數同學能積極參與實驗，但是少有同學能夠完成實驗的所有步驟。極個別同學甚至全程旁觀，根本未參與到實驗過程中。

2 疫情中線上實驗教學的實施

新冠肺炎疫情發生以后，根據現有條件，針對上述不足之處，我們迅速做出了相應調整，在此基礎上探索了一條具有可操作性的普通化學線上實驗教學鏈，具體內容如下。

2.1 化學實驗室基本安全知識教學

化學實驗存在一定的安全風險，實驗室安全知識是學生進入實驗室之前必須具備的基本知識。在第一次實驗課中采用直播教學向學生介紹實驗室的基本安全知識(約10分鐘)，同時輔以虛擬仿真平臺中的兩個線上交互實驗：化學試劑安全取用與突發事故處置三維虛擬仿真[6]、化學實驗室安全教育互動式3D虛擬仿真實驗[7]鞏固學習效果。

2.2 線上實驗的具體內容教學

線上實驗教學大體分為兩個部分，第一部分是通過直播課堂對實驗原理及數據處理進行講解，第二部分則是組織學生觀看我們制作的本次實驗的一些單元操作小視頻。具體實驗及視頻內容如表1所示。

表1 線上實驗教學小視頻

在教學過程中，我們會留下一定的時間，讓學生對實驗內容進行討論和提問。最后我們會留下本次實驗的一些數據，供學生處理并得出結論。

2.3 線上實驗教學的考核

線上實驗課程的總分為100分，對學生的考核主要分為三個部分，分別為：課堂考勤、實驗報告、線上考試，具體內容和分配如表2所示。

表2 線上實驗教學的考核

2.4 線上實驗教學的課程反饋

我們探索的線上實驗教學以視頻教學為主，視頻中的演示實驗內容可以被反復觀看，在非線上實驗教學中仍有一定的利用價值。在我校推行本教學方案之后，師生反應良好。實驗教師普遍認為，本方案最大限度地利用現有條件向學生展示了化學實驗的基本內容，具有可操作性。學生們反應課程內容豐富，確實能夠學習到一些化學實驗室的基本知識與操作。誠然，這其中還有一些尚待改進與完善的地方，例如：缺乏與專業相關的實驗、實踐課與理論課不同步等等。

3 結 語

實驗教學與普通化學課程密不可分，它能讓學生掌握基本的實驗操作，能增加學生對普通化學理論課程的學習興趣，也能培養學生的科學素養與綜合素質。我們利用有限的現有資源，探索到一條基于視頻教學單元化實驗操作為主的教學道路，期望對普通化學實驗教學提供一定的參考價值。我們擬在后面的教學工作中，進一步研究探索，設計一些課外實驗內容，以激發學生對化學實驗的興趣。