疫情期间化学实验线上教学探索

2020 年初，全国爆发新冠状病毒疫情。1 月 27 日，教育部作出关于 2020 年春季学期延期开学的通知。随着疫情的进一步发展，2 月 4 日，教育部作出关于在疫情期间做好高中在线教学组织与管理工作的指导意见。面对新型冠状病毒肺炎疫情对高中正常开学和课堂教学造成的影响，以及教育部的号召，各学校紧急开展一系列措施，促进线上教学的顺利开展。

化学是一门理论与实验相结合的学科，实验课程的开展可以加深学生对理论知识的理解与应用，提高学生动手能力和解决问题的能力。由于疫情发展迅速，留给学校开展线上实验教学的准备时间非常有限，而且以往很多学校化学实验教学基本依靠线下课堂教学，线上教学资源匮乏，因此开展全程在线实验教学成为对所有化学实验老师的一个巨大挑战[1]。本文对开展线上化学实验教学模式进行探索，以期为特殊时期化学实验线上教学工作提供参考。

1. 线下和线上化学实验教学的特点

在以往的线下实验教学中，实验前老师往往要求学生先进行预习，并撰写预习报告。实验过程中，老师对实验原理、实验步骤、实验注意事项等实验内容进行讲解，同时向学生演示正确规范的实验基本操作和仪器使用方法。随后学生进行实验并完成实验报告。实验中使用的各种药品、溶液以及仪器等常常由实验老师事先配制或调试好。这种线下实验教学主要存在以下问题：(1) 由于学生没有参与试剂和仪器的前期准备，只是被动参与实验， 照方抓药，缺乏学习的主动性，不能更全面的了解试剂的性质和仪器的操作使用。(2)由于课堂的时间有限，为了留置足够的时间给学生动手操作，一些教师的演示和操作只能讲解一遍，如果在讲授过程学生未能及时正确地理解并记住教师的演示和讲解，后续实验容易出错且难以进行复习。(3)对学生的评价主要通过实验报，未能充分反映学生的学习掌握情况，而且容易造成学生只重视实验结果和一些实验内容的死记硬背，而轻视平时的动手操作训练。

线上实验教学是以网络平台为介质进行师生实验教学互动，完成实验教学内容的一种教学形式。目前线上实验教学虽然不够完善，但线上实验教学模式具有一些线下教学模式无法比拟的优点，譬如，线上实验教学可以实现学生随时在线学习，不受时间和地域限制，为学生的主动思考提供了足够的空间。教师在线上教学时还可以为学生制定个性化学习，有利于学生自主性的发挥和创新意识、创造能力的培养。教师可以实时答疑解惑，让教师与学生的交流沟通更密切通畅，有助于教师实时了解学生学习情况。

2. 线上化学实验教学的构建

开展线上实验教学，首先要根据教材内容和课程标准确定实验教学目标和教学内容。在确定好线上实验教学目标后，围绕实验教学目标，梳理实验教学内容，并制定相应的具体实验内容。

在确定好具体教学项目后，接下来需要根据各实验内容的重难点设计线上教学过程。对于大部分实验项目，线上实验教学主要包括以下几个过程：实验前预习—线上实验教学—实验操作—讨论互动-考核-总结并撰写实验报告。首先教师可以提前一周在线推送教学资源，譬如将一些实验讲义、实验操作微课视频、基本仪器操作视频等资源发布在网上，同时发布实验教学任务，让学生通过预习教学资源，了解即将开始的实验目的、基本实验内容、实验操作过程和注意事项[2]。完成预习，并上传到线上教学平台。教师在开展线上实验教学前，先检查学生的预习实验报告，及时了解学生的预习情况，预判学生实验过程可能存在的问题。随后在实验教学过程中，可以利用仿真实验教学平台和VR 人机交互学习的平台，让学生在模拟实验场景中进行实验操作，完成实验内容。同时，学生对于实验过程不理解有疑问的内容，让学生通过平台互动提出，教师给予解答。学生也可以结合实验教学视频分析自己实验操作中的不足。教师也可以根据以往线下实验教学经验准备好一些讨论题目，在线上学习的平台创建讨论，提出论题，让学生参与讨论，通过讨论加深学生对实验的理解。在学生完成线上实验项目学习后，教师在线推送相关的实验测试题，考核学生对实验的掌握情况。课后学生还需要完成并上传实验报告，教师线上及时批改点评学生实验报告。

2.3 建立线上实验教学资源

要做好线上实验教学，需要选择适当的教学平台，目前可以供选择的教学平台很多，每种平台有着自身的优缺点，教师需要根据实验教学需求来挑选使用。教师进行线上实验教学时可以选择腾讯课堂、课堂派、腾讯会议、瞩目会议，通过该些平台教师可以在正常教学时间内进行讲授实验内容，分享实验教学讲义和PPT，与学生进行在线互动，开展测验考核，还可以录制实验教学过程供学生课后回放复习。学生进行线上实验操作时，可以选择虚拟仿真实验平台。虚拟仿真实验平台融合了高端的互联网技术，具有高度的交互性、学习资源的共享性和开放性等特点，为师生完成在线实验教学提供了良好的学习空间和实验条件[3]。虚拟仿真实验平台一般包括实验安全知识、实验操作和实验后考核三个环节[4]。第一环节中平台提供了实验安全小测试，包括试剂使用安全，火电安全，实验基本操作常识等内容，用于巩固学生实验安全基础知识。学生通过实验安全小测试后，才能够进入到第二个实验操作环节，学生通过逐步操作完成实验。操作过程中， 如果学生发现操作有误，可以通过返回或撤销等操作及时纠错， 直至成功完成整个实验内容。此外，对于综合性、设计性实验，平台除了提供按照标准程序进行的操作外，还提供了探索不同条件下实验结果的环节，可以让学生改变某一实验条件进行实验， 得到不一样的实验结果，从而提高学生的实验兴趣和探索欲望， 训练学生的思维能力。学生在完成操作后可以在平台上保存数据， 完成实验报告。除了上述教学平台外，在教学过程中还可以选择一些辅助课堂教学的工具，譬如微信群、QQ 群等。建立线上实验教学资源要注重教学内容的建设，而不拘泥于固定的形式。微课视频是常用的线上教学资源形式之一，微课视频可以包含录像、动画、案例等，具有一定的趣味性，因此在线上教学中深受师生的喜爱。对于基本的实验技术与仪器操作练习，可以梳理实验技术与仪器操作的相关知识，制作标准实验操作视频并建立基本实验操作数据库供学生学习。此外还应该注意在课程的讲解中多引用具有启发性的素材资源，引导学生思考。对于实验内容要合理分解，每个微课视频针对一个实验项目进行讲解，实现对内容的精讲[5]。

3.结语

新冠状病毒疫情的爆发极具偶然性，给化学实验教学带来了前所未有的压力。开展线上实验教学不仅缓解了延期开学期间实验教学的困境，保证了实验教学进度，期间各高校摸索线上实验教学的新途径，积累了丰富的经验，对推动疫情后实验教学的形式拓展、质量提升起到了强有力的促进作用。疫情过后，虚拟仿真实验教学和线上/线下混合式实验教学将迎来前所未有的发展。