农业院校基础化学实验网络教学平台的构建

赵仲麟，苏同福，徐翠莲，潘振良，李鑫，李燕，袁超

（1.河南农业大学 理学院，河南 郑州450002；2.郑州轻工业学院 食品与生物工程学院，河南 郑州450002）

加强素质教育，转变教育观念，深化教育改革努力提高人才培养质量，不仅是新时期经济社会发展的客观要求，也是高校改革与发展的必然选择。农业类高等院校中，基础化学实验是化学、应用化学等本科专业的主干基础课程，同时也是农学、生物技术、资环、园艺、牧医、植保等多个本科专业学生的必修课程。该门课程在化学类和生物类专业的本科教育教学过程中占有举足轻重的地位，对于日后学生专业课的学习十分重要，在学生的实验技能、科学研究能力的培养中起着决定性的作用。但随着时代的发展，传统实验教学模式中存在的弊端也日渐凸显。为了响应国家深化教学改革、提倡素质教育的要求，如何改善教学效果、提高教学质量是各个高校均在积极探索的问题。网络教学是一种新的教学手段，通过网络资源的独特优势，应用网络化教学可以改善基础化学实验教学效果。［1～4］国内的一些高校也对如有机化学、仪器分析等课程进行了网络化建设，［5～8］取得了较好的效果。本文对目前农业类高校中基础化学实验教学存在的问题进行了分析，并对基础化学实验网络化平台的建设进行了探讨。

一、传统基础化学实验教学存在的问题

（一）实验教学方法方式单一

传统的基础化学实验教学大多以教师为中心，采取教师讲授与演示的方式，以灌输为主，学生按既定的书本上的实验步骤进行，学生的学习状态是被动接受，很多学生实验结束后仍不理解实验目的。此外，当前大部分任课教师均通过板书画图结合教材上实验过程及装置进行讲解，图形绘画的形象与否影响了学生的理解，而不同教师讲述的内容也不完全一致。通常一个班级人数约为30人，授课时由于学生人数较多，只有离教师较近的学生才可看清仪器的组装和操作的具体过程，没听懂的同学只能在实验过程中向老师请教或是照搬其它同学。这些方式均不利于学生动手能力的培养，没有运用以学生为主体、教师为主导的教学模式进行教学。

（二）硬件条件的限制

高校中的实验教学主要的目的是培养学生的动手能力，使其将所学的技能用于今后的科研和生产实践当中，实验课在整个课程教学中占有举足轻重的地位，各高校也越来越重视实验课程的建设。但当前实验课在各高校均遇到具有相同共性的问题。［9］由于本科教学总学时的减少，随之基础实验课程的学时也相应减少，造成一些实验内容删减。同时，扩招造成本科生数量的大幅增加，而与之对应的实验室和授课教师的有限数量。以本校为例，目前每年有近2000名学生必修该门实验课程。全部实验室满负荷运转，包括晚上和周末上课，才能保证全校所有学生基础化学实验课程的学习。而往往遇到节假日或特殊情况造成实验课程停上，可能导致停课学生的实验课由于缺少实验室而无法弥补。此外，对于一些大型的仪器实验，由于数量少，不能满足每个同学亲自动手操作。这些情况下，硬件条件对教学限制作用非常明显。

（三）新时期教学方式的探索

实验课程着重培养学生的动手能力，课前任课教师会要求学生预习下节课的内容，课堂上教师对实验内容做讲解后，由学生独立完成。90后的新时代大学生与之前的大学生具有新的特点，他们普遍个性较强，学习的积极性不高，普遍没有养成课前预习的良好习惯，很多学生并没有按要求预习实验内容。任课教师进行课堂演示后，未预习学生仍不能理解实验的目的意义和仪器操作方法，善自更改实验步骤，进而不能观察到正确的实验现象，得到满意的实验结果，这些问题都会影响教学效果。在时代飞速发展的今天，如何改变教学方式，制定出符合当代大学生的教学方法，提高学生的学习兴趣和效率是广大高校教师都在思考的问题。实验网络信息化实验教学模式可在很大程度上改善当前遇到的难题。

二、基础化学实验教学网络平台及技术开发

（一）建设基础化学实验教学网络平台

随着信息技术的飞速发展，人们的生活越来越依赖网络信息技术，网络教学平台辅助实验教学是一种新的教学模式，具有方便、快捷、操作强、内容可及时更新等特点。国外的一些高校也已发展了网络教学系统，［10］并对网络教学和传统教学效果进行了比较。［11］随着计算机和网络的普及，学生也乐于将更多的时间用于网络浏览，通过网络这种学生易于接收的方式将课堂知识传授给他们，无疑会提高学生的学期兴趣，进而改善教学效果，提高实验教学质量。对于一些化学专业学生的专业实验，［12～16］我们也会将相关的实验课程教学内容放入网络教学平台中。

我们构建的实验网络教学平台中包含教师的讲课教学视频、幻灯片课件、模拟实验动画和实验操作视频等内容，同时我们也充分考虑到了网站系统的美观、界面的易操作性、内容的全面性等要素。实验课与理论课存在较大差异，实验更强调实际操作，着重培养学生的动手能力，一旦学生错过实验，因缺少实验条件，往往很难通过课下弥补。基础化学实验教学网络平台是对课堂教学的有力补充，学生可以按自身时间自行登陆网站浏览和预习实验课程内容，错过实验课的同学也可以通过网站内容补习遗漏的知识。除了课程所学的知识内容外，实验网络教学该平台同时还具备答疑和实验报告修改等互动功能。如学生有疑问可进行在线提问，教师对学生所提的问题进行解答，实现以网络平台为桥梁的教学互动。

（二）构建网络教学平台的技术支持

平台软件：Wordpress［17］

工具开发软件：FrontPage 200、Dreamweaver MX2004、Dreamweaver、FrontPage、UltraEdit

动画、音频和图像处理软件：Fireworks、3DMAX、Photoshop、Ulead GIF Animator

相关支持技术：HTML、VBScript、Javascrip、tADO、 Client／Server 结 构、StreamMedia

（三）基于Wordpress的实验网络

教学平台

开展网络信息教育已成为国外信息素质教育的主要形式。开源软件WordPress具有强大的内容管理功能，具有多种优点。基于Wordpress构建高校信息素质教育门户，可以节约资金，可以突破时间和空间的限制，提高信息素质教育水平。［18］目前 WordPress已经成为主流的Blog搭建平台，可作为高校网络教学信息平台建设的平台软件。由于WordPress是一个功能非常强大的博客系统，插件众多，易于扩充功能，而且安装和使用比较方便，同时支持多用户的文章发布和留言，学生可对网站上的内容进行评价和反馈。该系统容易操作，有较好的定制性和扩展性，可及时更新网站中的内容，方便平台维护人员对平台的管理。

（四）虚拟实验的开发

利用Flash动画技术，我们实现了教学内容的动画演示，在此基础上建立了相应的网上实验模拟系统。通过动画手段介绍了蒸馏、溶沸点测定、摩尔气体常数测定、酸碱滴定等实验，将实验中涉及的各种仪器的实物模型清晰地展示出来，同时详细介绍了各部分的原理和功能，使那些在课堂上难以讲授的内容通过局部放大、重复展示等手段介绍给学生。如利用Flash动画，演示普通蒸馏、减压蒸馏实验，通过动画很好的展示了仪器的安装过程和具体的实验步骤，最后观察到的实验现象。又如摩尔气体常数的近似测定的实验中，该实验利用简易的装置生产氢气，通过金属镁与盐酸发生反应置换出氢气来测定摩尔气体常数的数值。学生可通过网络教学平台上的讲课视频和动画学习装置的安装方法以及相关实验细节，通过系统的正确操作得到成功的实验结果。这些手段极大的提高了学生的学习兴趣，同时减少了实际操作中化学试剂的浪费，达到绿色环保的目的。

（五）教学课件的制作

基础化学实验课注重基本操作，我们还制作了集演示与模拟于一体的基础化学多媒体课件，用于辅助讲课视频。课件共包括实验目的、实验原理、实验用品、实验步骤、实验演示、注意事项、思考题、背景知识等几个部分。电子课件可以取代传统的实验用书，将文字、声音、图形、动画、视频等内容融合，可大大提高学生学习积极性，将其从枯燥的课本中解放出来，是一种学生较易接受的形式。

（六）构建网络实验教学平台需克服的问题

实验网络教学平台的建设需要网络专业人士的参加，对硬件及技术的要求较高。我系教师与我校的电子信息科学与技术系的教师、学生组成团队，共同开发该网络平台，实现资源的最优化配置。除此之外，与实验内容相关的动画和视频素材的收集也是一项艰巨的工作。我们开设的基础化学实验包括基本实验和仪器实验，共36个实验，已有的与实验完全一致的素材少之又少，而且一些已有的素材比较老旧，无法使用。因此，大部分的动画、教学视频及课程幻灯片都必须重新制作，这个过程需投入大量的时间、精力及财力。

三、实验网络教学效果分析

（一）网络实验教学的优势

网络实验教学的最大优势就是时间和空间的自由支配。特别对于实验课程来讲，对实验室、设备的要求较高，网络教学优势更加显而易见。我们开发的基础化学实验网络教学平台是将网络教学与实验内容相结合，这种新模式可以提高学生的学期兴趣，改善教学效果。网络平台教学使得课程内容形象生动，可以增强同学们的学校兴趣，将学生从枯燥的书本中解放出来，而当代的学生也更乐于接受计算机授课这一个形式。另外，网络教学的知识更便于记忆和理解，可以实现学生主动学习。同时，对于错过实验课程的同学，可以通过网络教学中的电子课件、视频演示、模拟实验等方式自学实验课程内容，最大程度上弥补缺课所带来的不利影响。

基础化学实验网络课程适应了网络教育的发展与基础教育改革的需要，网络平台中不只介绍实验原理、相关知识和操作步骤，更重要的是给学生提供一个实验研究科学方法的平台，使学生自主学习新知识、分析和总结所学的知识，将所学的知识转化为动手能力，使其掌握真正意义上的学习方法，达到举一反三的目的，无疑会极大的推动实验教学改革的进行。

（二）网络实验教学中的需注意的问题

利用网络进行实验教学，主要是希望学生通过课余时间自主完成实验内容的预习、复习等内容。由于时间可自由支配，对学生的自我约束力和学习动力是一个极大地考验。同时，由于网络教学缺少课堂气氛，一些学生在无压力的情况下不能积极自主的利用已有的网络教学平台，因此，这就对教师提出了更高的要求，授课教师在课前要要求学生做到课前预习，课堂中要对学生的学习情况进行提问，从而监督学生的预习和复习。

由于网络实验教学采取的是人机互动的模式，只是模拟实验情况，而实验注重的是培养学生的实际动手操作能力，任课教师要警惕一些学生自认为通过网络学习已掌握实验内容，而课堂实验中不动手的现象。此外，人机互动的模式并不能完全替代课堂的面对面的交流，一些学生由于计算机或网络等硬件基础条件的缺乏或自身的理解力问题不适应网络教学这种新的教学模式，教师需要对这部分学生加以关注，解决他们的在学习中遇到的困难。

四、结语

积极发挥网络教学的优势，避免其不利因素，通过构建及不断完善网络实验教学平台，不断丰富已有的内容，网络实验教学这种模式必将取得良好的教学效果。同时，实验网络教学模式不仅适用于农业类院校的教学改革中，同样也对其他院校的实验教学具有一定的参考价值，对深化教学改革、为我国培养高水平人才具有重要的意义。

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