现代分析化学课程教学中的信息化应用探讨

张连明　聂瑾芳　李建平　阮贵华　袁亚利　杜甫佑　李海云

摘要：由于信息技术的飞速发展及学生获取资讯的方式多样化，传统的分析化学教学方式已不能满足现代化产业的需求，因而将信息化理论教学、虚拟仿真实训及实践训练教学相结合，才能进一步提高教学效果。本文就传统教育的缺陷及现代信息化教育的优点进行了浅析，并对信息化及传统教育方式的结合进行了探讨。

关键词：分析化学；教学；虚拟仿真；精品课程

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）52-0182-02

一、分析化学教学中普遍存在的问题

1.教学要求与资源不匹配。根据化学类教学质量国家标准的要求，分析化学实践内容主要包括仪器操作、溶液配置、滴定分析、重量分析法及综合性实验等，但是由于教学资源的限制，实践教学效果很难达到要求。一方面，由于不同专业对课程学习的要求不同，大部分院校非化学专业实践课少于20学时，甚至仅有8-10学时，且绝大部分专业仅仅开设验证性实验，缺乏设计性实验。在有限的学时内，完成多个任务的实践教学，则会产生学生做实验像走过场，独立操作机会减少，学生的设计能力及创新意识得不到培养，很难达到实践教学的培养目的。另一方面，高等教育的普及使得学生数量逐年增加，高端现代化仪器发展迅速但是价格及维护费用过于昂贵，国家和学校对实验室设备的投入速度远低于学生的增速和仪器设备的发展速度，从而导致分析化学实验室数量不足，大中型仪器台套数难以满足国家教学质量标准的要求。

2.教学及考核方式陈旧。大多数高校对理论课的重视程度要远远高于实验课，实验课在整个课程中占比过少，导致教师对学生做实验的要求也不够高。传统的实验教学方法是教师讲解并演示，而后学生进行独立实验。但是在一些操作的细节方面，教师不做过多的强调，尤其对非化学专业的学生则要求更低。同时，大部分学生存在实验前不做预习思考、实验记录不规范、抄袭数据及实验报告，实验结束后不按要求处理废液等，这些均反映出学生、教师甚至学校层面对实验课程不够重视，违背了实验教学的原则。在实验考核方面，大多数高校主要以实验报告完成情况来定实验成绩，忽略了实验操作的规范性、实验预习及实验完成度的重要性，导致学生做实验的积极性不高，以放松的心情进行应付课程。

二、现代信息化教育的应用

1.信息化“理论”教育。在现代化高校教学中，网络化和信息化技术对于建立和探索新型的教学手段及模式发挥着重要的作用，有效弥补了传统教学中的不足。如何整合现代化教育技术，有效提升教學质量是一个重要课题。以互联网为依托，建立网络信息化教学模式，整合优秀的网络教学资源，拓宽教学时间和空间，提供学生自主学习平台张连明，聂瑾芳，李建平，阮贵华，袁亚利，杜甫佑，李海云

（桂林理工大学 化学与生物工程学院，广西 桂林 541006）和师生交互平台，更加有效利用面对面教学时间。

目前“网络精品课程”、“慕课”、“雨课堂”等基于信息化技术和手段的教学资源及方式集中涌现。丰富的精品教学资源及平台提供了个性化的学习环境，摆脱了传统课堂的教学束缚，实现自由学习、个性定制学习、实时解答、自我测试等优势功能。利用丰富的网络教学资源，教师可以安排课前引导学生构建知识框架，而学生不仅可以利用资源反复学习，还可以通过平台与不同地域的教师及学生进行交流、互动及学习，通过多种渠道达到自主掌握知识的目的。

2.“虚拟实训”教育。实践教学要求学生必须走进实验室并亲自动手操作才能获得感性认识，这个过程是在线理论教育所不能替代的。同时，由于一些客观原因，比如实验场地有限、实验课时少、实验设备不充足等，尤其是大型仪器设备台套数不充足，难以满足人人有效动手操作的情况下，学生对教师所讲授的知识缺乏直观的认识，对学生创新思维和学以致用的能力培养无法切实到位。当今社会对复合型、创新性人才的要求越来越高，传统的教学模式在有限的课时内难以满足社会对人才技能的要求，行业层面大型仪器的普及率飞速增长，改变传统的试验教学，引入现代化教学手段进行辅助教学势在必行。

虚拟仿真实训系统在实践教学中的应用可以有效缓解教学条件限制所带来的影响。仿真实验是借助于仿真、多媒体和虚拟现实等技术，利用计算机创建可视化的实验操作环境，利用通用的交互界面，准确地计算并模式实际实验状态和仪器操作状态，同时能够正确地分析判断用户的操作流程，可以不受时间及空间的限制辅助及部分代替传统实验的操作环境及环节。学生通过对仿真实验系统的反复多次模拟操作，可以加深对实验原理及操作步骤的理解，并能够纠正学生操作的规范性及数据记录的正确性，节约实验成本的同时提高学生对分析化学实验学习的兴趣。利用虚拟仿真辅助教学，促进学生从被动学习向主动学习转变，还可以节省大量的时间进行综合性、设计性、探究性的实验，为学生综合能力和创新能力的培养提供了保障。

3.实践训练教学。分析化学实践包括操作和基本分析方法，目的在于培养学生的操作技能和严谨的分析科学态度，使学生加深对理论知识的理解，掌握基本操作和基本分析方法。各高校均开设了专门的称量、滴定、溶液配置等基本操作及验证性实验。实验内容有严格的定量要求，学生的每一步操作必须按照规定进行，以达到一定的精密度和准确度要求。由于实践课时的限制，样品前处理往往被忽略，溶液由老师配置，老师进行样品前处理，学生照本宣科独立操作实验，这种情况下，学生缺少在选择、尝试和失败中学习的机会，缺乏科学的思维训练和创造性的引导，造成学生基础训练难以充分进行，学生动手能力提高不够。虽然基本操作技能训练和经典基础实验训练在生产实际应用价值较高，但是新仪器新分析方法不断涌现，且应用日益广泛，自动化仪器在分析化学实际应用中所占的比重不断增加。为此，第一，必须在原有的基础实验操作之外，增加利用计算机虚拟练习及多媒体教学，使得学生尽早地接触并了解到目前先进分析仪器的分析方法和原理，增加学生的知识面，开拓其视野，强化探索精神和创新意识。第二，学生对仪器分析的认识仅仅存在于表面，因而有必要将报废的仪器资源利用起来，通过学生自己动手拆卸及组装仪器，加深对仪器工作原理、构造、应用领域、维护方面的认识。第三，必须在原有验证性实验以外，增设设计性实验，以提高学生分析问题和解决问题的系统能力。在综合设计性试验中，根据教师指导，学生自己设计实验方案，独立完成实验过程，并根据实验结果对实验进行评价，加强动手能力训练和综合素质培养。

三、展望

现代教育，不能仅仅局限于老师讲、学生听的模式。多媒体技术及信息技术的发展，使得学生获取知识的方式有了多样化的选择。教学方式及教学手段必须要进步，网络化理论资源、虚拟仿真训练及实际实践操作相互结合，实现“理虚实”相结合一站式教育，脱开时间及空间的限制，才能培养满足现代化产业需求的高素质综合性人才。

现代信息化教育资源及手段的应用，在提高教学效果的同时，也有一些问题需要注意，比如，信息化教学过程中缺乏师生之间的情感交流。教学不仅仅教导知识，同样还需要育人，如何将教育介入于信息化教学，还需要进一步摸索；学生团队协作精神的培养力度不足。教学质量标准中要求基础实验均为一人一台，在有限的学时及快节奏的实践操作中，如何有效提升团队协作精神，同样值得我们关注；网络资源的学习及虚拟仿真的训练不能代替传统的实验操作技能训练。化学反应是复杂的，每一个环节及条件都相互影响及相互制约，在拟真度不足的条件下，实现虚拟实验结果的多样性需要进一步的研究；精品资源的共享力度不够。各个高校在教学软硬件方面的条件不同，因而信息化教学资源的拥有情况便不同，实现精品资源的开放和共享非常重要。

参考文献：

[1]陈怀侠，党雪平，黄建林，葛伊莉，周吉.“互联网+教育”初期分析化学课程群建设与实践[J].教育教学论坛，2017，（6）：159-160.

[2]宁娜，韩建军，张文龙.翻转课堂教学模式在分析化学实验教学中的建立与应用[J].河南农业，2017，（9）：23-24.