可视化互动教学模式在分析化学实验教学中的应用

石慧 潘华英 杨斌

【摘要】“可视化互动教学”新模式应用于医学类高职分析化学实验教学中，克服传统实验教学的诸多弊端，轻松实现“可视化互动实验”课前预习、“可视化互动实验”操作指导和“可視化互动实验”过程评阅，有利于培养学生的实践技能，进一步提高学生精密实验的能力。

【关键词】可视化互动教学模式 分析化学实验 应用

《分析化学》课程主要研究物质组成的分析方法、有关理论和技术的一门自然科学，它是高职医药卫生类专业的必修课程，为后续专业核心课程奠定必要的理论和实验基础。分析化学实验在分析化学课程教学中占有十分重要的地位，一方面通过分析化学实验教学可加深学生对分析方法的基本原理及有关理论的理解，另一方面通过灵活运用所学理论知识指导实验操作，能增强学生对“量”的概念的认识，能有效提升学生分析问题解决问题的能力，弥补理论教学的不足。然而分析化学实验要求高，细节多，特别是滴定分析实验，学生很难达到精密度的要求（精密度≦0.2%），如何规范学生操作、激发学生兴趣、提高教学效率、合理评估教学效果，需要深入研究和探讨。经实践发现，利用现代信息化技术，在分析化学实验课程中开展可视化互动教学，效果显著。

一、分析化学实验教学的现状

目前，我国高职医药卫生类院校分析化学实验课程教学大多仍然采用传统的教学模式：在一间宽敞的实验室，一到两位老师和一批学生，老师讲授原理、示范操作，学生观摩学习，再分组进行实验。该传统教学模式存在诸多弊端，弊端一：教师集中讲授和示范操作时，学生被动听讲，注意力容易分散;学生分组实验时，老师难以集中指导，缺乏互动，难以调动学生实验的积极性和主动性;弊端二：老师示范操作细节和关键之处，因教室布局等原因，容易造成仅有一小部分同学能够观察到，由于无法重复观看，细节观察有困难，往往有许多学生一时掌握不了，实验无从入手;弊端三：学生在分组实验时，老师无法对每个同学进行一对一指导，学生在实验操作过程中存在问题，无法及时发现并加以纠正;弊端四：学生做完实验，如果没有达到预期效果时，无法准确回顾实验的每个细节，无法找到实验过程中问题所在;弊端五：在实验教学过程中，教师难以进行过程性评价。因此，分析化学实践课程教学改革和创新势在必行。

二、“可视化互动实验”教学设计

教学可视化（Teaching visualization）是指运用一系列可视化手段将教学的关键环节呈现出来，使其清晰可见的过程。互动式教学（Interactive teaching）是指教师“教”和学生“学”两个过程互相作用的整体性动态过程。根据分析化学实验的特点，利用现代化的教学手段，融合了这两种教学的优势，设计了可视化互动实验教学新模式。该模式实体要素包括：教师、学生、实验场景、可视化设备、互动设备;过程要素包括：实验操作、实验教学、操作指导、过程评阅、互动反馈。主要开展三个关系的研究，即：教师-学生-场景（实验室——移动环境）之间关系;可视化——互动——实验教学之间关系;课前导学——操作指导——过程评阅——互动反馈之间的关系。

借助江苏省高等职业教育产教深度融合实训平台建设（2016年10号文）的支持，药学院在分析化学实验室构建了可视化互动教学平台，该平台具有点播、直播、录制和电脑与手机互动等功能。利用可视化互动教学平台、手机APP和校园无线网络全覆盖等条件，在高职分析化学实验教学中开展“可视化互动教学”新模式，实现“可视化互动实验”教学三部曲：可视化互动式课前导学、可视化互动式操作指导和可视化互动式过程评阅。现以水的总硬度测定实验为例，介绍如下。

1.“可视化互动实验”课前导学

课前，教师与学生双方之间借助于直观的、立体的影像呈现平等、自由地相互讨论、相互交流、答疑解惑，实现“可视化互动实验”课前导学。上课前，教师整合教学资源，将实验知识碎片化，制作成案例、视频、动画、微课等可视化素材。以水的总硬度测定实验为例，实验课前，教师制作PPT和思维导图各1个，介绍水的总硬度测定原理;收集案例2个：硬水与锅炉爆炸、硬水与人体健康;拍摄规范化操作视频多个：分析天平的使用，移液管、滴定管和容量瓶的洗涤、准备和使用，滴定速度的控制，近终点的操作等;制作微课3个：直接法配制EDTA滴定液、水的总硬度测定和实验数据处理及结果评价;课前预习测试题1套。教师课前将这些可视化素材上传到可视化互动教学平台的资源管理系统中，通过终端发布将上传的可视化素材定时发布，学生打开手机APP下载后，利用零碎时间，根据自己学习基础和时间等情况，随时随地进行课前预习并完成课前测试，学生预习过程中可通过手机APP，在互联网环境下轻松实现师生相互讨论、相互交流、答疑解惑。

2.“可视化互动实验”操作指导

在教与学的过程中，教师与学生双方之间借助于直观的、立体的影像呈现平等、自由地相互讨论、相互交流、答疑解惑，实现“可视化互动实验”操作指导。上课时，教师先将本次实验的重点、难点及学生在预习过程中共性问题进行讲解，将实验操作要点进行示范。本次实验成败的关键在于：滴定速度的控制、近滴定终点时一滴甚至半滴的操作及溶液颜色由酒红变紫色再变纯蓝色等操作，主讲教师进行示范，学生通过讲台前LED大屏和自己实验台前液晶显示屏（同步直播）清楚观摩老师的示范操作。实验过程中，副带老师在实验教室巡视，主讲老师通过控制中心观察每个同学的实验操作，一旦发现某同学有操作错误（如移液管吸溶液或者放溶液的姿势不正确或者滴定速度太快等），可通过对讲机实现一对一的操作指导;另外，学生在做实验的过程中如有疑惑（如半滴不会操作、终点颜色不会判断等），可通过电脑点播回放老师的规范化操作视频及示教录屏，并可通过触摸屏将细节放大仔细地反复地观摩;还可通过呼叫系统，利用对讲机获得老师的一对一的现场指导等多种途径获得老师的指导。

3.“可视化互动实验”过程评阅

利用可视化教学互动系统，学生的操作过程可以直观地呈现，教师可以对学生的实验进行过程性评阅，实现“可视化互动实验”过程评阅。在实验过程中，主讲教师通过控制中心可看到每一位同学的实际操作情况，同时每一位学生的操作过程已通过实验操作台上的固定机位现场全程拍摄并保存，实验结束后，老师通过观察实验现场、观看学生的操作过程录播、并根据学生提交的无纸化作业（硼砂含量测定思维导图、终点颜色截图、实验结果及评价word文档）等，进行评分。利用可视化教学互动系统，采用教师评价、小组互评和学生自评的方式，轻松实现实验过程和实验结果的全方位评价。

另外，老师还可以挑选出精密度高（相对平均偏差小于0.2%）且操作规范的学生操作作为案例让学生观摩学习，挑选出精密度太低（相对平均偏差大于0.5%）且操作失误较多的学生操作作为案例让学生找错纠错;学生也可以回放自己的操作过程反复观看，也可与老师标准化操作进行对比，通过过程回看和误差分析，找出实验中存在的问题，提高自己的操作水平。

三、“可视化互动实验”教学效果分析

以可视化互动教学平台的分析化学实验教学改革，克服了传统教学模式的诸多弊端，实现了“可视化互动实验”教学的新模式。通过“可视化互动实验”课前导学，充分利用了学生课余时间，可以随时随地根据情况进行碎片化学习，体现了学生个性化的学习过程，发挥了学生学习的主体作用;通过“可视化互动”操作指导，学生通过可视化直播、点播等能随时观察老师的规范化操作，通过控制中心能得到老师一对一的指导，从而提高学生的实验操作技能;通过“可视化互动”过程评阅，教师实现了对每位学生实验的过程性评价，学生也通过自评互评、相互学习过程中得到提升。

终上所述，“可视化互动实验”教学的新模式应用到分析化学实验课教学中，充分发挥了信息化教学的优势，实现教学各环节的可视化呈现和师生互动式教学，实现实验教学的过程化考核，调动学生的学习兴趣，建立良好的师生关系，提高课堂教学的有效性，有利于培养学生的实践技能，进一步提高学生精密实验的能力，为高职应用型、创新型人才培养提供可行参考。

参考文献：

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