学科融合式“模拟化学”选修课的开发与研究

马玉芳 缪陈萱

摘    要：学科融合式“模拟化学”课程通过计算机、化学两门学科的融合，选取难以实践操作完成的化学实验，利用计算机辅助教学来加以突破。一方面，有利于促进计算机、化学两门学科的集群融合式发展;另一方面，也有利于拓宽学生解决问题的视野，从而更好地培养融合性创新人才。

关键词：学科融合;模拟化学;选修课

学科融合（Fusion of subjects）是指在承认學科差异的基础上不断打破学科边界，促进学科间相互渗透、交叉的活动，能够有效化解教学实际问题，更好地完成教学目标[1]。学科融合既是社会发展的需求，也是科学发展的需要，更是培养创新型人才的重要途径之一[2]。

一些化学实验由于实验过程中需要使用剧毒有害类化学药品、实验操作中具有危险性的实验步骤、化学实验现象十分剧烈且具有严重的危险性、化学反应过程及现象无法用肉眼观察到等因素，难以实践操作完成。

因此，笔者提出学科融合式“模拟化学”选修课的开发与研究，旨在利用计算机技术实施虚拟化学研究，构建系统化教学内容。一是加深学生对化学和计算机专业知识的学习和理解;二是采用计算机技术有效化解化学部分疑难问题;三是培养学科融合式新型人才，拓宽解决问题的视野和手段。

一、“模拟化学”的基本思路和定位

1.“模拟化学”是一门融合环境监测技术和计算机技术的特色选修课。

2.“模拟化学”是以化学知识为教学内容，以计算机技术为载体，达到专业融合的效果。既体现出化学知识的专业性，又体现出计算机技术的实践性和学科融合的科学性。

二、“模拟化学”的课程目标

1. “模拟化学”是一门既要学习化学专业知识，也要学会计算机专业知识，更要能灵活运用计算机技术表现化学知识的特色选修课。

2.  在化学知识方面，“模拟化学”主要讲解化学实验的理论知识，利用计算机模拟化学实验操作要点，易于观察实验现象，可以有效避免可能会对教师和学生产生的身心伤害。

3. 在计算机技术方面，“模拟化学”主要讲解使用Flash、Photoshop、公式编辑器、高斯理论计算、ChemDraw和Camtasia Studio等应用软件的方法，并能熟练制作出化学实验及现象。

三、教材的主要内容

“模拟化学”的主要内容包括教学专业知识（化学和计算机），选择化学实验的原因，教学指标和教材二维码，具体内容可见表1。

四、“模拟化学”选修课的特色

（一）选取具有三性的化学实验，凸显专业融合“取长补短”的特点

“模拟化学”选取的化学实验具有三个特征：危险性、微观性、耗时性。融合的计算机技术既保持了化学实验的完整性，又规避了实验操作的危险性，也起到了从微观到宏观双效合一的作用，还缩短了实操时间。因此，计算机技术的应用起到了很好的“取长补短”的作用。

（二）选用多种计算机应用软件，尽显专业融合“形象生动”的特点

“模拟化学”特色选修课中涉及的化学实验内容比较广，包括无机和环境监测实验，也包括光化学和仪器分析，还包括微观化学等。不同化学实验的原理、操作和现象也不尽相同。因此，需要借助多种计算机应用软件媒介，进行模拟化学实验，尽显专业融合“形象生动”的特点。

（三）化学和计算机融合贯通，体现专业融合“学科融会”的特点

以化学知识为着力点，以计算机技术为载体，两个学科的融合使复杂的问题简单化，使微观的问题形象化。这样有助于学生对化学知识的理解，有助于对计算机软件使用的强化记忆。

（四）凝练和优化微课资源库，具有“长期储备”性的特点

学生通过对化学和计算机知识的学习，经实操演变成可视化作品，并逐渐优化形成微课资源库。随着学生“学中做、做中学”不断的深化，资源库表现的多样性、内容的丰富性和作品的专业性会不断地显现。微课资源库的使用不仅使特色选修课的学员受益，也使专业课学习的学生受益。

参考文献：

[1]陆启威.学科融合不是简单的跨学科教育[J].教育与管理，2016（32）：22-23.

[2]李纲，汤仲胜.我国交叉学科发展现状与趋势研究[J].科学与科学技术管理，2000（11）：45-49.