多途徑開展分析化學實驗課程線上教學

于永麗　趙爽　劉梅英　楊春光　楊婷　陳明麗

摘 ?要：在抗擊新冠肺炎疫情期間，按照教育部“停課不停學”的要求，主要通過以下途徑開展分析化學實驗課程線上教學：1.依托分析化學實驗SPOC課程，讓學生在線學習實驗項目視頻、在討論區(qū)答疑、完成在線測驗;2.依托騰訊會議平臺和學生開展一對一的課堂討論，了解學生的學習情況，學生間交流學習體會;3.給學生發(fā)送電子版教材;4.向學生開放虛擬仿真實驗平臺。在實踐中，線上教學取得了良好的教學效果，得到學生的好評?；瘜W類實驗課程與演示類實驗不同，線上學習不能代替學生在實驗室自主操作，但在非常時期，線上教學解決了學生“看不見，無法學”的問題，同時也為學生返校后進入實驗室開展動手操作做好知識儲備。

關鍵詞：分析化學實驗;SPOC;線上教學

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2020）31-0113-04

Abstract： During the special period of the coronavirus， according to the policy of "classes suspended but learning continues" from the Ministry of Education， the Analytical Chemistry Experiment Course was carried out online through the following channels： 1. relying on the analytical chemistry experiment SPOC course， making students learn experimental project videos online and in the discussion area Answer questions and complete online quizzes; 2. relying on the Tencent conference platform to conduct one-on-one classroom discussions with students to understand students' learning conditions and exchange learning experiences among students; 3. teachers send electronic version of textbook to students; 4. teachers let students carry out the analytical chemistry virtual simulation experiments， and so on. In the teaching practice， online teaching has achieved good results. The chemistry experiment course is different from the demonstration experiment. Online learning cannot replace the experimental operation in person， but online learning can solve the problem of "unable to learn without seeing" at the unusual times and lay a good foundation for the following experimental operation.

Keywords： analytical chemistry experiments; small private online course; online teaching

2020年初，一場突如其來的新冠肺炎疫情打亂了中國人民生活的節(jié)奏，打亂了教育教學的節(jié)奏。在這個特殊的時期，如何做到停課不停教、延期開學不延期開課，同時還要保證教學質量，這是每個學校以及廣大師生面臨的一個挑戰(zhàn)，許多學校都在積極采取措施迎接挑戰(zhàn)[1-5]。

按照原教學計劃，在2020學年春季學期，由東北大學理學院開設的分析化學實驗課程面向理學院應用化學專業(yè)六個班、冶金學院環(huán)境科學專業(yè)一個班的學生開課，是學生的必修課。2月中旬，校院兩級組織分別下發(fā)了本科教學工作實施方案的文件。文件要求，為應對疫情影響，要積極開展線上授課，將課堂建在學生身邊。按照文件的要求，分析化學實驗課程教學團隊的教師對本學期該課程的授課方案進行了認真的討論。眾所周知，實驗課教學和理論課教學不同，學習分析化學實驗課程的主要目的是培養(yǎng)和訓練學生動手實驗的能力，使學生能夠正確和熟練地掌握分析化學實驗的基本操作和實驗技能，為學生以后從事科研工作打下良好的基礎。因此，如果完全以線上教學代替實驗室動手操作，將達不到課程的教學目標，不能保證教學質量。但同時，如果在學生返校前不開展教學活動，對學生是一個很大的損失，也會導致學生在返校后課業(yè)壓力太大的問題。經(jīng)過討論，教學團隊的教師達成共識，本學期對分析化學實驗課程實行線上線下混合教學，即，在學生返校前開展線上教學;在學生返校后，學生進入實驗室進行實驗操作。

為保證線上授課的順利開展和教學質量，團隊教師均通過在線直播或線下自學的方式接受了線上教學的培訓，能較熟練地通過中國大學MOOC、雨課堂、騰訊會議等平臺開展教學活動。在充分討論的基礎上，團隊教師對線上教學進行了細致的計劃和組織。

一、依托中國大學MOOC平臺開展線上授課

（一）授課安排

學習該課程的學生來自全國各地，且大部分同學的居住地是農(nóng)村，通訊條件和電子學習設備有限?？紤]到以上情況，線上學習以非實時線上授課為主。東北大學分析化學實驗SPOC課程于2018年3月在中國大學MOOC網(wǎng)站上線，已經(jīng)運行了四個學期（分析化學實驗MOOC于2020年3月上線[6]）。課程的主要內容包括分析化學實驗基礎知識、14個實驗操作視頻、9個實驗項目課件視頻、實驗項目單元測試等，實驗操作視頻列表見表1。在以往的教學實踐中，分析化學實驗SPOC課程受到學生的歡迎，教師也積累了較豐富的線上線下混合教學的經(jīng)驗。因此，團隊教師對于這學期開設線上授課信心十足。

本學期線上開課時間定為第一教學周第一天，非實時授課可以避開網(wǎng)絡的擁堵，學生的學習時間方便靈活。為保證特殊時期的教學效果，開課前，每個實驗項目的負責老師重新錄制了實驗項目的講課視頻。課程講授不是簡單的“朗讀”ppt，而是要做到深入淺出的講解，用理論知識指導實驗操作，如實驗一基本操作練習，以HCl滴定NaOH時選擇甲基橙為指示劑，由此引出理論課教學中酸堿滴定指示劑選擇的知識點。同時，講授中注意將課堂教學和實際生產(chǎn)生活相結合，如測定鐵礦石中鐵含量的實驗，在講解中首先對鐵礦石的知識進行了簡單介紹。另外，在每個實驗項目的最后，增加了本實驗中所涉及化學試劑的介紹和安全使用，如K2Cr2O7的性質、危害及安全使用。

學生登陸SPOC網(wǎng)站后，要求首先學習分析化學實驗基礎知識（包括實驗室安全知識、實驗室意外事故的急救措施等）。每周學習一個實驗項目，具體內容包括課件視頻、實驗操作視頻等。在學習中有任何問題，可以隨時在課程學習頁面的討論區(qū)留言提問，每天有教師上網(wǎng)答疑。

為加強學習記憶，要求同學在完成每個實驗項目學習后撰寫預習報告?？紤]到撰寫電子版預習報告可能存在同學之間復制粘貼的問題，要求同學必須手寫預習報告。寫完預習報告后，同學用手機拍照，發(fā)送給教師，教師對預習報告進行評閱。學生寫完的預習報告需要留存，返校后進入實驗室開展實驗時需攜帶作為實驗記錄本使用。

為考察學習情況，要求學生在每周五完成本周所學實驗項目的單元測驗。題庫中的測驗題是由任課教師針對具體的實驗項目編寫，題型有判斷題、單選題和多選題。學生在線測驗有兩次機會，每次8分鐘，每次的測驗題是系統(tǒng)從題庫中隨機選取，最后記錄學生兩次測驗的最高分。

考慮到同學們返校后學習時間比較緊張，所以，返校后線下課堂學習是學生動手操作，原則上不再進行和實驗項目相關的理論知識學習與討論。

（二）學習數(shù)據(jù)統(tǒng)計

線上開課的第二天，7個班學生全部參加中國大學MOOC網(wǎng)站東北大學分析化學實驗SPOC課程的學習。對實驗一（基本操作練習）、實驗二（醋酸總酸度的測定）、實驗三（水樣中Pb2+含量的測定）和實驗四（自來水水硬度的測定）的學習數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，學生學習視頻的人數(shù)大于98%，這表明學生的學習態(tài)度積極，能夠珍惜和充分利用線上資源自主學習。對于個別沒有上線學習的同學，教師會及時與其溝通，了解情況，督促改正。學生在學習過程中有任何問題都可以在線上學習頁面的討論區(qū)留言提問，教師每天上線答疑。

為檢查學習情況，要求學生在學習后完成單元測驗，學生參加實驗一到實驗四測驗的成績統(tǒng)計見圖1。測試成績滿分為10分，從實驗一到實驗四，分數(shù)在6分以下的學生人數(shù)百分比分別為0.5%、4%、4%和1%;9分以上的人數(shù)百分比分別為68%、62%、78%和86%。統(tǒng)計結果表明，絕大多數(shù)學生能夠認真在線學習，學習效果良好。并且，隨著課程學習時間的延長，優(yōu)秀以上成績的學生人數(shù)越來越多，說明學生對課程內容掌握得越來越好。

二、依托騰訊會議開展實時課堂討論

在開展了二周非實時線上授課之后，根據(jù)班級學委的反饋和MOOC后臺統(tǒng)計數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)有些同學的學習情況很好，測驗成績優(yōu)秀;同時也有個別同學的測驗成績不及格。為及時了解和督促同學的學習，在第三教學周，依托騰訊會議平臺，與7個班的同學開展實時課堂討論。為保證討論課效果，每次限定一個班級，教師逐一和每個同學直接對話。

7個班同學參加線上討論課的人數(shù)百分比為97～100%。在討論課中，學習好的同學介紹了自己的經(jīng)驗，如，在觀看和學習課件視頻和實驗操作視頻時，遇到重要的內容，會按視頻暫停鍵，記錄筆記;看完一遍后如果有不清楚的內容，會再次學習觀看。另外，由于每個同學有兩次測驗的機會，所以，有的同學會在完成一次測驗后，再次觀看和學習視頻，這對第二次測試時取得好的成績很有幫助。有的班級還建立了課程討論群，同學間彼此答疑互動。對于成績不好的同學，教師也詢問了原因，這些同學的主要原因是學習時不夠認真，對一些細節(jié)沒有重視，如使用滴定管時應該如何讀數(shù)，用移液管移液時的正確操作等。開展分析化學實驗對學生的實驗技能要求較高，為保證實驗結果的精密度和準確度，要求學生必須做到科學嚴謹、認真細致。

在學生不能返校上課這種特殊的情況下，通過這種一對一對話的方式，教師可以將關心和問候傳遞給每一個同學。在討論課中，教師簡要地向同學們介紹了科學人員在抗疫中的重要作用，從新冠病毒的定性、到檢測新冠病毒核酸試劑盒的研制、再到新冠病毒疫苗的研制。將思政教育融入到課程教學中，鼓勵同學們努力學習，用科學知識武裝自己，作一個有責任心和有擔當?shù)拇髮W生，畢業(yè)后更好地為國家和人民服務。

三、發(fā)送電子版教材

分析化學實驗課程的教材是由東北大學分析化學實驗教學團隊的教師編寫，于2019年3月出版[7]。因學生尚未返校，沒有紙質版教材，這給學習帶來不便。為此，教學團隊和出版社老師溝通，在出版社的大力支持下，教師將教材中和本學期相關的實驗項目匯編，給學生發(fā)送了分析化學實驗教材節(jié)選的電子版。以最大程度滿足學生的學習要求。

四、開展虛擬仿真實驗教學

安全是化學實驗的重中之重，安全教育是化學實驗的第一堂課。東北大學“化學實驗安全教育情景互動式虛擬仿真教學項目”是國家虛擬仿真實驗教學項目，學生登陸國家虛擬仿真實驗教學項目共享平臺[8]，通過沉浸式虛擬仿真學習和實景模擬操作，可以直觀地看到化學實驗中的危險，演練如何安全操作和實驗。通過課程學習，在學生頭腦中牢固地樹立安全實驗的意識。

東北大學化學實驗虛擬仿真實驗教學項目于2018年開始建設，邊建設邊使用。在疫情期間，項目平臺對不能返校的東北大學學生開放[9]，網(wǎng)站上有近20個分析化學的虛擬仿真實驗項目，分析化學實驗教材中一些經(jīng)典的實驗項目都在其中，如工業(yè)純堿中總堿度的測定、水硬度的測定、氯化物中氯含量的測定等。學生用學號登陸網(wǎng)站，可以開展虛擬實驗操作。圖2是食用醋總酸度測定虛擬仿真實驗截圖。

五、推薦優(yōu)秀線上學習資源

考慮到學生不能返校，缺少教學資源，教師特別整理了優(yōu)秀的線上學習資源推薦給學生。包括：中國大學MOOC網(wǎng)站東北大學分析化學課程（國家精品在線課程）[10]、高教社電子教材網(wǎng)站[11]、科學出版社的科學文庫[12]、化學工業(yè)出版社電子書網(wǎng)站[13]、中國大學MOOC網(wǎng)站上大連理工大學和武漢大學的分析化學實驗慕課等[14，15]。

六、結束語

在抗擊新冠肺炎疫情期間，通過多種途徑開展了分析化學實驗課程線上教學。線上學習具有不受時間和地點限制的特點，方便學生根據(jù)自己的情況靈活地開展自主學習，隨時隨地開展課前預習和課后復習。但是，線上學習要求學生具有較強的自我約束能力，教學中發(fā)現(xiàn)，有個別同學會忘記參加學習，或學習效果不好。為此，需要教師隨時跟蹤學生的學習情況，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。

在互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的今天，單一的線下教學模式已經(jīng)不能滿足學生的需求，多元化的線上教學、線上線下混合教學受到學生的歡迎。分析化學實驗課程的線上教學不僅是目前特殊時期的教學手段，在以后的教學實踐中，我們將繼續(xù)探索和實行分析化學實驗課程的線上線下混合教學，不斷總結教學經(jīng)驗，豐富教學內容，改進教學手段，為建設國家線上線下混合式一流課程而努力。

參考文獻：

[1]鄒園園，李成軍，謝幼如.疫情時期高校在線教學“灣區(qū)模式”的構建與實施[J].中國電化教育，2020（4）：22-28.

[2]邱水平.以高質量在線教育教學應對高校疫情防控大考[J].人民論壇，2020（3）：6-8

[3]宋靈青，許林，李雅瑄.精準在線教學+居家學習模式：疫情時期學生學習質量提升的途徑[J].中國電化教育，2020（3）：114-122.

[4]焦建利，周曉清，陳澤璇.疫情防控背景下“停課不停學”在線教學案例研究[J].中國電化教育，2020（3）：106-113.

[5]付衛(wèi)東，周洪宇.新冠肺炎疫情給我國在線教育帶來的挑戰(zhàn)及應對策略[J].河北師范大學學報（教育科學版），2020，22（2）：14-18.

[6]https：//www.icourse163.org/course/NEU-1456146163[EB/OL].

[7]于永麗.分析化學實驗[M].沈陽：東北大學出版社，2019.

[8]http：//www.ilab-x.com/details？id=3164&isView=true[EB/OL].

[9]https：//weishi.dlvrtec.com：8170/[EB/OL].

[10]https：//www.icourse163.org/course/NEU-1001770004[EB/OL].

[11]http：//ebook.hep.com.cn/ebooks/index.html#/[EB/OL].

[12]book.sciencereading.cn[EB/OL].

[13]www.cipread.com[EB/OL].

[14]https：//www.icourse163.org/course/DLUT-1206225810[EB/OL].

[15]https：//www.icourse163.org/course/WHU-1003076007[EB/OL].

基金項目：2018年遼寧省普通高等教育本科教學改革研究項目立項一般項目“化學實驗安全教育虛擬仿真項目建設”（遼教函[2018]471號）

作者簡介：于永麗（1962-），女，漢族，遼寧沈陽人，博士，副教授，研究方向：光譜分析。

通訊作者：陳明麗（1979-），女，漢族，河南焦作人，博士，教授，研究方向：樣品預處理方法與技術。