開展線上醫(yī)學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索

李 雪，王浩江 (山西醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院化學(xué)教研室， 太原 030001； 通訊作者)

化學(xué)是一門與實(shí)驗(yàn)相輔相成、相互依托的課程。因此，化學(xué)課程的完整學(xué)習(xí)包括理論課的系統(tǒng)學(xué)習(xí)以及在實(shí)驗(yàn)室開展規(guī)定課時(shí)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的開展旨在讓有一定學(xué)習(xí)能力的學(xué)生在理論學(xué)習(xí)的同時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證客觀的化學(xué)反應(yīng)規(guī)律，實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的相互印證，從而揭示化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律，加深學(xué)生對(duì)化學(xué)基本理論的認(rèn)識(shí)和理解。大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)重點(diǎn)是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力，幫助學(xué)生形成基本的實(shí)驗(yàn)技能和良好的操作習(xí)慣，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)[1]。

大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為科學(xué)教育專業(yè)非常重要的先期課程，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力的重要途徑，其教學(xué)目的是訓(xùn)練學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本技能，其教學(xué)目標(biāo)是進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力、實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力[2]。化學(xué)實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生直觀地感知所學(xué)習(xí)到的化學(xué)理論知識(shí)，通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)，可培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作、獨(dú)立思考、觀察記錄、分析歸納和撰寫報(bào)告等能力，使得學(xué)生更深入、具體地認(rèn)識(shí)客觀世界。在醫(yī)學(xué)院校中，醫(yī)學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為一門實(shí)驗(yàn)課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力及提出問題并解決問題的能力，培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生較高的科學(xué)素養(yǎng)，提升醫(yī)學(xué)生的科研素質(zhì)，為其今后的科研及事業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。適量的實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于理論知識(shí)的鞏固學(xué)習(xí)以及對(duì)于書本理論更深層次的理解有著很大的輔助作用，同時(shí)也可提高學(xué)生對(duì)生命科學(xué)研究的興趣和愛好，激發(fā)學(xué)生的動(dòng)手能力及對(duì)科學(xué)研究的興趣，為今后從事醫(yī)學(xué)相關(guān)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)采用的方法是學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，利用實(shí)驗(yàn)室提供的儀器藥品，在教師的指導(dǎo)下開展實(shí)驗(yàn)。然而，2019年12月始，因?qū)W生無法返校，醫(yī)學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的開展受到阻礙，學(xué)生無法集中在實(shí)驗(yàn)室開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)。如何在保證教學(xué)質(zhì)量和達(dá)到教學(xué)目的的前提下，制定合理的教學(xué)計(jì)劃，構(gòu)建完善的知識(shí)體系[3]，開展新形式的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，成為新的思考和挑戰(zhàn)。

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，社會(huì)高度信息化，教學(xué)教育改革與信息化有了深度融合交叉。教學(xué)信息化為新形式實(shí)驗(yàn)課程的開展奠定了基礎(chǔ)[4]。隨著電腦以及手機(jī)在社會(huì)層面的普及，為化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的開展提供了新的方法以及多種可能性。因此，新形式化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的開展主要利用互聯(lián)網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)，從而發(fā)揮信息技術(shù)在教育資源配置中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，利用互聯(lián)網(wǎng)思維建設(shè)網(wǎng)絡(luò)課程，擴(kuò)大教育服務(wù)的有效供給[5]。本文列舉了以下三種化學(xué)實(shí)驗(yàn)室開展線上化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法。

1 利用慕課資源進(jìn)行醫(yī)學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

傳統(tǒng)的教學(xué)通常采取以教師為中心的教學(xué)模式，教師根據(jù)教學(xué)大綱完成備課，結(jié)合教材內(nèi)容，在傳統(tǒng)課堂上展開教學(xué)活動(dòng)，遵循教師講課、學(xué)生聽課的模式。在這樣的傳統(tǒng)模式下，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)，因此，學(xué)生較難或者較慢進(jìn)入教學(xué)大氛圍。慕課(massive open online courses，MOOC)，是一種大型網(wǎng)絡(luò)開放式課程，是一種在線上開展并全程免費(fèi)的課程。MOOC平臺(tái)針對(duì)所有線上學(xué)生用戶免費(fèi)開放，學(xué)生可以自由取得其需要或感興趣的課程以及教學(xué)資源。MOOC平臺(tái)沒有聽課人數(shù)的限制，也沒有傳統(tǒng)教學(xué)當(dāng)中教室容量的限制，給予了教學(xué)方式更大的空間以及更多的可能性。MOOC作為一種嶄新的資源共享與教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)了教育資源的最優(yōu)化配置，并在實(shí)踐中取得了較好的成果。MOOC教學(xué)模式能夠克服傳統(tǒng)教育的弊端，從多個(gè)方面為學(xué)生提供從淺層學(xué)習(xí)向深度學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變的環(huán)境條件、資源內(nèi)容和方法策略，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力、問題解決能力、批判性思維和知識(shí)構(gòu)建能力等[6]。

例如，當(dāng)需要學(xué)習(xí)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)“硫代硫酸鈉的制備”實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)，學(xué)生可登錄中國(guó)大學(xué)MOOC平臺(tái)，搜索“無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程，此時(shí)會(huì)看到由西安交通大學(xué)、天津大學(xué)、大連理工大學(xué)等多所院校上傳的線上無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程；選定天津大學(xué)，進(jìn)入其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容列表，選擇“硫代硫酸鈉的制備”實(shí)驗(yàn)，可觀看具體的實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容講解。此外，對(duì)于同樣的“硫代硫酸鈉的制備”實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生可自行依次觀看不同院校的課程，進(jìn)行比較對(duì)比，同時(shí)加深學(xué)習(xí)印象。此操作簡(jiǎn)單易行，極大方便并豐富了學(xué)生的線上學(xué)習(xí)。

MOOC的出現(xiàn)，促使高校的教學(xué)活動(dòng)變得更加簡(jiǎn)單、高效且靈活。在中國(guó)大學(xué)MOOC平臺(tái)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容豐富且涵蓋面廣泛，充分實(shí)現(xiàn)了教育的多元化，極大地豐富了教育資源，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的無界限有效共享，同時(shí)也地降低了教學(xué)成本。此外，對(duì)于一個(gè)相同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，MOOC平臺(tái)匯集了數(shù)十個(gè)重點(diǎn)高校的內(nèi)容講解及實(shí)驗(yàn)操作演示。學(xué)生可以通過不同院校的不同講解，多方面地學(xué)習(xí)，利用廣泛的資源來擴(kuò)充自己的知識(shí)組成。對(duì)于同一個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以反復(fù)觀看，加深印象，在一定程度上解決了由于課時(shí)關(guān)系學(xué)生只能做一次實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容印象不深、對(duì)實(shí)驗(yàn)原理理解不深的現(xiàn)實(shí)問題。重復(fù)觀看線上實(shí)驗(yàn)同樣也有助于學(xué)生扎實(shí)穩(wěn)固已經(jīng)學(xué)習(xí)過的理論知識(shí)。對(duì)于一些有一定危險(xiǎn)系數(shù)的實(shí)驗(yàn)，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)更加安全便捷。在保證安全的情況下，學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)過程，從而進(jìn)一步加深印象。在開放的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上，學(xué)生還可自行選擇感興趣的課程，從被動(dòng)學(xué)習(xí)、被動(dòng)接受知識(shí)變成主動(dòng)學(xué)習(xí)，極大提高了學(xué)習(xí)效率。

2 利用線上直播進(jìn)行醫(yī)學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

網(wǎng)絡(luò)直播是一種能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)播的教學(xué)方式。其優(yōu)點(diǎn)在于，沒有時(shí)間與地點(diǎn)的約束，相比于傳統(tǒng)教學(xué)選擇余地更大，它既可以減少成本，也可以將教學(xué)內(nèi)容高效、快速地傳播。在以直播的方式進(jìn)行教學(xué)的過程中，教師與學(xué)生突破空間限制，利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了面對(duì)面授課，實(shí)現(xiàn)課程講授的及時(shí)與高效性。直播過程中，教師可以利用音頻+視頻+文檔+文字的多維手段進(jìn)行教學(xué)，使得傳輸效果更加便捷高效，相比于單一的板書，教學(xué)資料的傳達(dá)也更加詳盡。因此，教師利用直播遠(yuǎn)程授課也成為重要的教學(xué)方式之一。

在超星教育平臺(tái)上，利用線上直播的方式，教師可以直接將實(shí)驗(yàn)過程示范給學(xué)生觀看，在直播的過程中，需要注意到的問題都可被教師隨時(shí)強(qiáng)調(diào)。整個(gè)過程相當(dāng)于是一次完整的帶有講解的實(shí)驗(yàn)演示，能夠讓同學(xué)們?cè)诤艽蟪潭壬霞由顚?shí)驗(yàn)的印象。在直播過程中，學(xué)生可以隨時(shí)提問，教師隨時(shí)解答，這就保證了課堂的互動(dòng)性。直播課程是一種無限接近現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)的教學(xué)方式。

以“酸堿滴定分析”實(shí)驗(yàn)為例，教師在實(shí)驗(yàn)室提前準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)儀器(分析天平、酸式滴定管、堿式滴定管、移液管、燒杯、洗瓶、稱量瓶等)，實(shí)驗(yàn)試劑(0.1 mol/L NaOH溶液、酚酞指示劑、鄰苯二甲酸氫鉀等)。當(dāng)直播開始時(shí)，教師結(jié)合理論課的內(nèi)容講解酸堿滴定實(shí)驗(yàn)的原理，通過直播鏡頭一一列舉本實(shí)驗(yàn)所用到的實(shí)驗(yàn)器材以及實(shí)驗(yàn)試劑，之后教師使用規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，操作過程中反復(fù)強(qiáng)調(diào)和提醒此實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意的操作重點(diǎn)。例如，本實(shí)驗(yàn)一共有四項(xiàng)目的要求：①掌握移液管及容量瓶的使用方法；②熟悉分析天平的使用方法；③熟練掌握配制溶液的方法；④學(xué)會(huì)正確記錄實(shí)驗(yàn)及計(jì)算。在講解及示范實(shí)驗(yàn)的過程中，教師逐一強(qiáng)調(diào)上列內(nèi)容，并在需要學(xué)習(xí)和掌握的內(nèi)容處進(jìn)行必要的慢速、多次示范，以加深學(xué)生的印象。此外，對(duì)于此實(shí)驗(yàn)，在向加有鹽酸溶液的錐形瓶中滴入適量酚酞試劑之后，堿管中堿的滴定速度要先快后慢，雙手的操作動(dòng)作以及滴定方式是此實(shí)驗(yàn)的重難點(diǎn)。在直播過程中，教師著重強(qiáng)調(diào)這一重點(diǎn)。當(dāng)溶液將要變粉的時(shí)候，滴定速度要慢，要一滴一滴地進(jìn)行。教師可以親自示范標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)過程，并且在完成滴定之后講解溶液變紅的實(shí)驗(yàn)原理是因?yàn)樗釅A中和，瓶中多余的堿遇到酚酞而變紅。由此，一套完整的實(shí)驗(yàn)講解結(jié)束。直播過程中，學(xué)生可以學(xué)習(xí)到正確的實(shí)驗(yàn)操作，隨著實(shí)驗(yàn)進(jìn)程了解到實(shí)驗(yàn)操作的重點(diǎn)，通過實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)到實(shí)驗(yàn)原理，以最大限度地向線下實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果靠近。

3 利用可建群網(wǎng)絡(luò)交流軟件進(jìn)行課后答疑

作為一種重要的輔助性教學(xué)手段，課后答疑是驗(yàn)證教學(xué)效果的必要方法。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的問題可以在答疑環(huán)節(jié)有針對(duì)性地向教師提出。教師通過具體問題具體分析的方法答疑解惑，實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生一對(duì)一的交流。因此，課后答疑在教學(xué)環(huán)節(jié)中具有重要的意義。

對(duì)于學(xué)生需要答疑的情況，化學(xué)實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)一使用線上答疑的方式進(jìn)行。例如，利用E-learning或者微信平臺(tái)，每個(gè)教學(xué)班分別建立答疑群。在觀看MOOC平臺(tái)課程或者直播課程之后，同學(xué)們既可以在群里互相討論，也可以在群里向教師提出問題，答疑解惑。在群里的公開空間提問答疑，可以讓所有的同學(xué)都看到問題，加深印象，共同學(xué)習(xí)。因此，一位同學(xué)提出的問題，一個(gè)班的同學(xué)都可以在群里學(xué)習(xí)到此問題的答案，極大促進(jìn)提高了教學(xué)效果。例如，對(duì)于“分子模型作業(yè)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，相比于其他動(dòng)手性更強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)，此實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更偏理解性，要求同學(xué)們有一定的空間想象能力。學(xué)生在理論課學(xué)習(xí)了構(gòu)象異構(gòu)體、順反異構(gòu)體、對(duì)映異構(gòu)體的概念之后，實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生用分子模型制作其結(jié)構(gòu)，從而理解有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。在制作過程中，有一部分同學(xué)在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)沒有能夠完全理解和掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，需要課后輔導(dǎo)，此時(shí)就可通過課后答疑群和教師相互溝通，更完整地掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。線上答疑的方法可以被長(zhǎng)期使用。學(xué)生通過群內(nèi)討論與其他同學(xué)討論在課堂上所學(xué)的知識(shí)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的碰撞，從而調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)的積極性，增強(qiáng)彼此之間的溝通能力，同時(shí)也有利于發(fā)展學(xué)生的思維能力[7]。

隨著信息化時(shí)代的飛速發(fā)展，教育信息化逐漸成為教學(xué)改革中不可忽略的重點(diǎn)，怎樣在信息化時(shí)代利用線上資源進(jìn)行教學(xué)改革與教學(xué)延伸，從而提升教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率，成為我們深入探討的問題。而在信息化教學(xué)環(huán)境中，運(yùn)用“學(xué)教并重”的新型教學(xué)理論、方法去規(guī)劃、設(shè)計(jì)整個(gè)教學(xué)系統(tǒng)并組織實(shí)施相關(guān)的教學(xué)活動(dòng)過程，已被實(shí)踐證明能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)、并取得較為理想的教學(xué)效果[8]。特殊時(shí)期下，利用線上教學(xué)的方式開展教學(xué)活動(dòng)的辦法也同樣印證了信息化教學(xué)的重要性。然而，我們雖然找到了一種新的以線上教學(xué)為主的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，但是化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的是要求學(xué)生掌握實(shí)際的實(shí)驗(yàn)操作，因此，怎樣利用線上的有用信息，將線上和線下課程相互結(jié)合成為新的挑戰(zhàn)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)課程能否利用線上線下相互交融的方式進(jìn)行混合式教學(xué)也成為一種教學(xué)方式的新思路。這就要求我們將大數(shù)據(jù)、人工智能以及信息化時(shí)代的大量信息資源進(jìn)行整合，考慮將一部分化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的方式展開教學(xué)，利用多媒體平臺(tái)，將一部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容儲(chǔ)備為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。例如，在常規(guī)的教學(xué)中，考慮到學(xué)生的安全，線下實(shí)驗(yàn)往往不會(huì)選擇危險(xiǎn)系數(shù)較高的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，而有一些經(jīng)典的、深具教學(xué)意義的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生而言是非常有必要學(xué)習(xí)或認(rèn)識(shí)的。因此，我們可以將安全系數(shù)低的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中，使得學(xué)生既可以學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，又可保證其安全。

新時(shí)代背景下，我們必須具有一定的線上課程開展體系的儲(chǔ)備以應(yīng)對(duì)未知的緊急情況。與此同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)優(yōu)勢(shì)明顯，線下課程與信息化教學(xué)的相互結(jié)合必然成為今后高等院校理論及實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)。而對(duì)于任何教學(xué)模式，遵循以增加學(xué)生自主學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，提升學(xué)生各方面能力的教學(xué)都是有效教學(xué)[9]。線上教學(xué)課程將成為一種低成本、普及度高、學(xué)習(xí)效率突出的教學(xué)方式。線上課程教學(xué)極大地豐富了高校學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行碎片化學(xué)習(xí)以及隨時(shí)隨地的不間斷學(xué)習(xí)也將在新時(shí)代成為常態(tài)。教學(xué)改革是一個(gè)需長(zhǎng)期堅(jiān)持的系統(tǒng)工程，我們?cè)诮窈蟮膶?shí)驗(yàn)教學(xué)中要繼續(xù)探索和反思，以學(xué)生為本，全面促進(jìn)醫(yī)學(xué)人才綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[10]?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)課程的開展是否可以利用互聯(lián)網(wǎng)線上教學(xué)與線下教學(xué)相結(jié)合的方式進(jìn)行，取長(zhǎng)補(bǔ)短，完善教學(xué)成果，是值得長(zhǎng)期探討的問題。