移动互联网辅助分析化学实验教学探索研究

陈百利 刘强强^*  马冬梅 吴小满 郑兴文

（四川轻化工大学 化学与环境工程学院 四川 自贡643000）

摘要: 针对学生在分析化学实验课前不认真预习，课堂中不认真实验，实验后抄袭实验报告，篡改实验数据等问题，研究了引入中国大学MOOC和微信小程序【每日交作业】，经过实践发现，此举可很好地解决上述问题。

关键词：分析化学实验；大学MOOC；微信小程序

中图分类号：G64.O6     文献标识码：A

Exploration and Research on Experimental Teaching of Analytical Chemistry Assisted by Mobile Internet

Chen Baili, Liu Qiangqiang^1*, Ma Dongmei, Wu Xiaoman, Zheng Xingwen

(School of Chemical and Environmental Engineering, Sichuan University of Science & Engineering, Sichuan, 643000)

Abstract: Aiming at the problems that students do not carefully preview before the analytical chemistry experiment class,do not seriously experiment in the classroom,plagiarize the experiment report after the experiment,and falsify the experiment data,we have studied the introduction of the Chinese university MOOC and WeChat applet [Turn in homework daily],and found through practice,this move can well solve the above problems.

Key words: analytical chemistry experiment; MOOC of China university; Wechat mini program

分析化学实验是化学学科必不可少的课程，它是将分析化学的基础理论应用于实际生产的桥梁，是化学、化工、材料、食品、生工和医药等专业的基础实验课^[1]。通过实验课程学习，使学生进一步理解掌握分析化学基础理论知识，掌握基本实验方法、实验原理、基本科研意识和规范实验操作技能，培养学生实践能力、创新能力和严谨的科研态度，为今后的学习和工作奠定坚实的好基础^[2]。目前，大部分高校的分析化学实验教学，仍采用验证性实验教学，主要采取传统方式授课，即“讲解实验原理、操作要点、记录要点和演示实验操作等”^[1-3]。传统教学方式之所以被大量采用，因其具有一些独特的优势：教授方式简单，教学耗时短，方便过程控制和学生管理，以及标准化的预期实验结果^[4-6]。但是，这种传统授课方式主要有以下缺点^[7]：（1）学生被动接受，学习兴趣不高；（2）学生懒于预习实验讲义，学习效果不佳；（3）教师演示实验操作时，只有围在教师周围的少数学生能够观看实验操作演示，这会导致学生规范操作方面的培养及实验滴定终点的准确判断势必受影响；（4）教师操作演示不能保证每次状态都是最佳；（5）实验课的考核主要采取平时操作成绩和实验报告成绩，其中平时操作成绩主观性比较强，如果班级学生比较多，无暇关注每一位学生的平时操作情况，则平时操作成绩的公平性会受影响。实验报告成绩，老师们一般根据实验报告的整洁度及实验数据好坏情况给分，这导致一些实验不认真做，但是想得高分的同学有投机取巧的机会，实验课前也不预习，实验课中操作走过场，只需要将实验报告写整洁，数据写漂亮就能轻松获得高分。因此，这些投机取巧的同学会抄袭实验报告，篡改实验数据以求得高分。这些“经验”还会传授给其他同学，会导致其他学生也不认真实验，负面影响不断被放大，最终带坏整个班级的学习风气。这种投机取巧的现象在中国实验教学中普遍存在^[4]。针对这些问题，我们借助中国大学MOOC平台、微信小程序【每日交作业】、腾讯课堂和腾讯会议等移动互联网平台用于分析化学实验教学可较好地解决此问题。

1.分析化学实验课程教学现状

（1）课前预习缺乏，效果欠佳

  目前，不限于分析化学实验课，约70%的本科生不会主动预习实验^[4]。虽然要求学生课前写预习报告，但是大部分学生只是走过场，按照实验教材死抄实验目的、实验原理和实验步骤，抄完后对实验原理、注意事项和实验过程中可能出现的现象等仍然知之甚少。特别地，由于一些高校实验室资源紧张，或者一些其他特殊原因，实验课程会先于分析化学理论课开设，如果学生不主动预习，则学习效果会更加糟糕，很难达到理论课与实验课相辅相成的效果。这种现象是当前大学实验课亟需解决的问题之一。

（2）数据遗失，篡改，抄袭实验报告

  数据记录和处理是化学实验课的重点和难点之一，也是培养学生实事求是，严谨认真的科学精神的必备课。但是目前有大量学生在实验过程中，数据记录不客观，随意胡乱记；甚至出现不记录数据的现象，有些学生实验前不预习，实验过程不认真，最终实验数据不理想，又想获得高分，便直接篡改数据；有些学生虽然记录了数据，但是他们是一张小纸条记录的，还没有等到写实验报告，记录实验数据的小纸条就丢失了，到写报告的时候就只能去抄袭同学的数据。

大部分高校分析化学实验课的考核通常由平时实验操作成绩（50%）和实验报告成绩（50%）构成。平时实验操作成绩往往很难做到客观公正。实际教学过程中，大部分老师是根据实验报告的工整程度、数据好坏来给成绩。这会导致部分同学平时实验操作不认真，实验数据不好，但是通过投机取巧却能获得高分。他们只需在撰写实验报告时，篡改实验数据，或抄袭实验数据良好的同学的实验报告，将实验报告写整洁即可获得高分。这些现象出现会助长学生不预习，不认真听讲，实验课操作不认真等不良习惯，这样会导致整个班级学风都会变坏。

（3）实验教学效果不佳

目前对于工科学校，给予分析化学实验课的课时一般较少，一般在32-48学时不等。而985高校一般都会安排较多学时^[3]。对于课时少的地方院校的分析化学课程一般都只能安排验证性实验。那些设计性实验、综合性实验无法安排，学生的综合能力培养会受影响。信息化教学已经快速发展，各种信息化辅助教学开展，如有些高校录制实验操作视频，并用投影仪播放，但是大部分高校，特别是地方院校的教师教学仍然采用传统讲授方法，即实验操作前教师讲解实验原理、实验步骤、实验现象、注意事项、实验操作要点。在实验操作演示环节，如果没有投影仪等辅助工具，只有围在老师周围的同学才能够看清操作演示。这对培养学生的规范操作具有较严重的负面影响。

2.利用移动互联网平台辅助教学

（1）解决实验预习问题

目前，学生在实验课前不预习是普遍现象，这严重影响实验教学效果。针对此问题，借助移动互联网平台可较好解决此问题。“中国大学MOOC是由网易与高教社携手推出的在线教育平台，承接教育部国家精品开放课程任务，向大众提供中国知名高校的MOOC课程”^[8]。该平台上聚集着分析化学实验国家精品课优质课程资源。将中国大学MOOC上的国家级精品课程的优质视频演示提前通过微信小程序分享给同学观看，教师可通过小程序查看同学观看学习记录，记录学生预习情况。此外，如果学生在实验过程中忘记实验操作要点，还可以拿出手机反复观看演示视频，直至掌握为止。

（2）解决实验数据问题

目前，学生在实验过程中普遍不认真实验，做完实验，实验记录也容易丢失，写实验报告时抄袭实验报告，篡改实验数据常有发生。这些问题严重影响学风和教学效果。如果实验课课堂中能将每个学生的实验数据和实验现象备份，在批阅实验报告时方便快捷地找到原始实验数据与实验报告上的数据进行对比，如果发现数据不同则证明此同学篡改过实验数据。但是对于纸质实验数据，实验现象的照片不便记录，而且教师在清点，查找某个同学的数据时，比较费时。而如果借用微信小程序【每日交作业】来处理这些业务就比较快捷。用该小程序收集学生的实验数据和实验现象的电子材料，该小程序不仅能自动统计未提交的学生名单（如图1所示），还能对已经提交的作业在线批改，打分评优，订正，留言等操作。如果需要查找某个同学的数据，只需点开小程序，搜索名字，或者在已提交同学列表中滑动即可快速找到该同学的原始实验数据。用小程序布置作业时，可以文字输入、图片、视频等。可以提前将录制的化学实验操作视频发布到作业，还可以一键发布至多个班级。能够记录每个学生观看视频情况，哪个学生没有预习一目了然。并与平时操作成绩挂钩，这样可较好地督促学生课前预习实验操作。

小程序除了能收集实验数据之外，还能收集实验现象的照片或者录像。实验现象用纸质材料收集则不方便，如图1所示。教师在批阅实验报告时，如果觉得学生实验数据可疑，则可快速可通过小程序调出课堂上老师检查后签字的数据和实验现象照片/录像，进行比对。若发现确实是抄袭或者改数据，在下次实验课对该生进行批评，并扣除相应成绩，这样可以起到以儆效尤的效果。这样不仅可以防止学生抄袭实验报告，修改数据，而且有利于培养学生严谨认真的科研态度。

（3）解决实验操作演示教学问题

针对实验室没有多媒体设备，实验老师演示实验操作时只有少部分靠近老师的同学能看清的问题。而且教师每次演示都不能保证操作为最佳状态。利用微信视频号/腾讯课堂/腾讯会议的直播功能将演示操作直播给同学们观看。哪些同学在观看，哪些同学没有观看都能在后台有详细记录，观看记录跟平时成绩挂钩，则可较好监督同学们认真观看操作演示，从而提高教学效果。

图1 微信小程序的工作界面

3.案例分析及教学效果

（1）应用案列

我们以经典分析化学实验课中的：水中高锰酸钾盐指数测定（高锰酸钾法）为例，阐述中国大学MOOC以及微信小程序辅助分析化学实验课的开展过程。

课前预习：通过小程序将介绍高锰酸钾盐指数概念的短视频、实验原理的讲解视频和预习思考题电子版发给同学们。并布置以下思考题：①什么是高锰酸钾盐指数？②高锰酸钾溶液的标定条件是什么，标定终点颜色是什么？③水样测定的条件是什么，水样测定终点颜色是什么？④装有深色溶液的滴定如何读数？⑤本实验的实验原理是什么？⑥在高锰酸钾盐指数的实际测定中，引入高锰酸钾标准溶液的校正系数K，简述它的测定方法。说明K与高锰酸钾标准溶液的浓度c之间的关系。⑦水样中氯离子浓度大于300 mg/L时，干扰测定，如何测定可防止干扰？要求学生预习实验内容，观看视频，并通过【每日交作业】提交思考题答案。

在进行试验操作演示时，为解决外围同学不能看清操作的问题，我们利用微信视频号/腾讯课堂/腾讯会议的直播功能将高锰酸钾的标定，水样测定的滴定操作演示直播给同学们观看。通过平台后台详细记录学生学习情况，观看记录跟平时成绩挂钩，督促学生认真学习实验的规范操作，从而提高化学实验教学效果。

实验过程中，要求同学们及时地记录实验数据，对典型的实验现象及时拍照，比如对滴定实验中终点时溶液的颜色，滴定管的刻度线，半滴操作时的液滴悬而未落现象进行照片。实验完成后，检验实验数据时老师要求学生展示所拍的实验现象。这样就可以防止那些不做实验的学生在检查实验数据环节时，投机取巧地抄袭实验数据交差。同时，对于一些学生没有掌握滴定管读数要点的同学，只需要让同学将滴定管读数刻度线的照片展示出来，即可当场教会Ta读数。

实验结束后，要求同学们将所有的实验现象照片/录像和老师检查后并签字的数据拍照上传至微信小程序【每日交作业】，供课后实验老师批阅实验报告时核对实验数据时用。这样要求帮助学生备份了电子版数据，当学生不小心丢失实验数据时，可随时调取出实验数据，可有效杜绝学生抄袭实验数据的陋习。

（2）教学效果

通过用中国大学MOOC和微信小程序【每日交作业】线上预习和监督作用，结合线下一对一纠正学生不规范操作，上文提到的问题都已解决。与没有使用中国大学MOOC和微信小程序【每日交作业】的班级相比，学生的不预习，预习走过场等问题大大改善，而且防范了学生实验过程中不认真实验和在写实验报告过程中抄袭甚至篡改实验数据的歪风邪气。学习风气改善后，学生对实验原理和意义的理解更加深刻、实验现象记录和数据记录更加认真严谨，操作更加规范，同时增强了同学们的科学严谨性和责任心。另外通过问卷星对2020级酿酒工程专业、2020级生物制药工程专业和2020级食品工程专业共计96人进行问卷调查中，对分析化学实验课借助中国大学MOOC和微信小程序【每日交作业】“非常满意”达69%，“满意”以上达93%。学生回复意见表示：通过小程序上交数据可以防止数据丢失，随时随地可以查看，老师发布的操作视频和实验讲解可以反复观看学习，提高实验操作的规范性。此外还能督促不想认真学习的同学认真学习，使得整个班级的学风向好。

4.总结

随着移动互联网的发展，学生越来越离不开手机。结合新时代学生手机不离身的特点，充分发挥移动互联网的优势，解决学生课前不认真预习，课中不认真做实验，投机取巧地抄袭实验报告，甚至篡改实验数据等问题。将实验讲解、操作演示视频通过小程序分发给学生，并通过小程序、微信视频号、腾讯会议等互联网平台督促完成预习和学习，培养学生实事求是的科学态度，为今后的学习和工作奠定基础。

【参考文献】

[1]董立军,王薇,吕东煜,等.以培养创新型人才为导向的基础分析化学实验教学改革的探索与应用[J].大学化学, 2021,36(X),2105056.

[2]赵云斌,王宏,刘敏,等.分析化学实验在线考试的实践[J].大学化学,2021,36(X),2010016.

[3]李娇,金谷,姚奇志,等.分析化学验证型实验考核方法的探索与实践[J].化学教育(中英文),41(24):47-52.

[4]武海,黄甜甜,曾巧,等.分析化学实验多元化教学模式改革与实践[J].大学化学,2021,36(X),2103082.

[5]魏晓峰.分析化学实验慕课国家精品课程线上线下的混合教学模式[J].化工管理,2021,06:49-50.

[6]张亚莉,哈婧,王未肖.线上混合式教学模式在《分析化学》课程中的应用研究[J].河北大学成人教育学院学报, 2020,22(04):104-109.

[7]刘晓霞,杨洁,吴喆,等.以就业为导向的分析化学实验教学改革探索[J].生命的化学,2020,40(06):943-947.

[8]中国大学MOOC网https://www.icourse163.org/.

文章来源：https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-ZJTY202202037.htm