疫情防治期间举办线上教学,同时确保教学质量不坍塌,关键在班主任的线上教学组织、网络平台的技术保障、远端中学生的接受、互动参与。学院化学实验课程是借助具体的实验案例教学,通过中学生的动手操作,让中学生把握化学量的检测方式、仪器使用、实验技能、数据处理;引导中学生运用数学原理解决实际问题,学习数学学研究的基本技巧;培养中学生的发觉问题、解决问题能力及创新能力。依据教育部教高厅[2020]2号文件精神,各院校积极举办线上教学做到“停课不停教、停课不停学”,怎么举办学院化学实验的线上教学?大致可分为三个阶段:
第一阶段:2月~3月上旬。少数院校举办了线上学院化学实验教学,主要以商用或自建的虚拟仿真实验平台组织教学。这种虚拟仿真实验主要是帮助朋友进行实验前的预习,实验后的备考、回顾。平台上的虚拟仿真实验大多预设了参数,可以辅助中学生了解实验原理、实验过程,中学生缺乏动手操作,创新空间小。再者还有部份网上资源,例如:虚拟仿真():2019年申报国家级化学虚拟仿真实验项目53项,从普通化学实验到近代化学实验、再到前沿科学技术实验;这种资源解决了好多高危、高成本、极端条件下的未能举办的实验。爱课程():30门《大学化学实验》资源共享课及MOOC;这种线上资源主要以实验仿真为主,某些实验可以完成远程操作获取数据,但也要依赖实验室改进的设备。其实这种网上资源,对正常的实验教学给与了很大的补充及补习大学物理实验总结,但动手能力的锻练严重欠缺。
第二阶段:3月下旬~3月末。针对这类纯虚拟仿真的实验教学所带来的问题,学院化学实验教学一线教员积极思索,引入了居家实验。3月12日学院数学课程教学指导委员会举行了全省学院化学实验在线教学视频大会,全省1400多名一线教学老师出席。会上约请了部份院校老师介绍了线上教学的经验,重点约请部份老师介绍怎样借助智能手机所带的传感举办具体的线下实验。其中中国科学技术学院张增明老师提出了“64学时学院化学实验教学方案”,该方案由实验课程思政、实验安全、数据处理、居家实验、探究性实验、虚拟仿真实验组成。以居家实验为主,通过线上的老师指导,线下中学生DIY实验,保证实验教学的质量。同时,呼吁全省院校同行积极参与方案的建设,努力丰富居家实验的共享资源库大学物理实验总结,让更多的中学借助资源库,科学优化、合理组合,举办适宜自己中学的在线化学实验教学。
第三阶段:3月末至4月:因为全省院校学院化学实验老师的积极投入,居家实验的资源库不断丰富,越来越多的院校举办了“线上指导线下DIY”的学院化学实验教学。因为经验共享,一线教学积极参与,好多居家实验遭到了中学生的高度评价。
截至3月28日,我们对全省256所院校进行了有关举办线上化学实验教学的问卷调查,具体如下。
有170所院校早已举办了线上数学实验教学,占比66.4%;在还没有举办的86所院校里,通过近日的筹办,有41所院校计划近日举办学院化学实验线上教学(约82%的院校已开或将要举办线上实验教学)。
在已举办线上数学实验教学的院校中,82%的院校老师认可这些线上化学实验教学方法,其中6.9%的院校觉得教学疗效特别好,42.53%的院校觉得教学疗效挺好,33.33%的院校觉得教学疗效好。有17.24%的院校觉得教学疗效有待进一步增强。
在举办线上学院化学实验教学中,部份中学采用多种模式相结合,少数中学因为资源、师资力量的限制,采用的教学模式较单一。其中,55%的中学借助了自建或商用的虚拟仿真实验平台,48%的院校采用了实验慕课资源,47%的院校采用的居家DIY实验,让中学生有充分的动手操作机会。
线上数学实验教学以有指导可互动的自主DIY实验为主。实验内容不坚守教学大纲指定的这些实验,以中学生能力培养为目标,尽可能拓展丰富实验项目内容,通过不同于大纲的灵活实验实现相同的能力培养。以基于智能手机的居家实验来说,中学生借助手边的材料,自主完成非常有趣、又有数学思想的实验。那些基于手机的化学实验,除了适宜线上举办线下DIY实验,通过不断的建立,也拓展目前的化学实验的教学技巧。
美国学院基于手机开办的学院化学实验源于2018年,最近相关的实验设计报导较多。国外的中国科学技术学院等院校从2017年开始鼓励中学生将手机引入实验,拓展实验的教学技巧和实验空间,给中学生更多的思索空间,迸发中学生的创新能力。
同传统实验教学相比,这些线上指导线下DIY实验不能获取高精度的检测数据,但实验更灵活开放,中学生主动参与度更高,能力提高更快。因为线上教学正在举办中,中学生的反馈还不多,以下是部份中学的同事在完成居家实验后的看法。
西南学院一名朋友在家完成借助单摆检测当地的重力加速度后说:“实验不一定要在专业的实验室里能够实现,生活中四处能看见化学学的影子。此次实验我用毛线作摆绳,用小吸铁石快做单摆,借助尺子检测摆绳的宽度,分别用加速度传感和磁场传感检测单摆的摆动周期,求出了重力加速度,没想到我们每天都在用的手机竟然集成了如此多种类的传感。”
教育部高等中学学院数学课程教学指导委员会
学院化学实验专项委员会书记中国科学技术学院张增明
2020年3月29日