袁 婷，韋 波，施少君

(常熟理工學(xué)院材料工程學(xué)院，江蘇 常熟 215500)

2020年初，一場(chǎng)突如其來(lái)的新冠肺炎疫情在全球蔓延，全國(guó)各省市自治區(qū)啟動(dòng)重大突發(fā)公共衛(wèi)生事件一級(jí)響應(yīng)，導(dǎo)致多地大學(xué)無(wú)法如期開(kāi)學(xué)。為了保證疫情防控期間正常的教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)質(zhì)量，教育部要求采取政府主導(dǎo)、高校主體、社會(huì)參與的方式，共同實(shí)施并保障高校的在線(xiàn)教學(xué)，實(shí)現(xiàn)“停課不停教、停課不停學(xué)”[1]。在此號(hào)召下，全國(guó)高校紛紛開(kāi)展在線(xiàn)教學(xué)，采用各種遠(yuǎn)程教育方式保障理論教學(xué)的穩(wěn)步進(jìn)行。

實(shí)際上，除本次的新冠肺炎疫情外，還存在不少類(lèi)似的特殊情況。2003年“非典”疫情席卷全球，多所大學(xué)的正常教學(xué)進(jìn)度被打亂。2014年埃博拉病毒在非洲爆發(fā)，造成尼日利亞、利比里亞等非洲多國(guó)教育停滯。此外，一些國(guó)家局勢(shì)緊張、學(xué)生抗議活動(dòng)等情況造成的大學(xué)停課、教育停擺現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生。雖然可以借助網(wǎng)絡(luò)、教學(xué)平臺(tái)和多種媒體開(kāi)展理論教學(xué)，但是對(duì)化學(xué)專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)卻造成了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)[2]。目前，多數(shù)高校的化學(xué)類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要采取的還是面對(duì)面、手把手進(jìn)行教授，這不僅存在地點(diǎn)上的局限，對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備要求也較高。加上化學(xué)類(lèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)備普遍都是專(zhuān)用實(shí)驗(yàn)器皿、設(shè)備或大型檢測(cè)儀器，要做到臺(tái)套數(shù)滿(mǎn)足學(xué)生數(shù)要求非常困難。特別是在地處中西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)的高校，大型設(shè)備的購(gòu)置經(jīng)費(fèi)問(wèn)題突出，也很難完全滿(mǎn)足化學(xué)學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求。

在高等教育中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是化學(xué)專(zhuān)業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)里的關(guān)鍵組成部分，如何在社會(huì)沖突或自然災(zāi)害造成的臨時(shí)性停課、經(jīng)費(fèi)條件不足、設(shè)備臺(tái)套數(shù)不夠等特殊情況下保證教學(xué)質(zhì)量是現(xiàn)代教育改革中必須考慮的部分。本文以化學(xué)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)必修實(shí)驗(yàn)——儀器分析實(shí)驗(yàn)為例，探討了特殊情況下化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要困難，并針對(duì)性地研究了實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革模式。

1 特殊情況下化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要困難

1.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)面授條件不足

儀器分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菍W(xué)習(xí)化學(xué)定量分析和儀器分析的基本技能和分析方法。因此教師要在專(zhuān)業(yè)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生講授實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑?、儀器的操作以及在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要注意的事項(xiàng)等。這種教學(xué)模式需要教師、學(xué)生、設(shè)備三方面條件同時(shí)具備，缺一不可。但是在社會(huì)沖突或自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)，學(xué)校往往采取臨時(shí)性停課的措施，教師和學(xué)生無(wú)法集中，以面授方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的條件產(chǎn)生缺失。此外，即使在正常情況下，由于儀器分析實(shí)驗(yàn)往往涉及色譜、質(zhì)譜、光譜等大型儀器，極易存在實(shí)驗(yàn)教學(xué)師資不強(qiáng)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的可重復(fù)率較低以及設(shè)備購(gòu)置經(jīng)費(fèi)不足等問(wèn)題。經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)僅僅老師演示、學(xué)生并未實(shí)際操作或者數(shù)名乃至十余名學(xué)生操作一臺(tái)設(shè)備的情況，一些高校因?yàn)槲促?gòu)置相關(guān)設(shè)備而取消部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生。在這些特殊情況下，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的條件無(wú)法得到滿(mǎn)足，嚴(yán)重影響了學(xué)生對(duì)化學(xué)專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)的理解以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1.2 線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源不足

近年來(lái)在信息技術(shù)的飛速發(fā)展下，不少高等教育正向著數(shù)字化轉(zhuǎn)變，慕課、微課等在線(xiàn)課程的建設(shè)和實(shí)施也已廣泛深入地開(kāi)展了多年。這次疫情中，教育部要求面向全國(guó)高校全天候免費(fèi)開(kāi)放了全部?jī)?yōu)質(zhì)在線(xiàn)課程和國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目共享平臺(tái)[3]。但在這些在線(xiàn)課程中搜索發(fā)現(xiàn)，用于化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)如儀器分析的資源非常有限。這是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)教學(xué)長(zhǎng)期以來(lái)主要采用面對(duì)面授課形式，線(xiàn)上教學(xué)的優(yōu)勢(shì)和潛能并未得到充分重視。不少學(xué)校投資數(shù)百萬(wàn)甚至上千萬(wàn)建立的優(yōu)秀化學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)僅用于本校有限學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和教師科研，用于建設(shè)實(shí)驗(yàn)在線(xiàn)課程項(xiàng)目的寥寥無(wú)幾。這就導(dǎo)致一來(lái)本校師生資源有限，大型儀器設(shè)備平臺(tái)不能物盡其用，大型儀器開(kāi)機(jī)維護(hù)費(fèi)用高卻無(wú)人使用；二來(lái)大型設(shè)備儀器原理、操作和維護(hù)手段復(fù)雜，遇到實(shí)驗(yàn)師資變動(dòng)等特殊情況時(shí)平臺(tái)的持續(xù)利用效率也會(huì)降低。而在中西部偏遠(yuǎn)高校中，大型設(shè)備如電感耦合等離子體光譜儀、氣象色譜儀等動(dòng)輒數(shù)十萬(wàn)數(shù)百萬(wàn)，學(xué)校很難具備相應(yīng)的儀器分析手段。這使得有條件的高校不能充分發(fā)揮平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，而條件欠缺的高校無(wú)法共享到這些有限的資源，在疫情等特殊情況下更是顯得捉襟見(jiàn)肘。

1.3 實(shí)驗(yàn)線(xiàn)上教學(xué)考核困難

長(zhǎng)期以來(lái)，除對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的在線(xiàn)課程建設(shè)缺乏重視以外，實(shí)驗(yàn)類(lèi)線(xiàn)上課程的建設(shè)困難也是造成教學(xué)資源匱乏的重要原因之一。這主要是因?yàn)榛瘜W(xué)類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有其特殊性，必須涉及到學(xué)生的實(shí)操以及部分團(tuán)隊(duì)協(xié)作的項(xiàng)目等。線(xiàn)上網(wǎng)絡(luò)教學(xué)由于是遠(yuǎn)程教育，學(xué)生以看和聽(tīng)為主，對(duì)操作能力的培養(yǎng)就存在比較大的局限。而在考核指標(biāo)上，實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)也存在較大差異。理論課程的考核主要以考試形式進(jìn)行，線(xiàn)上課程的相關(guān)設(shè)置完全可以滿(mǎn)足要求。實(shí)驗(yàn)課程的考核一般以學(xué)生的實(shí)操能力為基礎(chǔ)，同時(shí)考察學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、創(chuàng)新能力等，這些考核指標(biāo)在網(wǎng)絡(luò)課程中難以體現(xiàn)，這也是對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)線(xiàn)上課程的巨大挑戰(zhàn)。此外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的線(xiàn)上課程要求教師同時(shí)具有較高的操作能力和信息技術(shù)水平，教師信息技術(shù)素養(yǎng)和信息化教學(xué)水平的不足也直接影響了實(shí)驗(yàn)課程的線(xiàn)上教學(xué)效果。

2 特殊情況下化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式研究

面對(duì)特殊情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的種種問(wèn)題，本文以?xún)x器分析實(shí)驗(yàn)為例，積極開(kāi)展了在特殊情況下化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探索和研究，以保障特殊情況下化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利進(jìn)行。

2.1 線(xiàn)上線(xiàn)下混合，創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件

實(shí)操動(dòng)手是化學(xué)類(lèi)實(shí)驗(yàn)課程的必要環(huán)節(jié)，掌握實(shí)驗(yàn)研究的基本手段和方法，具有一定的實(shí)驗(yàn)技能和動(dòng)手能力是理工科學(xué)生必備的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)。因此，如果完全照搬理論課程的線(xiàn)上教育方案將無(wú)法完全滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求。雖然在科技飛速發(fā)展的今天，AR 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、VR虛擬現(xiàn)實(shí)等前沿技術(shù)已逐漸被開(kāi)發(fā)，但應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)還需要時(shí)間和科技的積累，目前很難實(shí)現(xiàn)全民普及。因此，現(xiàn)今乃至未來(lái)的幾十年內(nèi)，線(xiàn)上和線(xiàn)下的混合才是解決特殊情況下實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件不足的實(shí)際途徑。

線(xiàn)上教學(xué)主要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室的個(gè)人安全防護(hù)、危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏處理等基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)，“電化學(xué)電致發(fā)光測(cè)定氨基酸含量”、“氣相色譜的定性和定量分析”、“離子選擇性電極法測(cè)定天然水中氟含量”等認(rèn)知型實(shí)驗(yàn)基本原理的預(yù)習(xí)，以及大型設(shè)備如紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)、氣相色譜儀、原子吸收光譜儀、紅外光譜儀等測(cè)試實(shí)驗(yàn)的觀(guān)摩這幾個(gè)方面。線(xiàn)下教學(xué)主要就包括簡(jiǎn)單認(rèn)知型實(shí)驗(yàn)的實(shí)操部分如紅外壓片、電位滴定、調(diào)節(jié)溶液的pH等。待疫情等特殊情況結(jié)束以后，學(xué)生返校對(duì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行練習(xí)即可，而基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室大部分高校都具備。值得注意的是，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核評(píng)價(jià)模式也需要有相應(yīng)的改變。線(xiàn)上教學(xué)要根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)秸n的學(xué)習(xí)情況、模擬操作的結(jié)果、線(xiàn)上討論及作業(yè)完成等情況來(lái)考察，同時(shí)綜合線(xiàn)下的實(shí)驗(yàn)操作能力進(jìn)行學(xué)生考核評(píng)價(jià)。這也有助于學(xué)生對(duì)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方案、目的及原理的理解，加深對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的鞏固，避免了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程中只是一味地機(jī)械模仿和重復(fù)，更注重對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)綜合素質(zhì)的評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)全方位考核。通過(guò)虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和評(píng)價(jià)模式，可以充分發(fā)揮學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力[4-6]。

2.2 遴選優(yōu)質(zhì)資源，加強(qiáng)線(xiàn)上課程建設(shè)

盡管網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)已經(jīng)開(kāi)展數(shù)年，但目前全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)驗(yàn)課程的線(xiàn)上教學(xué)資源少之又少。在科技及信息技術(shù)迅速發(fā)展的今天，大部分家庭都能普及家庭電腦、網(wǎng)絡(luò)等常規(guī)設(shè)備，如果擁有成熟的教學(xué)軟件和網(wǎng)絡(luò)課程資源，通過(guò)線(xiàn)上直播授課、錄像授課、虛擬實(shí)驗(yàn)室等方式，可以滿(mǎn)足特殊情況下實(shí)驗(yàn)課程線(xiàn)上教學(xué)的需求。這就需要幾方面的共同努力：一是支持有條件的高校，充分利用其優(yōu)質(zhì)資源，加快開(kāi)展相應(yīng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè)，建立內(nèi)容豐富的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)資源庫(kù)，擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)資源的廣度，保障特殊情況下的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)能順利開(kāi)展[7]。二是充分發(fā)揮實(shí)力雄厚的名校以及名師力量，推動(dòng)經(jīng)典和富有特色的實(shí)驗(yàn)在線(xiàn)課程建設(shè)，形成優(yōu)質(zhì)精品實(shí)驗(yàn)教學(xué)線(xiàn)上資源，加大實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)資源的深度。三是鼓勵(lì)擁有優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的社會(huì)力量，積極開(kāi)發(fā)各類(lèi)配套實(shí)驗(yàn)仿真軟件、虛擬實(shí)驗(yàn)室、在線(xiàn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等網(wǎng)絡(luò)資源，構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，配合高校教師制定在線(xiàn)教學(xué)方案。通過(guò)高校、教師、社會(huì)力量的結(jié)合，有效拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)線(xiàn)上內(nèi)容的廣度和深度。線(xiàn)上課程是未來(lái)教學(xué)發(fā)展的一大必然趨勢(shì)，有效地實(shí)現(xiàn)了資源共享和能力提升。而教師通過(guò)線(xiàn)上課程的建設(shè)，可以加深對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)及專(zhuān)業(yè)技能的理解和應(yīng)用，同時(shí)在此過(guò)程中適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的知識(shí)傳播方式，緊跟時(shí)代步伐，對(duì)教師自身也是提高的良好契機(jī)。

2.3 加強(qiáng)課程設(shè)計(jì)，發(fā)揮科技平臺(tái)優(yōu)勢(shì)

要充分發(fā)揮線(xiàn)上課程教育在化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用，就不能只是將理論課程線(xiàn)上教育的經(jīng)驗(yàn)及方案生搬硬套，簡(jiǎn)單地把課程放在互聯(lián)網(wǎng)上，需充分考慮實(shí)驗(yàn)課程的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)，加強(qiáng)課程設(shè)計(jì)，形成切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)課程在線(xiàn)教學(xué)方案。從實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)出發(fā)，全面統(tǒng)籌教學(xué)內(nèi)容，提供差異化、個(gè)性化、智能化的教育，有效地利用這些各位平臺(tái)科技資源來(lái)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和效率。如儀器分析實(shí)驗(yàn)中的認(rèn)知型實(shí)驗(yàn)，可以由授課老師錄制實(shí)驗(yàn)原理和目的等基礎(chǔ)知識(shí)的視頻，同時(shí)組織線(xiàn)上討論，討論內(nèi)容可以包括實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備選擇、實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)分工等，剩余簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)操作待條件允許后分小組線(xiàn)下進(jìn)行。觀(guān)摩性?xún)x器分析實(shí)驗(yàn)涉及到的大型儀器比較復(fù)雜，應(yīng)由具備優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的高效及社會(huì)力量進(jìn)行課程建設(shè)，組織專(zhuān)業(yè)人員錄制實(shí)驗(yàn)儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及操作視頻，并以慕課的形式進(jìn)行整理。將儀器背景知識(shí)、原理、操作步驟碎片化，一個(gè)知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)短視頻，學(xué)生可以利用手機(jī)、平板、電腦等工具隨時(shí)觀(guān)看，對(duì)不甚了解或者感興趣的模塊反復(fù)學(xué)習(xí)，滿(mǎn)足學(xué)生個(gè)性化需求[8-9]。

3 結(jié) 語(yǔ)

如今新一代信息5G網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始應(yīng)用，可解決網(wǎng)絡(luò)接入和平臺(tái)穩(wěn)定性、線(xiàn)上教育資源整合、在線(xiàn)教育平臺(tái)交互功能不足等問(wèn)題[10]。直播平臺(tái)如QQ、ZOOM、釘釘?shù)龋畲笙薅鹊貪M(mǎn)足教學(xué)需求。而一些頂尖科技如3D應(yīng)用技術(shù)、AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)、VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也已逐漸成熟，應(yīng)及時(shí)開(kāi)展這些新型科技在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的模擬研究，可以極大地豐富教學(xué)應(yīng)用模式和場(chǎng)景[8]?；ヂ?lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析，可以實(shí)時(shí)精準(zhǔn)掌握每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)情況，更有助于對(duì)學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化培養(yǎng)，針對(duì)性教育。

作為人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)課程是學(xué)生實(shí)踐與研究的基礎(chǔ)，也是從知識(shí)理解向科學(xué)研究的轉(zhuǎn)化。這次疫情給實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革提供了一個(gè)很好的契機(jī)，倒逼高校和教師去思考如何開(kāi)展特殊情況下的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)。在疫情及各種特殊情況常態(tài)化的背景下，在線(xiàn)教學(xué)將是發(fā)展的大趨勢(shì)，成為與線(xiàn)下教學(xué)融合并行的教學(xué)方式，對(duì)傳統(tǒng)教育進(jìn)行有效輔助和補(bǔ)充。其打破時(shí)間空間限制，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源共享，更有利于促進(jìn)教育的公平化和全民化，讓即使處于特殊情況的學(xué)生也享受到學(xué)習(xí)權(quán)利。