姜晓庆，高敬群，孔玉霞，矣 杰

（辽宁大学化学院，辽宁沈阳 110036）

在“互联网+”背景下，高校实验课也应势而变，利用信息化、数据化软件，引入多元化、多形态教学手段，共享优质教育资源，呈现出更立体、更开放的教学环境，实验教学得到了空前的蓬勃发展。

1 构建多元化实验教学模式的必要性

无机化学实验是化学实验的重要分支，也是学习其他化学实验的重要基础，是学生进入大学后的第一门实验课程，掌握实验的基本操作技能及实验方法，对学生养成良好的实验基础技能特别的重要，是学生必须熟练掌握的基本功。通过实验培养学生独立思考、独立解决问题的能力，为学习后继实验课程以及科研工作打下良好的基础。

传统的实验教学方法在教学实施和学习效果方面均有待提高。在教学实施方面，受实验室条件、经济因素等限制，对于危险性、操作繁琐、耗能耗时等实验在教学实验室中无法完整的呈现出来或不能开设；其次，教师需要课前手动签到，测试，批改，评分，记录操作情况，批改报告，总结成绩等，需要大量精力来完成实验教学任务。在学习效果方面，实验室条件限制了高难度实验的开设，实验过程的复杂性、现象的隐蔽性以及操作的危险性等都直接影响了学生对实验数据的获取、实验结果的认知以及化学实验的探索[1-2]；其次，学生需要在固定的时间到实验室中来完成全部的实验内容，时间和地域性影响较大，不能以仿真实验的形式模拟实验，导致课堂实践操作不规范，实验效果不理想。

鉴于此，结合我院无机化学基础实验教学实际，融合慕课多样化教学手段，对教学内容，教学方法，教学手段进行改革和创新，携手移动虚拟实验室“Mlabs”，结合微信公众号“moolsnet”平台实现教学管理，构建了线上线下虚实结合的混合式多元化无机化学实验教学模式，将优质虚拟仿真教学资源搬进实验教学课堂，建立了一套完整的线上线下虚实结合的化学实验课程评价体系。这种新型实验教学模式将危险性、操作复杂、耗时耗能的实验搬到手机客户端，学生随时随地自主进行模拟演示，不受时间空间限制，弥补了实验课堂教学的不足，同时对于大纲基础实验操作进行仿真预习演示，将实验方法、仪器的结构和操作更直观的展示出来，再结合课堂教学，教学效果较传统方法显著提高，图1为多元化实验教学模式流程图。

图1 多元化实验教学模式流程图

2 多元化实验教学模式的实施

1）实验教学模式的建立

无机化学实验课程根据教学大纲，结合实体课堂采用线上线下混合式多元化教学模式，线上利用雨课堂、腾讯会议、学堂在线等高水平线上慕课资源，同时引入微信平台“moolnets”及移动虚拟实验室“Mlabs”。利用“moolnets”进行线上签到、测试；利用“Mlabs”在手机客户端模拟实验操作，使学生身临其境反复演练实验操作、不受时间地点限制，符合学生的泛在化学习习惯，实现无机化学实验的“绿色化学”理念。线下进行实际操作，节省教学演练时间，锻炼学生的实际动手操作能力，效果更好。通过在线学习+虚拟仿真+实践训练+知识测试+讨论等过程完成在线课程教学的组织与实施。通过互联网开放支持大规模学生参与，并随时随地反馈实验情况，积极互动讨论，了解学生的真正需求与弱点，进一步完善教材和讲义，有的放矢地进行实验教学改革[3]。

2）实验教学内容的选择

根据无机化学实验教学大纲内容，结合虚拟实验室资源，编排实验教学计划。

在移动虚拟实验室中已开展的无机化学虚拟仿真实验有：①实验室安全；②氯化钠提纯；③硫酸铜提纯；④含锌药物的制备；⑤三草酸合铁等；⑥柠檬酸亚铁的制备；⑦亚硝基过硫酸钾的制备；⑧葡萄糖酸锌的制备；⑨玻璃管（棒）的加工；⑩p 区元素化合物的性质；⑪d 区元素化合物的性质；⑫铬配合物的制备和分裂能的测定；⑬配合物与沉淀溶解平衡；⑭氧化-还原反应；⑮酸碱反应与缓冲溶液；⑯A 型沸石分子筛的制备；⑰碳酸氢钠晶体的制备；⑱化学气相沉积-低维材料的仿真合成与表征等。

其中，实验①包括实验室安全基本知识、化学品取用、突发及应急事件处理、气瓶的使用四大模块，让学生在进入实验室前学习安全知识，通过3D 动画进行情景式消防实战演练，避免学生实地操作危险，使其掌握必备的消防安全知识，在“moolsnet”中考试通过后方可进入实验室。与传统教学模式相比，学生进入实验室后已基本掌握实验室安全基本知识和消防安全知识，自觉遵守实验秩序，规避风险，实验操作规范，应急能力提升，试验有条不紊，实践效果非常好。

实验⑨⑩⑪⑱等因实验条件限制在实验室无法开展，通过仿真实验让学生利用虚拟平台演示实验内容，开阔眼界，激发兴趣，弥补了实验教学短板。

实验②③④⑤⑫⑬⑭⑮等配套教学大纲基本实验内容，让学生自主预习并进行仿真演示，提高课堂实验操作效率，提升学习效果。

3）建立科学的实验课程评价体系

利用手机客户端微信平台，对线上签到、测试、虚拟仿真，线下实践操作，实验报告总结各个模块的学时及考核比重进行合理分配，建立一套完整的线上线下实验课评价体系。

3 主要解决的实验教学问题

在互联网+背景下，这种线上线下虚实结合的混合式多元化无机化学实验教学模式，顺应时代发展潮流，解决了很多传统实验教学问题。

1）利用雨课堂、腾讯会议等慕课资源，结合 “moolsnet”及“Mlabs”进行线上线下虚实结合的实验教学模式使学生身临其境，利用手机移动端反复演练实验操作、不受时间地点限制，符合学生泛在化的学习习惯，与传统实验教学相比具有明显优势。

2）线上的预习、测试、虚拟仿真练习为线下实践操作奠定了基础，节省了教学演示时间，使实践操作环节更准确，学习效果显著提升。

3）将易燃易爆、无水无氧、毒性大，难操作类实验项目搬进学生手机移动端，不仅解决了因实验室条件限制无法开设的问题，而且丰富了实验内容，开阔了学生视野，弥补实验教学短板，避免了实际操作的危险。

4）“游戏闯关式”虚拟仿真练习模式，画面生动，形式新颖，激发好奇心的同时培养了学生求知探索和自主学习的能力。

5）对签到、测试、虚拟仿真、总结报告，实践操作五大模块的学时及考核比重进行合理分配，建立了一套完整的线上线下的无机化学实验课程评价体系，相比传统考核方法更科学、更可靠。

6）新型实验教学模式使实验教学内容更加丰满、涵盖更广泛，培养学生自主学习能力，提高人才培养质量，同时降低教育成本，达到优质资源共享的目的。

4 多元化实验教学模式的特色与创新

无机化学实验课程采用线上与线下，虚拟与实践相结合的多元化实验教学模式，将互联网资源引入实验教学，达到优质资源共享，丰富了教学形式与内容，构建特色实验教学体系。同时，借助电子科学信息化技术，构建开放式、共享式、信息化移动实验学习平台，实现教学手段多元化、信息化[4-5]。同时，节省教学资源，实践效果非常好。

在学生方面，多元化教学模式让学生感受更立体，“游戏闯关式”操作模式内容生动，形式新颖，扩展性强，从根本上解决传统实验课程形式枯燥、内容老套、时间受限等问题，与以往相比，学生学习化学实验的热情更高涨；在实际操作中，更规范，更快速，对实验的掌握更好。

在教师方面，取代了手动签到、课前小考、手动评阅、反复讲解演示等环节，将教师从传统的教学方式中解放出来，将更多的精力投入到实验教学研究中。

在考核方面，对线上线下虚拟实践中的签到、测试、虚拟、报告、操作各个模块进行合理分配，构建模块化、任务化、智能化实验考核评价体系，实时、科学、公正，激发学生学习兴趣和积极性。与传统考核相比，更全面、更公平、更科学。

在教学资源利用方面，减少了药品的浪费、仪器的磨损、教师的反复讲解演示、节省了教学时间及教学资源。

教学内容方面，将实际教学中难开展的实验项目搬进学生手机移动端，比如化学气相沉积-低维材料的仿真合成与表征等易燃易爆、毒性较大，操作难度高的实验，不仅开阔视野，而且更经济，更安全，同时补齐实践教学短板，提高学生自主学习和科研探索能力，促进学生综合素质和个性发展，提升人才培养的质量。

教学形式方面，推行自主、合作、研讨等形式新颖的个性化学习模式，借助慕课、论坛等资源，将线下实地讨论拓展为线上实时讨论，对知识点、操作点、技能点进行有益的探讨，构建互动讨论式实验学习模式，培养学生发现问题解决问题的能力。

同时，坚持以提高人才培养质量为核心，深化教育教学改革，注重课程思政建设，理论联系实践，突出实践性和创新性；坚持示范引领，重在应用推广，推进提高人才培养质量。

5 多元化实验教学模式的推广应用

这种新型线上线下虚实结合的混合式多元化实验教学模式在我校理科各学院的实验教学中开展实施，有2a 的时间，涉及我院2017级、2018级、2019级化学类专业及环境、生命、制药、轻产等其他理科各专业，约1000名学生共同参与，在线测评10000人次。疫情以来，为了响应教育部“停课不停教，停课不停学”的号召，我院实验教学中心一共开设了28个虚拟实验，涵盖有机化学、分析化学、无机化学、物理化学和综合化学在内的课程重点实验。这些虚拟实验内容丰富，从化学实验的基础操作到大型仪器的使用，实验大纲所需操作训练皆可满足。

6 多元化实验教学模式的改革意义

这种“线上+线下+虚拟仿真”的混合式多元化实验教学模式顺应时代发展潮流，充分利用互联网资源，丰富了教学内容与形式，激发了学生对于实验课程的学习兴趣和热情，开阔了学生视野，培养了学生自主学习和探索能力，大大地提高了人才培养质量，解放了教师的双手，降低了实验教学成本，充分共享优质资源，使实验课更生动、更有趣、更丰富。此外，建立了科学地化学实验课程模块化、量化考核评价体系。在理科各专业的化学实验课程中进行广泛推广，实验教学效果显著提升，得到老师和学生的一致好评。