与理论课相比,化学实验课程实行在线教学面临着更大的挑战。近年来,教育部重视虚拟仿真实验教学建设,批准建设了国家级虚拟仿真实验中心和国家级虚拟仿真实验教学项目,为实验课在线授课储备了高性能硬件设施和丰富的教学资源。
我校国家级化学虚拟仿真实验教学中心自2013年开始建设以来,搭建了“虚拟仿真实验教学平台”,并联合相关合作企业,共建共管,围绕四个主题,八个模块开发了80余个虚拟仿真实验项目,2018年虚实结合的教学体系荣获北京市高等教育教学成果一等奖,2019年中心设计开发的虚拟仿真实验教学项目被推荐参评国家级虚拟仿真示范项目,为开展实验课网上授课奠定了基础。
自新冠肺炎疫情发生以来,为了响应国家、教育部的号召,根据学校“延期开学不停课,多元教学保质量”的原则,中心高度重视实验课程在线教学,多次与实验课任课教师沟通,以确保发挥虚拟仿真实验教学的特点,保证学生居家学习并掌握化学实验基本知识的成效。
1. 三门实验课程率先启航,开创虚拟仿真实验+在线教学的新模式
中心经过深入研讨,决定公费师范生《中学化学实验及教学研究》、《化学测量与计算实验》以及公共选修课《生活化学实验及原理》率先开展网络授课,采用虚拟仿真实验教学平台+在线授课系统(企业微信的直播功能、会议功能,ClassIn,雨课堂等)相结合的模式。任课教师多次通过微信群讨论相关上课细节,力求使学生通过高效率的在线学习,弥补不能实地学习的不足,减少疫情造成的影响。
以《中学化学实验及教学研究》课程为例,在课程原计划上课之前的两周,孙根班、魏锐、侯国华和蒋福宾四位任课教师和课程助教就成立了微信群、虚拟仿真教学群,虚拟仿真实验操作答疑群等,就课程如何开展,教学模式以及虚拟仿真实验遇到的问题进行深入讨论,最后决定率先由孙根班、魏锐和侯国华三位教师开展实验课程虚拟仿真在线教学,蒋福宾教授实行延迟开学后再开放实验室,进行现场实验教学,以满足部分学生不具备网络、电脑的情况以及弥补虚拟实验的不足。经过精心准备,在线开展实验课程不仅没有耽误实验课的教学,还拓展了实验教学内容,实现了虚实结合的在线实验教学新模式。
2. 中心教师积极筹备,根据实验课程教学计划,结合虚拟仿真实验教学资源,丰富和拓展实验课程教学内容。
老师在讲实验:绪论;根据虚拟仿真实验教学实际介绍上课模式,布置任务;讲解安全实验操作规范;实验室注意事项,课程分组。
学生做实验:第一次课的实验内容为化学实验安全操作及应急处理、氯化钠溶液的蒸发结晶、粗盐中难溶性杂质的去除等。
总结讨论及模拟实验课堂教学:根据师范生培养要求,课程注重实验教学素养的提升,实验课最后将由学生代表进行课堂模拟教学,结合虚拟仿真实验操作时的录屏和知识讲解进行,切实培养学生的化学实验教学能力。
实现虚实结合,互为补充的实验教学新模式一直以来是北京师范大学化学虚拟仿真实验教学中心的工作重点,通过与合作企业深入合作,顺利实现了化学实验的线上教学,为今后的化学实验在线教学,推动实验教学的信息化奠定了基础,提供了切实的丰富经验。今后,中心计划在此基础上,进一步合作开发便于线上教学、贴近真实实验的虚拟仿真实验项目,通过在线教学平台开展教学,提高实验教学的开放性,普适性,拓展了实验教学在特殊环境和特殊形式下的教学形式,进一步实现资源共享,增强示范辐射作用。