現代科技產品沖擊下的化學實驗教學策略探析

南米娜 周紅艷 李茜

摘 要：現代科技產品的普及對傳統校園生活與教學產生了顯著影響。文章從現代科技產品對學校教育的影響出發，提出了現代科技產品沖擊下的化學實驗教學策略，并分析了其實驗教學效果及前景。

關鍵詞：化學；實驗教學；策略

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2016）11-0025-03

在科技迅猛發展的今天，如果走進大學課堂，你會發現與過去十年完全不同的場景：紙質的筆記本、教科書、打印講義這些傳統教學工具正悄然淡出課堂，智能手機、平板電腦和電子閱讀器則大有取而代之的趨勢。究其原因，首先，大學生由于其年齡和知識結構的特點對新科技的接受度和掌握能力遠遠強于其他人群。其次，現代科技產品的功能更多體現在大眾娛樂這一方

面，這對大學生而言顯然具有強烈的吸引力。最后，隨著科技水平的提高、家庭收入的增加、學生消費心理欲望的增強，電子產品在校園的普及和快速的更新換代已經成為普遍現象。因此，智能手機、平板電腦和電子閱讀器等科技產品挺進教育領域，改變傳統教與學的模式也成了必然趨勢。

化學實驗作為化學學科的重要組成部分，是化學科學、化學研究、化學工業發展的基礎，其課程特點在于對學生動手能力的嚴格要求和實驗操作能力的強調，新興的科技產品對豐富化學實驗教學的模式提供了可能。反之，實驗教學如果一直維持傳統模式止步不前，不與現代科技接軌，那么學科的發展與先進性必然受到影響。就教學角度而言，傳統的教學方式正在逐漸失去對學生的吸引力，已經無法激起學生的學習興趣。因此，如何將現代科技引入化學實驗課堂，利用現代科技產品為課程服務成為當前迫切需要思考和解決的問題。自2013年以來，甘肅農業大學理學院利用兩年多的時間，通過將平行多組化學專業實驗分為傳統教學組和科技產品輔助教學組進行比較研究，得出了一些具有建設性的分析結論和研究成果。

一、現代科技產品對學校教育的影響

當前，大學生群體中電子產品的普及率越來越高，像手機、電腦、電子閱讀器深受廣大青年學生的歡迎，根據相關調查數據，手機和電腦的受歡迎程度位居前兩位。目前，智能手機在大學校園幾乎是人手一部，尤其在近兩年其持有率的增長速度驚人。關于電腦使用情況的調查顯示，近六成學生擁有個人電腦，特別是對新生來說，電腦已經成為入學的必備“家當”之一。其中部分新生更是在入校時就已持有智能手機、電腦等多種電子產品。低年級學生的電子產品擁有率高于高年級，從另一側面表明電子產品的持有率會持續走高，而現代科技產品功能的日益強大也會進一步加劇其在校園的普及。

現代科技產品尤其是便攜式電子設備之所以受到廣大學生群體的青睞，首先是因為其豐富的終端功能和多樣化的應用程序可以極大滿足學生群體的多樣需求，比如蘋果公司生產的平板電腦產品iPad，它已經不僅僅是一種娛樂工具，更是一項學生生活的應用工具，我們可以通過它進行視頻通話、網上購物、瀏覽閱讀，甚至可以對一些其他的電子產品實現智能控制，當然，它也可以作為一種教學的輔助工具。其次，廣泛覆蓋的校園無線網絡為各類電子設備的推廣提供了寬闊的信息高速公路，各類電子產品通過網絡連接到一起，拉近了學生之間的距離，也為師生之間提供了良好的信息交互平臺。最后，依據通信電子行業的摩爾定律，產品的性能越來越好，功能越來越豐富，而售價卻越來越低廉，這促使各類電子產品風靡校園，同時，其也為依托電子產品進行深度輔助教學的嘗試提供了可能。

當然，電子設備的普及對校園生活和文化產生了巨大的影響。長期生活在智能手機等電子設備充斥的環境中，當代大學生的學習、生活和思想行為產生了諸多變化，由此衍生出他們對手機、網絡的依賴。從生活角度而言，大部分使用手機等電子設備的學生睡眠時間減少、健康狀況變差、人際交往能力減弱；從學習角度而言，主動學習的積極性降低，過分依賴網絡導致自主思考問題的能力下降；就教學角度而言，上課時間玩手機的學生比例上升，與教師的交流減少，嚴重影響了教學效果。如果能對這些現代科技產品加以利用，一方面引導學生對其用途從娛樂轉向學習；另一方面利用這些科技產品來激發學生的學習興趣，有效改善目前的教學狀況將成為可能。

我們對甘肅農業大學理學院抽出的320名學生就此問題開展了問卷調查，76%的學生表示，如果沒有借

助于各類現代電子產品及在線通信工具，他們將難以進入最佳的學習狀態。這些依賴主要體現在：近80% 的學生會利用電子郵件與指導教師進行溝通交流，主要通過平板電腦、便攜式電腦以及智能手機上的應用程序實現。71%的學生利用電子閱讀器瀏覽學習指導教師發送的各類教學文檔。87% 的學生會利用電子設備開展與教學內容相關的展示。這項調查充分說明有效利用現代科技產品輔助教學具有良好的現實基礎和廣闊的發展前景。

二、現代科技產品沖擊下化學實驗教學策略

相比其他理論課程而言，化學實驗的課程特點決定了它能夠更好地發揮電子設備的輔助教學功能。甘肅農業大學理學院經過對比發現，通過引入多種手段對現有的課堂教學模式、課后評價模式、預習和復習模式進行改善，能夠更好地激發學生的學習興趣，增加其對課程的重視度，提升學生的動手能力、發現及解決問題的能力和創新能力。

（一）充分應用實驗檢測、數據處理等軟件

分析化學實驗、物理化學實驗、儀器分析實驗及大部分專業化學實驗課程往往包含大量的數據記錄、作圖、數據處理等內容，目前，這些工作都是用紙質的實驗報告完成。而在涉及大型化學儀器的使用時，其數據的記錄和處理則都需要在電腦上完成，這就要求學生在基礎實驗課程的學習中具備熟練使用各類實驗檢測和數據處理的相關軟件的能力。Excel、Origin等數據處理和作圖軟件使用方便，具有快速、高效、準確的特點，可以很好地提高學習效率。而電腦、平板電腦、智能手機等電子產品都可以安裝類似的軟件來輔助實驗檢測和數據分析。尤其是智能手機，其除了具備常用的通信功能還具備數據處理及存儲功能，加之攜帶方便，如果將其引入實驗課堂，再結合傳統的檢測、計算和作圖方法，那么學生的綜合實驗能力會得到全面鍛煉，學科的先進性能夠得以充分體現，學生學習的積極性也會隨之提高。

以“強酸強堿反應摩爾焓變的測定”為例，實驗內容包括用秒表計時、測定溫度、數據記錄、數據處理等。實驗中學生用秒表計時，將實驗數據記錄在紙質表格中，借助計算器計算數據，這樣的方式雖然可以鍛煉學生的思維和動手能力，但是準確度欠缺。為了提高實驗效率和實驗的準確度，我們在保持傳統方式的同時增加了利用智能手機輔助完成實驗的內容。一部智能手機集成了秒表、作圖、計算器、數據記錄等多種功能，實驗中先用手機秒表功能確定時間，數據記錄可以借助智能手機上的Excel等數據處理軟件完成，除了利用手機科學計算器解決數據計算，還能夠使用Excel的公式編輯器來計算中和熱的數值，這樣獲得結果更加快速、準確。之后通過對比傳統和引入智能手機后的實驗結果，分析實驗誤差，學生能在第一時間內依據對比結果自查實驗過程，修正計算錯誤和遺漏。除了秒表功能，很多智能手機具備溫度、濕度和壓力等多種類型的傳感器，為學生完成自主設計性實驗提供工具支持[1]。利用下載安裝的作圖軟件、常用化學常數表和在線化學數據庫等多種應用程序，結合傳統實驗教學和檢測、數據分析手段，既發揮了傳統教學模式的優勢，也提高了實驗效率和數據的準確性，培養了學生自主發現和解決問題的能力。

（二）廣泛利用通信軟件

目前，大多數電子產品都安裝了QQ、微信等多種即時通信軟件，既能夠實現信息的即時傳播，發送文本、圖片、語音和視頻文件，還支持多人實時對講[2]?；瘜W實驗課每組實驗的學生人數在15—30人之間，這樣的人數規模建立微信群和QQ群便于教師管理、減少無效信息。在建立“群”后，很多和教學相關的內容可以快速發布給學生，從而有效加強師生間的交流、隨時解決學生存在的問題。

通過QQ、微信等即時通信軟件，課前任課教師將下次實驗的重點、難點以及需要學生自己準備的工具提前在群內發布。學生則可以及時反映個人問題，比如請假等，教師則能第一時間通知學生補做實驗的時間、地點。如果下節課內容中有重點、難點操作，教師可以將視頻短片、幻燈片、教學圖片或語音片段提前發給學生，有效幫助學生在課堂上快速理解實驗相關內容，掌握實驗操作技能，統一規范實驗操作。傳統課堂限制學生使用手機，而在具體實驗過程中發現，在不影響正常實驗課秩序的情況下，如果允許學生對部分實驗步驟和實驗現象拍照，可以有效提高學生的學習積極性和對實驗結果準確性的要求。課后，鼓勵學生將所拍攝的結果發布在微信朋友圈或者QQ空間，這樣增強了學生實驗的自信心，同時，也給學生家長提供了學校相關學習內容和進程的資訊。鑒于實驗課過程中教師無法時時關注到每一個學生的實驗操作過程，通過學生發布的照片可以更加直觀地了解學生的操作水平和實驗中出現的問題與錯誤，及時反饋意見給學生。學生也能清晰地理解教師的反饋，在今后的實驗中糾正錯誤手法和動作，進一步規范實驗操作。對于學生普遍存在的問題，利用微信等工具和全組同學討論，引導學生自己發現問題并解決問題?？傊?，通信類軟件的使用明顯增強了學生的實驗興趣和對課程的重視，師生間的交流和了解增多，課堂氣氛活躍。此外，課程中遇到的問題能及時得到解決，學生實驗操作得以規范，自主發現、解決問題的能力提高明顯。

（三）發揮電子版實驗報告的自用

電子產品的普及同樣影響著教師的授課方式，在作業形式方面表現尤為突出。盡管緩慢但是不可否認的是紙質作業正在不斷減少，電子版作業則逐漸取代傳統的作業方式。電子版作業的優勢在于提交作業變得方便快捷，作業的完成形式和內容多樣化，但是電子版作業也存在弊端，抄作業會更加便利，學生過多依賴網絡完成作業，缺乏獨立思考?；瘜W實驗報告冊作為評價學生實驗能力的一種重要手段，需要揚長避短，將電子版作業與紙質報告冊結合起來作為一種全新的評價方式來更加全面地了解和判斷學生的實驗過程與實驗結果。

這種全新的評價方式中，紙質報告冊內容依然依照傳統模式，主要包括實驗目的、實驗原理、實驗步驟（內容）、數據記錄、實驗結果與數據處理等。紙質實驗報告主要幫助學生復習實驗的內容和過程，訓練學生傳統數據記錄和數據處理的技能。電子版實驗報告冊為了避免作業壓力過重，實驗目的、實驗原理、實驗步驟等內容不再累述，學生整個實驗過程以課中拍攝實驗現象和重點操作的照片或者小視頻為主，為了防止個別學生借用別人的實驗現象，在第一節課開始前任課教師對每位學生的實驗儀器做個性化標記，這樣就能保證后期照片的真實性。數據記錄、作圖、數據計算依托Excel 等軟件完成，最后將以上照片、數據處理等內容整理為word或者幻燈片發給教師。在接收學生的兩種版本報告冊后，通過電子版作業學生實驗操作過程直觀地呈現給任課教師，操作的失誤、無意識動作、不規范的手法都會在一定程度上反映出來，教師對每個學生的實驗操作能力有了比較明確的掌握，之后的課堂上教師可以重點糾正個別學生的錯誤操作，規范其實驗動作。教師通過對比兩種報告冊的數據處理與結果討論部分，能夠全面考查學生實驗結果分析的準確性，這樣就能有效避免單一依靠紙質實驗報告冊評價學生實驗能力的片面性。此外，在作業完成過程中學生的主觀能動性被充分發揮，能更好地掌握實驗知識和技能，課堂教學效果隨之提高。

（四）豐富視頻資料

各類視頻播放器已經成為電腦、手機、平板電腦的必備軟件之一，相比文字視頻文件，其體現的內容更加形象直觀，更容易理解。甘肅農業大學理學院制作的實驗微課，網絡共享的實驗視頻，學生制作的實驗視頻等多種優秀的視頻學習資料不但可以用于學生實驗課的預習、復習，更能在學生完成畢業論文和團隊合作進行科研訓練時為其提供完備的資料。

傳統的預習與復習方式都以教科書為依托，因為化學實驗課程有較強的專業性，在書寫預習報告和考前復習時，學生發現很多文字表述晦澀難懂，逐漸從主動地理解學習轉變為機械地抄寫背誦。視頻文件中將具體的文字以實際操作演示的形式呈現，形象生動便于學生理解。而在眾多視頻資源中，由甘肅農業大學授課教師親自錄制完成的實驗微課在學生中反響良好。由于是針對甘肅農業大學學生的，教師對學生的實際能力和實驗課具體情況比較了解，所制作的微課更加具有針對性，難易程度適中，與甘肅農業大學實驗課程內容吻合度高，更加貼近實際教學，受到學生的歡迎。

傳統實驗考察，以實驗操作考察和考試為主，在此基礎上增設學生制作實驗操作視頻的考察既可以豐富評價方式也能為今后教學提供教學資料。教師給定題目和范圍后，由學生根據要求分小組自行錄制實驗操作視頻。學生完成的視頻資料中，教師可以篩選優秀視頻作為來年的教學資料，也可以篩選出學生實驗操作中出現的問題和錯誤的視頻來提示學生避免出現同樣的問題。這些來自學生自己的實驗視頻，可以很好地增強學生實驗的自信心，也可以在有錯誤操作的視頻中發現問題，加以避免。視頻資料的使用降低了實驗操作的難度，學生實驗操作技能和自主學習能力得到普遍提高，學習熱情也明顯提升。

三、化學實驗教學的效果及前景

為了研究多種現代科技產品輔助化學實驗教學的效果，甘肅農業大學理學院通過兩年多的時間，將平行多組化學專業實驗分為傳統教學組和引入電子產品的創新組進行比較研究。對比發現，傳統組的學生與教師的交流較少，對實驗課的興趣和重視度不高，部分學生實驗操作不規范，存在“混學分”的現象。由于使用了通信軟件，創新組的學生和教師間的距離感大大縮減，學生敢于和教師交流，教師也通過這類軟件增加了對學生性格特點的了解，做到了更好的因材施教。為了檢驗兩組學生的實驗能力，在實驗課程結束后選擇不同組的學生參加教師科研小組。走訪科研小組指導教師得出的結果顯示，引入電子產品組學生的能力提高明顯，主要體現在數據處理軟件的使用，對實驗結果的對比研究分析，與教師和小組其他年級同學的交流能力等方面。

雖然很難想象未來的教學完全由實體教室轉移到手機和電腦屏幕上去，但以目前的形勢看，由現代科技產品參與的教學模式無疑會是未來教育的一個發展趨勢，至少會是當前教育形式的一個補充和延伸。如果應用得當，這些科技產品所具備的豐富軟件不但能滿足學生的多樣需求，更能成為輔助教學的優秀工具，為未來的教育行業的發展提供有力的幫助。

參考文獻：

[1]艾倫，興喬.身邊的實驗教學裝備——智能手機[J].中 國教育技術裝備，2014，（12）.

[2]紀家濤，韓慶奇，劉安安等.論微信在動物外科教學中的 作用[J].西北醫學教育，2013，（2）.