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无机化学实验教学中混合式教学的初步探索分析
摘要：本论文讨论了通过改革教学模式，在无机化学实验教学过程中引入虚拟仿真化学实验平台，通过线上线下相结合的教学模式进行授课，并制定科学、合理的课程考核评分方法，提高课程的教学质量，激发学生的学习兴趣，提高学生的实验技能，培养学生勤于思考、独立思考的学习习惯。
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2020年初，一场突如其来的新型肺炎疫情扰乱了人们的正常生活，也迫使全国的学校延迟开学。教育部要求各高校在2020年春季学期“停课不停学、停课不停教”，网络线上教学成为特殊时期的唯一选择。不同类型课程的线上线下混合教学模式改革成为一个亟需实践和探索的新课题。
无机化学是很多高校化学化工专业新生入学后的第一门必修课，也是化学学科的重要基础课。无机化学实验，是“无机化学”课程的重要组成部分，是培养学生实验技能以及分析问题、解决问题能力的重要手段[1]。无机化学实验是化学学科一门重要的专业实践性课程，这门课的学习有利于巩固专业基础知识，培养规范实验基本技能，也为其他实验课的学习打下基础。因此，无机化学实验课程的教学质量和效果直接影响大一学生系统实验方法的学习和实验技能的培养。
在新冠疫情时期，作者采用虚拟仿真实验平台作为线上教学方式，学院实验室作为线下教学方式，以两者相结合的混合模式进行了《无机化学实验》课程教学实践和探索，期望把线上学习的优势和传统学习方式的优势结合起来[2]，优化教学效果，教会学生独立思考，从而培养出符合社会发展需要的、具有创新性的综合型高素质人才。
1、当前教学中存在的主要问题
《无机化学实验》是一门基础化学实践性课程，不能只靠记忆和模仿，而必须通过思考、讨论及实践研究才能学好[3]。传统的无机化学实验课程教学模式单一。教师按实验教材规定的内容讲课，将实验原理、实验步骤、实验结果一一列出，学生听课，按规定的实验内容“照方抓药”，做实验时仅动手不动脑，不细心观察，不仔细分析。这种单一的教学模式不利于学生实验和创新能力的培养，学生通常被动地接受教师灌输的知识，甚至不认真听讲，无法激发学生的学习兴趣，很难培养学生独立思考的能力和主动探索的精神。
此外，由于无机化学学科本身性质的特殊性，进行无机化学实验的同时不可避免地伴随着气体、液体或沉淀的生成，例如化学反应速率和化学平衡测定、沉淀反应、氯化钠提纯、混合金属离子的鉴别等实验会产生二氧化硫、二氧化氮，硫化氢、氯气等有毒气体，银镜反应、铵根离子鉴定等实验会产生含银、汞、铬等重金属废液。实验过程中产生的“三废”(废气、废渣、废液)若不妥善处理不仅会对人体造成伤害，也将严重污染校园环境。因此，有必要对无机化学实验课程教学进行加强和改进，优化课堂结构，丰富课程内容，使学生享有绿色化学、安全化学、趣味化学的实验体验。
2、混合教学模式的实践
时代的进步带来科学技术的繁荣，实验技术和教材更新也在不断地向前发展，虚拟仿真实验平台利用计算机固有的形色动画及富有情趣和吸引力的优势，可以使理论知识形象化、具体化，激发学生对无机化学实验学习的积极性和主动性，给予学生更多的自主性和灵活性，有利于学生感知、理解、和记忆知识，提高学生掌握新技术、新方法的能力[5]。
在预习阶段，主要进行平台活动。疫情时期学生无法回校，在家时可以首先通过网络虚拟仿真实验平台进行无机化学实验的预习，对实验原理、实验方法、实验现象等有了一定的了解。虚拟仿真实验平台包含无机化学实验基本操作、基本仪器使用、元素性质检验、物质制备等内容，例如：玻璃仪器的介绍；试剂的取用；加热的方法；量筒和吸量管的使用；结晶与蒸发；滴定管的使用等操作，学生都可以在平台上操作练习，通过鼠标点击相应的仪器或药品完成实验，学习正确的操作方法，从而熟悉实验过程，加深印象，提高预习效果，为在真实的实验室完成实验打下良好的基础。此外，一些有毒有害不能在实验室操作的实验也可以通过虚拟实验平台进行观看，将理论的知识形象化，使学生能够清晰明了地掌握实验要点[6]。
在回校开始正常的实验课后，教师可以转换角色，以学生为主体授课，引导学生掌握实验的原理和方法。课堂可采用问答方式进行，由学生简要讲述本次实验的原理、实验方法和步骤，再针对学生的回答指出其不当之处，并强调此次实验应注意的问题。例如硫酸铜的合成实验，针对实验原理，教师可提问：为什么五水合硫酸铜晶体不能由铜和硫酸直接反应制取？采用双氧水作氧化剂相比其他氧化剂有什么优点？浓缩结晶时能否直接用酒精灯加热？为什么？再如硫酸亚铁铵的制备，既要避免Fe(Ⅱ)的水解，又要避免其氧化，应该如何选择实验条件?如何提高产品的产量、质量和效率？采取师生互动的授课方式，引导学生在实验过程中进行有目的的思考，充分调动学生的学习积极性和好奇心，提高学习效果。通过优化课堂结构，教师可以把注意力更加侧重于启发学生用无机化学的理论知识去分析实验原理，增强学生对实验原理的理解能力，培养其发现问题、分析问题、解决问题的能力。
在课后书写实验报告阶段，学生可以根据个人的实验现象、实验结果等具体情况，以自己的理解去对分析实验结果，完成对实验内容更全面的学习和理解。此外，教师还组建了无机化学实验课程QQ群进行课后答疑和学习资料分享，为学生提供一个跨时间、跨地域的互动交流平台，解答学生在虚拟仿真实验平台预习过程中遇到的问题，同时也帮助教师实时了解学生的学习需求，及时解答反馈信息。通过课下的互动，使学生由被动的知识接受者转变成主动的问题探究者和问题解决者，培养学生独立思考的能力，锻炼学生的探索性和创造性。
3、混合教学模式的考核探索
采用混合教学模式后，需要改革无机化学实验课程的考核方法，以全面、公正、客观地反映学生的学习情况[5]。通过对学生进行科学、有效的考核，培养学生基本实验技能和创新能力，激发学生对科学研究的学习兴趣，鼓励学生利用课余时间参加到老师课题组里锻炼，实现以科研促进教学的目的。
无机化学实验课程考核的内容包括：基本理论知识、基本实验技能和综合创新能力。经过讨论和研究，课程总成绩由平时实验成绩(70%)和期末考核成绩(30%)组成。平时实验成绩(满分100)由考勤(10分)、虚拟仿真实验平台学习(20分)、预习报告(10分)、实验操作(30分)和实验报告(30分)组成。虚拟仿真实验平台学习考核包括学生登录次数、登录总时长、累计实验次数、最终考核等。仿真平台最终考核工作由教师出题，学生在PC端答题，设置题库数量较大，并要求学生在规定时间内答题，防止学生互相抄袭行为。期末考核包括笔试(50%)和操作(50%)两部分，笔试为闭卷考试，考题范围包括实验的基本原理、实验现象以及课后思考题。实验操作考核为设计实验，考核对学生的综合实验技能。要求学生运用已学过的理论知识和实验方法，设计适宜实验方案，并独立完成实验，在规定时间内完成并当场上交实验报告，最后根据学生实验操作是否规范、实验结果是否正确两个方面综合评分。这样的实验考核办法具有一定的合理性和科学性，既能够督促学生重视虚拟仿真实验平台的学习，又可以使学生重视平时的实验训练，培养学生规范的实验技能和书写实验报告的能力。
4、结语
通过本学期的教学改革与实践探索，学生对无机化学实验课的学习积极性显著提高，学生学习兴趣和主动性显著增强，由被动接受实验任务向积极参与实验，认真分析实验结果转变，对理论知识的掌握也明显提高。
后疫情时代，通过转变传统的教学理念和教学方法，采用线上线下混合模式教学，无机化学实验教学能够更加高效的开展，有利于充分调动学生学习主动性，激活潜力，培养学生的创新能力和创新意识。
参考文献：
[1]张金彦,蓝平,廖安平.微课下的高校化学教学改革[J].广东化工,2017,044(002):124.
[2]何克抗.从BlendingLearning看教育技术理论的新发展[J].国家行政学院学报,2005,3(9):10-18.
[3]高文秀,王集思,任红,等.“互联网+”模式下无机化学实验课程改革研究[J].山东化工,2019,48(02):181-182.
[4]杨昱,徐雅琴,杨玉玲,等.无机化学仿真虚拟实验室构建和实现方法研究[J].高等农业教育,2011(3):50-52.
[5]杨晓娜,孙佳,张晖.浅谈虚拟仿真实验在化学教学中的辅助作用[J].时代教育,2015(23):196,198.
[6]杨津,段中余,杨春,等.无机化学实验教学的探索与实践[J].广东化工,2011,38(8):233-234.
秦玉梅,沈星灿.混合式教学在无机化学实验教学中的初步探索与实践[J].广东化工,2020,47(15):188+203.
基金:2018~2020年度广西本科高校特色专业及实验实训教学基地(中心)建设项目(发文号:桂教高教[2018]52号).
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多孔材料广泛应用于过滤、分离、纯化、萃取、冷却、干燥和催化等领域，包括材料科学、工程、力学、地球科学和生物学等。沸石、黏土、陶瓷和木炭等许多常见的物质都是重要的多孔材料，其主要特征就是相互连通和永久性的孔道。沸石是在无机化学领域应用非常广泛的材料之一，作为一种具有很大商业价值的材料，它在气体分离和工业催化等领域有非常重要的应用。
2024-11-13
无机化学课程在高校化学的课堂教学中第一门公共基础课程,对于理工科学科,尤其是食品酿造学科的本科应用技术型大学,无机化学实验课程是一门必修基础课程[1]。对于公共基础课程存在着学生层次不同,内容设置单一和、专业特色不明显以及评价体系难以量化,不能充分发挥实验课程优势,难以激发学生积极性和主动性,不能很好引导学生将理论知识与实践充分结合[2]。
2020-09-15
本文将“雨课堂”与《无机及分析化学》课程相融合，通过“雨课堂”这个有效的教学平台实现了优秀教育资源的共享，使教师与学生展开了有效的课前、课中和课后互动，提升课程的教学效果，使学生能够扎实的掌握《无机及分析化学》的基础知识，为后续课程的学习提高有力的保障。
2020-09-09
基于《无机及分析化学》理论课程开设的《无机及分析化学实验》旨在加深学生对无机及分析化学基本理论的理解，更系统地学习、理解无机化学与分析化学实验的基本知识、基本操作和基本技能，养成严谨的、实事求是的科学态度，初步掌握实验研究的方法，为学习后续课程和将来从事实际工作打下良好的基础[1,2]。
2020-09-09
半导体光催化技术因其仅利用太阳能作为能源来降解污染物而被认为是一种很有前途的解决环境污染问题的技术。尽管人们对TiO2、ZnO和WO3等半导体做了大量研究，但这些半导体的光催化效率仍低于商业化所需的效率。限制效率的因素包括：(1)对太阳光不能完全吸收利用；(2)催化剂的稳定性差；(3)快速的电子-空穴复合速率；(4)缓慢的表面氧化还原反应速率。
2020-09-05
在过去的30年中，锂离子电池已广泛应用于便携式电子设备当中，并在近年来扩展到大型储能电站和电动汽车等应用领域。但是，锂离子电池在这些新的应用场景中需要在能量密度、安全性和使用寿命上满足更高的要求。石墨类碳材料作为最常见的商业化的负极材料，其较低的嵌锂电位会导致电池负极表面析锂现象的产生，从而给电池带来安全上的隐患；同时，石墨材料较低的比容量也限制了电池能量密度的进一步提高。
2020-09-05
稀土配位聚合物的合成与性质研究是当前稀土配位化学研究的热点领域之一，这类配合物在光致发光、电致发光、荧光探针、磁性、吸附、催化等材料领域具有潜在的应用价值。铕和铽在稀土配合物发光材料方面是应用最多的2种元素，一方面这2种元素三价离子的发光处于可见光区，分别能发射三基色中的红色和绿色光；另一方面，使用它们作为配位中心离子时，理论上可得到内量子发光效率非常高的发光材料。
2020-09-05
金属配合物由于其独特组装结构，在催化剂、传感器、气体吸附、发光材料、抗癌药物和抗菌等方面都有潜在的应用价值，因此一直以来都受到广泛的关注。含有吡啶基团的酰腙Schiff碱化合物，由于吡啶环上的氮原子的亲核能力很强，酰腙Schiff碱化合物易与不同的过渡金属离子以不同的配位模式作用，组装成结构新颖的酰腙Schiff碱配合物。
2020-09-05
分子基发光材料因其易于分子裁剪、结构丰富、颜色可调、性能可控、制备简单、能耗低等优点，近年来已成为新材料研究领域中的热点之一，在光电、信息、环境乃至生命科学等诸多高新技术领域具有广泛应用。在分子基发光材料的开发和设计研究中，荧光量子产率的提升、发射光谱和荧光寿命的调控等是该领域的关注重点之一。在众多分子基发光材料中，氟硼配合物因其优异的发光性能备受关注。
2020-09-05
针对粉体MOF衍生材料存在制备工艺复杂、薄膜厚度难以控制等问题，我们通过液相外延分步生长法制备了一种金属有机框架薄膜(PIZA-1)，然后以其作牺牲模板，在惰性氛围中制备了一种CoSe2和N共掺杂的碳膜(CoSe2/N-CF)，并用作DSSC对电极，其具有制备简单、粘结力强、厚度可调等优势。系统表征了CoSe2/N-CF形貌特点、结构性质及电化学性能，并深入研究了不同厚度薄膜、CoSe2颗粒大小对DSSC的光伏性能的影响。
2020-09-05
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期刊名称：分析化学
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主管单位：中国科学院
主办单位：中国化学会,中国科学院长春应用化学研究所
出版地方：吉林
专业分类：化学
国际刊号：1872-2040
国内刊号：22-1125/O6
邮发代号：12-6
创刊时间：1972年
发行周期：月刊
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2020-08-27
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