慕课在无机化学实验教学中的应用

吴 璇，王 恬，祝琳翔，时爱菊*，牟少敏

(1.山东农业大学 化学与材料科学学院，山东 泰安 271000；
2.山东农业大学 信息科学与工程学院，山东 泰安 271000)

无机化学实验是为化学专业大学一年级新生开设的一门独立的实验课，旨在通过无机化学实验课的学习，培养学生基本的实验操作技能、良好的实验习惯和科学的思维方式，为专业课程的学习、进行科学研究以及从事相关实践工作奠定良好的基础。

慕课是21世纪兴起的一种开放式在线课程，是在互联网技术与教育相互结合下的产物[1]。2012年，多家公司与顶尖大学合作推出了Coursera、Edx、Udacity等全球性在线开放课程学习平台，MOOC开始在全球大规模兴起[2]。在国外慕课热的影响下，我国教育部在原有国家精品课程建设的基础上，启动精品开放课程建设工作。经过建设，由国内高校和企业搭建的多家慕课平台正式运营。2013年Edx宣布新增15所高校的在线课程项目，我国的北京大学、清华大学名列其中[3]。同年，上海交通大学、复旦大学相继宣布加盟全球最大在线课程联盟Coursera。在这之后，国内的各类慕课平台应运而生，慕课教学成为当今教育界最常用的辅助手段。但是，在慕课中理论类课程占大部分，而实验应用型课程因其特殊性所占比例较少，对提高学生的实验操作能力存在一定限制。因此，将无机化学实验教学与慕课进行有效结合，有利于发挥学生的创造性思维和主观能动性，提高学生的实验技能，能有效提高实验课程教学质量。

1.1 学生的实验操作能力不足

无机化学实验是化学专业的一门基础实验课，对掌握无机化学的实验理论和基础知识起到重要的作用，无机化学实验的教学效果将直接影响后续分析化学、有机化学和物理化学课程的学习。在实践过程中发现，学生普遍存在实验技能差、动手能力弱等问题，尤其是遇到现象复杂、试剂种类多的元素化学实验，大部分学生对实验现象的理解仅限于理论，实际操作体验不足，对无机化学实验存在畏难情绪，不敢动手操作。由于学生缺少主观能动性，其实验操作能力得不到很好的培养，导致部分学生因实验操作不当而引发仪器损坏、试剂浪费、实验失败、实验数据不真实等问题。

1.2 新冠疫情影响实验课程的开设

受疫情影响，全国各大高校采取封闭式管理，线上教学成为应对新冠疫情影响的有力手段。针对理论课程，可以通过钉钉、腾讯课堂等线上平台进行课程的开设和正常讲授，然而实验课程的特殊性，无法像理论课程一样完全采用线上授课。实验教学是沟通理论与实践的桥梁，而无机化学实验是化学、环境科学、生命科学和药学等学科领域相关专业的必修实验课，在相关专业课程体系中占有重要地位。因此，通过慕课平台对无机化学实验进行教学，能够保障特殊时期的人才培养质量，做到“以学生为中心”“停课不停学”。

1.3 危险化学品使用数量多存在安全隐患

无机化学实验使用试剂种类多、成分复杂，涉及多种易制毒和易制爆的危险化学品，存在一定的危险性。化学品爆炸等安全事故的发生，将化学实验的安全问题提上一个新高度。无机化学性质实验中常用到氧化剂，使用不当会引起爆炸、燃烧等；
学生接触腐蚀性化学品的机会比较多，如浓硫酸等，有化学灼伤、中毒等安全隐患；
常用试剂如浓盐酸、氨水等或某些化学反应过程中挥发出刺激性或毒性气体，危害健康。另外，使用玻璃仪器、加热仪器以及用电、用火等方面也存在安全隐患。只有当学生对所做实验的流程熟悉，对危险化学品的性质和使用充分了解，对容易发生事故的问题引起足够重视，才能进入实验室进行操作，避免安全事故的发生。由此，慕课与无机化学实验的结合可以使部分危险性实验通过网络平台进行演示授课，能够实现实验教学安全化，降低实验过程的危害，有效避免因危险化学品使用不当对学生的人身安全造成威胁。

针对以上无机化学实验教学中所存在的问题，将无机化学实验以慕课的形式引入到教学实践中，不仅可以提高学生的实验操作技能，将实验教学从低效模式拉回到高效模式，而且还响应了疫情期间教育部“停课不停学”的要求，避免了线下实验存在的安全问题，提高了学生的实验技能。

“慕课”的发展给高等教育带来了巨大的变化，这既是挑战，也是机遇。由于疫情对教育教学带来种种限制，现在几乎每个院校都设有慕课教学平台，并且已有大量的慕课教学资源呈现在网络上，对当前的教育模式造成影响。本科无机化学实验中的元素性质实验偏多，所需试剂种类繁多,实验操作步骤复杂繁琐。疫情期间，学生可以通过慕课平台进行无机化学性质实验的自主学习；
复课之后，学生也可以通过慕课平台预先熟悉实验流程、操作要点和注意事项，从而减少课堂讲解时间，提高学生对实验的理解和掌握，也有利于学生将更多的时间用于实验操作,加深对实验的理解，提高实验技能。以无机化学实验中的元素化学实验为例，针对疫情期间高校无机化学实验教学的实际情况，结合慕课教学的现状及优势，对无机化学实验教学从以下几个方面进行实践。

2.1 无机化学实验视频的制作

慕课的核心要点是“微课程、小测验、实时解答、学习自由”，主要载体是约10 min的微视频。在视频制作过程中，教师对传统课堂上的重复内容进行删减，用简洁明了的语言对实验进行讲解，将传统课堂的45 min大大缩短为慕课视频的10～20 min。

2.2 利用慕课教学平台进行实验教学

慕课是网络教学，不受时间、地域的限制，具有较大灵活性。将慕课与无机化学实验课程结合，即使在疫情封校期间也可以让学生进行无机化学实验的自主学习。慕课平台设置签到模块、公共论坛、在线测验以及重难点强化、学习资源四大模块，与目前线下无机化学实验教学相比，“慕课”平台除了将实验以视频的形式呈现给学生，避免了实验的危险性，响应了疫情期间教育部“停课不停学”的号召，还增加了学生与老师之间的交流与互动，提高了实验教学质量。

教师利用消息发布通知学生进行实验预习，并在公共论坛发布将要开展的实验教学视频，后台会自动生成已完成学习任务的学生名单，并督促未完成预习的学生尽快完成，确保每个学生都能预习充分。在实验预习过程中，学生存在的一些疑问在公共论坛提问并进行讨论，实验教师在线答疑解惑。这样节省了教师在实验课上讲解的时间，提高了实验教学效率。同时，教师在学习资源模块发布帮助学生理解素材，增强学生的学习兴趣，提高学生实验课学习的主动性。在实验课上，教师通过签到模块记录学生的考勤情况，避免了传统课堂因点名而浪费时间的情况。在实验课后，教师于在线测验以及重难点强化模块发布实时小测验，学生提交之后后台自动进行批改打分，这一方面大大缩短了教师的工作量，另一方面也进一步巩固了学生对实验知识的掌握。

2.3 设置合理的考核形式

无机化学实验的考核方式要合理、得当，合理的考核方式不仅可以反映学生的综合能力，还可以提高学生学习的主动性。传统考核形式为：平时成绩(百分制)×70%+考试成绩(百分制)×30%=总成绩，学生在平时的实验中照搬实验课本，课下参考学生的实验现象完成实验报告，也能取得不错的平时成绩，达不到与分数相匹配的能力提升，因此，设置合理的考核形式显得尤为重要。

设置平时成绩占30%，实验操作成绩占40%，考试成绩占30%的比例，能够有效提高实验考核形式的合理性。其中平时成绩包括学生的预习报告、慕课视频的观看、实验报告、在线小测验成绩以及课堂表现等。例如，在公共论坛向老师请教问题越多的学生，教师可适当地提高该学生的平时成绩部分；
实验操作成绩取决于学生平时实验课的实验操作能力，学生可以通过慕课平台提前反复观看相关实验视频，了解实验的注意事项，增强对实验的理解能力和熟练程度，以提高实验操作成绩；
考试成绩由原来的学生提前知道实验内容改为考试现场随机抽签，并把课本中原有的实验改为设计性实验、探索性实验或综合性实验，于实验完成后现场提交实验报告。这种合理的考核形式既避免了学生实验报告的相互抄袭，又提高了学生的创新能力和逻辑思维能力，从而进一步提升了实验教学质量。

慕课平台与无机化学实验的结合有效提高了学生的实验操作能力，避免了化学实验本身存在的安全风险，克服了因新冠疫情影响无法进行线下实验教学的弊端。通过慕课平台上资源的学习，学生提前熟悉了操作流程、操作规范，对容易引起危险的实验引起重视，在线下实验中可以重点关注、避免安全事故的发生。先学习、预习再进行实验的方式增强了学生实验学习的主动性，提高了学生的基本实验操作技能。通过细化考核方式，使实验考核方式更加合理，有利于教师开展一些复杂的符合专业发展的实验项目，培养出实践能力强的专业人才。