互联网信息技术与高校化学实验教学深度融合的意蕴解读与路径探索

严霜 方红明

摘 要：化学实验教学是高校化学专业的重要培养环节，化学实验教学质量直接关系着化学专业学生的实验技能掌握水平，影响化学专业的人才培养。因此，改善化学实验教学在提高化学专业教学质量方面具有重要作用。实现互联网信息技术与高校化学实验教学的深度融合，不仅有助于化抽象为具体，使学生获得直观体验，还有助于突破时空局限，方便操作重复，更有助于提升学习反馈的及时性与准确性。因此，为了提升高校化学实验教学质量，各高校化学专业还需通过建设云平台，充分调动化学实验教学信息资源，结合互联网信息技术，重塑化学实验教学体系，依托大数据技术调整化学实验教学过程与管理，通过线上线下多渠道完善化学实验安全教育工作，实现互联网信息技术与高校化学实验教学的深度融合。

关键词：互联网信息技术;化学实验教学;高校教学;大数据技术

20世纪90年代以来，我国开始积极探索信息技术与课堂教学融合发展路径，但由于实验教学操作性强、实验影响因素较多，高校化学实验课程教学与信息技术的融合发展还需深入探究与实践。本研究结合武汉科技大学化学实验课程教学的创新发展经验，对信息技术与高校化学实验课程教学提出了可行性建议。

1    互联网信息技术与高校化学实验教学深度融合的积极作用

1.1  有助于化抽象为具体，使学生获得直观体验

在高校化学实验教学过程中，学生可以亲自动手完成实验，看到实验的真实现象，感知实验操作的全过程。但化学实验原理较为抽象，学生在理解上有困难，在实验中观察到的现象有时与教材中描述的不一致，进一步增加了实验教学的难度。因此，可以应用现代信息技术进行模拟实验和结果预测，有助于化抽象为具体，让学生对整个实验操作过程和实验原理有更立体、直观的认识。例如，在柱层析分离法实验中，部分同学不理解物质在硅胶上多次吸附、脱附的原理，可以运用Flash、Director等3D动画技术软件模仿出不同极性分子在硅膠颗粒中的吸附、脱附情况，甚至可以通过模拟帮助学生理解如何选择不同极性的溶剂以及柱层析分离法的原理和迁移应用。

1.2  有助于突破时空局限，方便重复操作

近年来，信息技术在高校实验教学中得到了广泛应用，不仅能打破时间与空间的限制，让师生通过互联网进行学习资料分享和学习互动，也能让学生借助互联网展开自主学习[1]。例如：Chemlab等软件可以模拟很多常规化学实验并解释其化学原理，如缓冲溶液原理、酸碱滴定、天平称量、原油的蒸馏、原电池反应等。教师可以借助此类软件提前录制实验教学视频、制作实验原理动画等教学产品，提前向学生展示;学生也可以通过查阅资料、在线观看视频、在线模拟实验等方式，了解实验原理、实验背景与安全操作，提前熟悉实验过程中可能出现的问题，并对实验失败的原因进行复习总结。鼓励学生在实验模拟平台上开展创新实验探究预演，然后在实验室进行探究和验证，提升实验教学的智能化程度，降低实验风险，减少实验产生的环境污染。

1.3  有助于提升学习反馈的及时性与准确性

在传统化学实验教学模式中，教师需要通过多次批改学生的实验预习与实验记录报告、现场反复观察学生实验操作情况，判断学生对实验原理和实验操作的掌握情况。受课堂时间等因素限制，教师不能全面地考察每一个学生对实验知识与技能的掌握情况。信息技术的参与不仅可以帮助学生提前做好实验预习和准备工作，也能帮助教师及时了解学生在实验预习和模拟过程中存在的问题，并及时作出相应的教学调整。

2    互联网信息技术与高校化学实验教学深度融合的意蕴解读

2.1  互联网信息技术与化学实验教学深度融合的内涵

信息技术教育活动的融合发展，本质是共同促进人的发展，二者融合的内涵主要体现人在教育发展中的特征差异。

（1）信息技术的融合提升了化学实验课程中学生的体验感。一方面，学生可以通过信息技术进行课前实验模拟和预习，了解实验原理和基本操作规程，提升学习兴趣;另一方面，学生也可以结合课前预习对现行的实验教学方案提出创新思路，并在课上与教师交流，提升实验学习体验感和成就感。

（2）信息技术的融合深化了教育“以人为本”的理念和人的全面发展理念。信息技术参与化学实验课程教学弥补了实验课堂知识与技能的不足，为教师和学生的个人发展提供了更多信息技术支持，促使学生在学习中真正成为自由的个体。

2.2  互联网信息技术与化学实验教学深度融合的特征

（1）学科性。最初，信息技术与教育的融合发展以广播电视为载体进行简单的视听教学，此后，逐步以“电化教育”为名发展成为一门独立的学科，并保持学科的内在统一性和连续性[2]。信息技术既是技术，也是一门完善的现代学科，兼具学科性与科学技术性。随着科学技术的发展进步，大数据、人工智能、虚拟仿真等信息技术逐渐参与教学活动，教育技术的创新也为现代高等教育改革提供了技术支撑。

（2）连续性。教育活动和信息技术的发展都经历了由简单到复杂、由单一到多元的发展历程。一方面，教育活动和信息技术的发展都具有阶段性、连续性等特征，从早期的“电化教育”阶段开始，二者便处于在发展中融合、在融合中发展的交互递进状态[3]。另一方面，随着信息技术的不断发展，教育活动和信息技术在不同阶段的融合发展也具有阶段性特征。同时，不同阶段的特征也可以延续到下一阶段，并在适当的环境中得到强化。

2.3  互联网信息技术与化学实验教学深度融合的方式

（1）信息技术可以作为实验教学的实施要素和辅助工具参与到实验教学过程中。信息技术的参与能弥补教育水平和教学设计中存在的不足，也能帮助教学活动克服教育资源配置不足等方面的困难。同时，信息技术也可以作为一种信息载体，将优质的教育资源、优秀的展示课等以文字、图片、视频、音频等形式留存，便于学生反复学习观看。

（2）信息技术也是一种新型教学形态。信息技术在实验教学中的引入，不仅能促使教师更新个人教育理念与教育技能，也能帮助教师开展学情诊断、课程评价等工作，让教师及时了解学生的学习状态、学习情况，并结合学生的实际情况及时调整教学模式[4]。

（3）信息技术与实验教学的融合可以打破时间、空间、技术、资源配置等方面的限制，还能通过虚拟仿真技术，创设更具真实性的模拟实验场景，强化学生的感官认知，培养学生的创新思维和实践能力，提升教学活动的灵活性，实现学生的个性化发展[5]。

3    互联网信息技术与高校化学实验教学深度融合的路径探索

3.1  建设云平台，充分调动化学实验教学信息资源

近年来，武汉科技大学多次开展虚拟实验教学研究，并借助校外技术建立了武汉科技大学-智慧树云课程平台，该平台在2020年网络授课中发挥了重要作用，并在线下授课中得以延续使用。

在保留现有信息化教学成果的同时，也可以进一步调动化学实验教学信息资源，建设化学实验教学云平台。一方面，高校可以在学校的云平台中为教师和学生提供一定的个人云存储空间，满足师生的学习和科研需要。另一方面，高校要完善云平台终端设备建设，以便师生在多种终端访问、更新云端数据。

3.2  结合互联网信息技术，完善化学实验教学体系

完善管理制度是高校实验课程体系改革的核心工作之一。当前，武汉科技大学化学实验课程借助理论课体系建立的智慧树云课程平台的管理经验和技术，进行实验课程在线模拟教学。但其仍需结合化学实验课程的教学特征和优势，建立和完善相关制度，并从制度层面进一步突出互联网信息技术融入化学实验教学体系的核心优势，提升办学创新性、突破实验教学的时空局限性。

以互联网信息技术为依托，完善化学实验教学体系，可以从两个方面入手：（1）调整实验类型结构，降低验证性实验的占比，增加自主探究性、創新性实验内容，培养学生的综合探究能力，为学生未来求学和工作打下基础。基于此，高校需要结合教学改革方向和目标，调整实验课程考核标准。（2）调整实验课程教学人员配置。实验教师队伍中需增设线上实验教学课程开发岗位，负责实验课程在线教学的前期准备、课程实施和学情反馈。其他教师则可以在在线教育的前提下进行线下实验的拓展和补充，实现线上线下教学平行发展，也不增加实验教师的工作量。

3.3  依托大数据技术调整化学实验教学过程与管理

近年来，大数据技术在各个行业中得到了广泛应用。目前，在高校实验室建设中引入大数据技术主要用于大型仪器设备共享平台的建设与管理，也可以进一步在教学类化学实验室的建设中引入大数据技术。一方面，高校可以将大数据技术并入云端学习平台，实时监测学生的在线学习情况，并借助大数据分析学生的学习难点和兴趣点，以便更好地开展教学工作。另一方面，大数据技术的并入还可以将本校各个学科联系到一起，实现数据中心共享，为跨学科专业人才培养提供更多优势教学资源。

3.4  线上线下多渠道完善化学实验安全教育工作

实验室安全教育也是高校育人的重要内容之一。目前，武汉科技大学已经建立“学院-学校”二级实验室安全管理与安全教育制度，通过安全培训、安全设施定期维护、消防演练、危化品集中管控等方式，提升实验室安全管理效率。未来，还可以从以下两个方面将互联网信息技术引入高校化学实验室安全教育。

（1）建立信息化实验室安全监测和预警系统，24 h不间断地监测实验楼内外安全情况，将火情、危险化学品泄漏等突发安全事故及时报警和上传。此外，也可以利用实验室信息化安全管理系统的日常监测数据对实验室进行安全风险排查，及时消除设备老化、人为操作不规范等因素埋下的安全隐患。

（2）开展线上线下联动的化学实验室安全教育，借助模拟技术和动画技术，展示实验室安全事故和安全隐患。同时，鼓励师生在线交流实验室安全管理中包含的专业理论知识和化学实验原理，真正将安全教育与专业知识教育结合，培养学生的安全素养和安全操作技能。

4    结语

结合当前我国互联网信息技术与高校化学实验教学融合发展的现状，提出了高校化学实验教学信息化发展的具体建议，包括充分调动与融合高校化学实验教学信息化资源、完善以信息化系统为依托的高校化学实验室教学资源体系建设、依托大数据技术调整高校化学实验课程教学方案、多渠道同步推进完善高校化学实验室安全教育，从人才、技术、资源、实验安全等多角度出发，构建安全、智能、高效的化学实验室信息化教学与管理体系。

[参考文献]

[1]钱睿含，李思蓓，张志良.信息技术与学科教学融合的实践与案例[J].中国电化教育，2020（10）：134-142.

[2]胡蔓，杨明，杜萍静.东北亚能源互联网虚拟仿真实验教学项目建设及应用[J].实验室研究与探索，2020，39（8）：125-128，154.

[3]吕念玲，袁炎成，殷瑞祥，等.借互联网思维构建电工电子实验教学新模式[J].实验室研究与探索，2020，39（6）：185-189.

[4]张凤琴，刘强，林晓珑.信息技术与大学物理实验深度融合的教学模式研究与探索[J].实验技术与管理，2019，36（6）：204-207.

[5]魏薇，谭佐军.慕课背景下信息技术与实验教学的深度融合[J].中国高等教育，2017（7）：54-56.

基金项目：校级“基于二级管理体制下地方高校实验教学中心构建与实践”（2020X041）

作者简介：严霜（1992— ），女，汉族，湖北宜昌人，助理实验师，硕士;研究方向：化学实验教学。

通信作者：方红明（1978— ），男，汉族，安徽安庆人，高级实验师，硕士;研究方向：煤焦化，化学实验教学。