化学实验信息化平台建设与实践论文

化学毕业论文 时间:2018-12-27 我要投稿

  [摘要]针对传统物理化学实验教学中存在的问题,为提高实验教学质量和学生的创新能力,提出了构建药学/中药学专业物理化学实验信息化平台的思路和基本内容。主要从实验管理的信息化、实验教学的信息化、师生互动的信息化、高素质信息化人才的建设等四个方面阐述。实践证明,信息技术与传统实验教学的有机融合可以有效地缓解这些问题。

  [关键词]实验教学;信息化平台;物理化学实验;存在的问题

  1引言

  物理化学是药学类专业重要的基础必修课,物理化学实验是物化教学的重要组成部分,涉及多种物理量测量和实验技术、实验数据处理等。所用仪器原理复杂,仪器多,操作繁琐,手工记录费时,数据处理难度大和误差大,学生预习困难大,导致课堂效率低,是实验教学的难点。真对这些,如何在有限时间内提高实验课堂效果,减轻老师教学负担,增强学生创新能力培养成为重要问题[1-2]。在信息化的今天,把信息化技术与实验教学充分融合[3],这些问题就可得到缓解。在学习和借鉴先进经验基础上,就如何建设药学/中药学专业物理化学实验信息化平台进行了研究和实践性探索,有效提高了实验课堂效果,降低了实验耗材损耗,激发了学生的学习兴趣,促进了物化实验教学,提高了人才培养质量。

  2物理化学实验教学中存在的问题及信息化平台的建设

  针对传统的物化实验教学中存在的问题,建设的物理化学实验信息化平台主要由四个方面组成:实验管理的信息化、实验教学的信息化、师生互动的信息化、信息化的人才队伍建设。其中实验管理的信息化由实验室制度及安全的信息化和实验排课的信息化组成,实验教学的信息化由实验预习的信息化、实验过程及结果处理的信息化、实验报告批改的信息化组成。

  2.1物理化学实验管理的信息化

  2.1.1实验室制度及安全的信息化物化实验若像无机、有机实验等开设,所用仪器会特别多,就需投入大量经费购买仪器,提供更多空间存放。每学期仅用一两周,既浪费资源,仪器使用率也低,故采用循环方式上课,既充分利用了设备,又节约了开支[4]。即同时开设几个实验,按照实验个数分组进行循环,直到这几个实验循环完再做新的实验。每次循环时,学生要在不同实验室和不同实验台做实验,容易糊涂,尤其是第一次实验。还有学生对实验室的规章制度及安全问题等也不是很清楚,为此开设了这个板块。该板块除了有学校制定通用的《教学实验室安全防火制度》、《学生实验守则》、《实验室工作规则》等,还制定有针对性的《物理化学实验室规则》。实验开始前老师通知学生学习,并检查学习情况。通过了才能做实验,因为实验安全是实验教学的重中之重。这样实验开始前学生能清楚地知道自己的任务,如仪器负责人的任务、分组等,还提高了学生的安全纪律意识,保证了实验室管理的规范化和实验能高效有序进行。利用信息化方式进行实验室制度的学习,既减少教室使用和降低教师负担,又节约学校的教学资源。2.1.2实验排课的信息化由于物化实验采用循环方式上课,学生易迷糊。针对这些,平台链接了学校的“实验室综合管理系统”,利用其中“实验教学”下的“执行计划编排”排课,对每个专业的物化实验循环排课。实验开始前学生和教师用自己账号和密码查看,能知道每次实验课做的实验项目名称、上课时间、实验室房间号及所在实验台编号。

  2.2物理化学实验教学的信息化

  2.2.1物化实验预习的信息化课前预习是实验教学的重要部分,目前学生大多是照着课本内容写预习报告,印象不深,进入实验室后不熟悉实验仪器,不理解实验原理,达不到预期效果,有些学生做完实验甚至连实验名称都不知道,更谈不上能力培养。另一方面,也加重了老师的教学负担,需反复讲解[5]。另外由于物化实验原理抽象,仪器较多,循环上课,上课时必然会出现实验教学与理论教学错位,这样老师讲解就费时。另外部分学生没准确观察到老师的仪器操作和完全记着老师讲的,结果做实验时易失败,若要重新做,既浪费资源又拖堂。为此开设了这个板块。即把物化实验课程信息、实验教学大纲、PPT、自主录制的实验方法和仪器操作视频等上传,让学生通过预习掌握实验之前的理论知识、实验方法及实验仪器使用和注意事项等。老师根据大家的预习情况,上课时针对存在问题重点讲解。这样,一是学生带着问题上课,可以提高课堂效率;二是老师勿需重复讲授和演示,减轻了老师负担;三是学生从被动接受变为主动学习,充分调动学习的积极性;四是可以让更多人深入了解物化实验,真正实现教学资源开放共享、功能最大化,促进了知识传播。2.2.2实验过程及结果处理的信息化实验过程的信息化:实验数据采集的自动化和过程的直观化。物化实验需要采集大量数据,实时记录,任务重。为此开设了这个板块,学生实验时,利用电脑自动记录,避免漏记错记,使实验过程更顺畅。即[6]把实验仪器的数据端口与电脑连接,利用与实验配套的软件采集数据,记录更简便、高效、全面、准确,且实验过程更直观,实验情况看图形走向就知道,实验中老师能迅速指出数据可靠性,如凝固点降低法测定摩尔质量实验。实验结果处理的自动化信息化:学生对实验数据要会处理,手工处理繁琐不准确,耗时长,同样数据由不同学生处理,结果可能不同,人为误差大,尤其是结果通过坐标纸画图得到的。有时候画一个图要很长时间,很多学生先画线,然后随便点几个点,达不到实验目的。另外处理数据时易出错,挫伤了学生做实验和处理数据的积极性,甚至有些学生厌倦物化实验[7],为此开设了这个板块。即在电脑上安装数据处理软件,管理和处理数据。数据处理很快完成,结果的准确性和绘制的图形好于人工方式,比如凝固点降低法测定摩尔质量实验、双液系T-x相图的绘制等,既快又准。2.2.3实验报告批改的信息化学生把写的实验报告上传到该平台,只要有网络,老师可及时批改报告,批改的成绩和意见直接记录,学生能及时看到,省去了“每一次实验前学习委员把报告收齐给老师送去,老师批改后再发给学生”的繁琐过程,避免了批改信息不及时传达的弊端。另外报告成绩可直接从系统中导出,并且系统会根据每一次报告成绩自动算出本课程的实验报告成绩,省去了老师要逐个登录实验成绩的过程,减轻了老师负担。

  2.3师生互动的信息化

  由于学生多、老师有限,课下师生间的互动就有限,为此开设了这个板块,包含两个方面内容,一是留言模块:学生在预习、做实验、写报告和处理数据时发现的问题可以随时在平台上留言,老师收到信息后及时反馈,实现了师生间的实时互动。二是答疑解惑模块:选拔一批优秀研究生做实验教学助教,每周专门抽两个小时在平台上给学生答疑实验后的疑惑和下次实验预习中遇到的问题等。不仅实现了师生的实时互动,还提供了优秀学生自我展示的机会和提高了学生做实验的兴趣。

  2.4高素质信息化人才队伍的建设

  实验信息化的建设离不开高素质的信息化人才,其素质是实验室发展的关键。要提高实验教学信息化水平,实验技术人员除了有过硬的专业知识外,还要有一定的信息化技术水平,加强其信息化能力成为重点[8],需要学校加大培训力度,可请来专家校内培训,或校外学习和交流等方式,比如派出申报有信息化项目或愿提高自身信息化水平的人员到实验教学信息化建设较好的单位学习交流,吸取新理念和新经验,不断提高实验技术人员的信息化素养和管理经验[9]。

  3结语

  该平台的建设强化了实验预习环节,让学生成为自主学习的主体,激发了学习兴趣,让学生在实验中充分掌握重难点,提高了实验效率,节约了资源。数据处理的信息化,减少了误差,提高了学生做实验的积极性。实验报告批改的信息化,降低了繁琐的程序,减轻了教师负担。师生互动的信息化,打通了教师和学生交流的屏障。信息化人才的建设,保证了实验顺利高效地进行。总之,物化实验信息化平台的建设,对提高实验教学质量、提升实验管理水平和培养创新能力人才具有较大帮助,当然该平台在今后还需不断深化和完善,力争使实验教学达到现代化、科学化管理水平。

  参考文献

  [1]周小兰,高海燕,赵泳,等.物理化学实验仿真平台体系建设的探索与实践[J].实验室科学,2016,19(4):62-64.

  [2]邱会华,周鹏.虚拟仿真实验在物理化学实验教学中的作用[J].山东化工,2016,45(17):132-133.

  [3]薛海萍,李俊松,丁文平,等.实验教育信息化在中药炮制实验教学中的作用[J].药学教育,2016,32(2):71-75.

  [4]陈敏,陈松泉,詹福建.物理化学实验大循环教学方法[J].广州化工,2010,39(9):168、180.

  [5]周晶,李健,胡锡奎,等.浅谈教育信息化在实验教学改革中的重要性[J].科教文汇,2016,03(B):28-29.

  [6]郭小群.信息技术在物理化学实验教学中的应用研究[J].广东化工,2012,39(9):219.

  [7]张玲玲,李瑞,苗碗根,等.物理化学实验教学中存在的问题及改进措施[J].广东化工,2016,43(18):203-204.

  [8]詹福建,许可.整合资源,优化资源共享,促进实验室开放[J].实验技术与管理,2011,28(11):343-345.

  [9]王丽飞,侯影飞,李传.化学工程实验教学信息化平台的建设与探索[J].化学工程与装备,2014(11):229-230.

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