化学虚拟仿真实验室

核心提示逼真的实验室、实验台、仪器、试剂……在滴定操作中,并不是点击一下鼠标就简简单单完成,而是要用键盘和鼠标控制滴定速度,同时还有滴加半滴的选项,几乎完美地模拟了真实实验的操作。时间紧凑,六大步骤、78个小步骤,一小时内,在虚拟仿真实验室中,同学

真实的实验室、试验台、仪器和试剂...

在滴定操作中,不是简单的点击鼠标,而是用键盘鼠标控制滴定速度,还有添加半滴的选项,几乎完美的模拟了真实实验的操作。时间紧,六大步,78小步。一个小时的时间,在虚拟模拟实验室里,同学们完成了开学第二周的酸碱滴定实验。

2020年春季学期,浙江大学全面启动网络课程。化学系以“教学不停顿、要求不降低、质量不削弱”为目标,全面启动了166门课程的云课堂工程。

实验班呢?

准备+累积资源挖掘+虚拟模拟实验

与理论课程相比,实验课程的网络教学面临着更大的挑战。如何在实验室没有实际操作环节的情况下教化学?

首先,整个学期的教学计划需要彻底调整。经过反复讨论,化学实验中心各课程组在正式开课前一周就上交了精确到每个课时的网络课程计划,并提前准备,不断优化。

其次,我们有良好的教学视频资源储备,并积极寻找合适的在线资源。近几年化学系拍摄的化学实验基本操作视频为这种网络教学提供了丰富的素材。2017年,学院化学实验课程组拍摄了《有机实验基本操作》视频。通过视频,学生可以充分看到操作的每一个细节,准确把握重点。化学系副主任王敏老师说,“虚拟实验和一些网络课程资源对我们的网络教学是有借鉴意义的。但如果没有原创视频资源,直播时网络连接可能不太流畅,内容可能不太适合。总的来说,开发具有自主知识产权的视频资源非常重要。”

此外,中心积极与虚拟仿真实验开发公司对接,为教师开放虚拟仿真实验项目权限。2月26日上午9点,在曾秀琼教授的基础化学实验I课程中,根据教学安排,同学们登录虚拟仿真网站,完成了“安全室隐患大搜索”、“网络三维情景逃生训练与实训”、“化学实验室三废与处理”等一系列虚拟仿真实验和在线测试。研究生助教杨天旭组织学生们就化学实验室的安全问题进行了一次大讨论。

研讨会上,同学们纷纷表示,通过逼真的虚拟实验,将自己置身于各种实验危险场景中,深刻体会到实验室安全的重要性。

图1:虚拟模拟实验

图2:简单蒸馏装置示意图介绍

图3:化学实验课程直播界面

课程量大,课外课程比例高。如何适应网络课程?

提前研究+协同“作战”

2019-2020学年春夏,化学系共有166门课程实现在线教学,其中系内课程46门,全校选修课程120门,占系外课程的72%。除了西蒙这位外教因为在国外有时差而录播,还有一位老师选择学校在教室录播外,其他164门课程都是以“浙大学习”和“浙大钉钉”的形式进行直播。

化学系课程多,教学班多,国外专业课和学生占绝大多数,化学系克服困难,积极动员各部门共同努力,提前做好准备,包括组织师生培训、助教培训、网络课程试讲、模拟练习和测试,对各类问题逐一检查。

图4

前期,进行充分的调研。《分析化学II》是化学系大二学生的双语教学课程。为了更好地备课,授课老师王敏老师在课前通过课程钉钉群向学生发放了调查问卷,了解学生的英语阅读水平、网络课堂使用的工具、对教学内容的熟悉程度等。针对目前新冠肺炎的疫情形势,我们特别准备了“从新冠肺炎的爆发看仪器分析的重要性”的微课。从血氧饱和度的测量到新冠肺炎诊断的挑战,我们向学生介绍了仪器分析的发展方向,开发具有自主知识产权的仪器的重要性,并融入了课程的思想政治元素。

图5:课前调查结果,在线课程中使用的工具

图6:课前调查结果,对“分光光度法”内容的熟悉程度

图7:“微课PPT”从新冠肺炎的爆发看仪器分析的重要性

“主播+联播”模式。大学化学实验课程群有30个课时的教学任务。2月15日晚,课程组就教学流程、模式、整体教学安排、前期线上教学、后期实践教学进行了充分讨论。老师们群策群力,讨论决定网络课堂阶段按照“6节课同时并行同播,由一名老师担任主播,其他老师在线答疑、处理相关问题”的模式进行。紧接着,2月17日,课程组完成了钉钉集团第一期助教培训,并部署了线上课期间助教的教学辅助任务。

实战演练,反复优化。2月19日,仪器分析实验课程组15名教师召开教学讨论视频会议,对“在浙大学习”课程建设、“钉钉小组”组建、“多组网络直播”注意事项等进行了研究讨论。下午所有老师都有一个实操,一个老师讲课,其他老师当主播看。每位老师的“多组播报”结束后,课程组再次复会,互相指出不足,提出改进措施,讨论可能出现的情况和存在的问题,商定解决方案。

内容丰富,虚实结合,化学在线...

新闻+

开发虚拟实验项目是化学实验教学中心近两年的工作重点,也是教育部一级课程建设项目之一。通过与北京魏锐极智科技有限公司合作,2019年物理化学课程组开发了虚拟仿真实验:水溶液的介观结构及形成机理,被评为浙江省高校“十三五”虚拟仿真实验教学项目,并推荐参加2019年国家虚拟仿真实验教学项目。在此基础上,化学实验中心计划进一步开发物理化学实验和仪器分析实验的虚拟仿真项目。通过在线实验平台,除了虚拟项目,后续还将开通考试等更多功能。

图片来源:课堂老师和化学实验中心供图。

文字记者:金扬

今日编辑:华佳宁,浙大微通讯社

编辑:金扬

 
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