新媒體時代下化學(xué)實驗教學(xué)與實驗室管理探索

　　摘要：當(dāng)今新媒體時代下，二維碼和公眾號技術(shù)雖然已經(jīng)普遍成熟，但是其在化學(xué)實驗教學(xué)和實驗室管理方向的深層次應(yīng)用尚處于探索期。本文結(jié)合目前高校實驗教學(xué)特點，分析探索了二維碼和公眾號技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)和管理中的應(yīng)用以及存在的問題。從學(xué)生和教師兩方面出發(fā)，在同為輔助工具的基礎(chǔ)上兩者聯(lián)用不僅促進了實驗教學(xué)平臺整體的運行效率和管理水平，而且在充分發(fā)揮教師主導(dǎo)作用的同時調(diào)動了學(xué)生的主觀能動性，學(xué)習(xí)效果及實際教學(xué)效果亦日漸顯著，為國內(nèi)化學(xué)實驗教學(xué)改革提供了幫助。

　　本文源自閆曉義; 馬強; 谷月; 魏士剛; 張志權(quán); 郭玉鵬， 大學(xué)化學(xué) 發(fā)表時間：2021-07-20

　　關(guān)鍵詞：二維碼;公眾號;化學(xué)實驗教學(xué);實驗室管理

　　隨著無線互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，手機等移動終端利用數(shù)字化技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)向需求者提供價值信息和娛樂服務(wù)，逐漸成為人們獲取信息的主要方式。二維碼和微信公眾號作為新媒體時代下一種新型信息存儲和傳遞媒介，已廣泛應(yīng)用于電子商務(wù)、食品餐飲以及教學(xué)管理等領(lǐng)域[1–4]。

　　在大學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)中，傳統(tǒng)信息獲取方式明顯存在嚴重不足之處，主要表現(xiàn)為：授課教師針對不同學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、不同思維方式的學(xué)生無法做到因材施教，也無法具體了解每個學(xué)生對實驗情況的掌握，造成不能全面化考核學(xué)生的實驗?zāi)芰?傳統(tǒng)的實驗室教學(xué)安排表都是將學(xué)生座次安排打印粘貼在門或墻上，學(xué)生在查閱時會造成擁堵現(xiàn)象;化學(xué)基礎(chǔ)規(guī)范化操作多媒體課件數(shù)據(jù)過大，放映設(shè)備及放映次數(shù)受限，不利于學(xué)生針對特定實驗操作重復(fù)觀看和學(xué)習(xí);實驗藥品種類隨課程體系變化越來越多，藥品儲存、使用管理以及廢液處理方式出現(xiàn)問題;學(xué)生對實驗課化學(xué)試劑只知如何使用，不知其配制過程、理化性質(zhì)及注意事項，造成學(xué)生知識面過于狹窄且易釀成事故。本文就以上在化學(xué)實驗教學(xué)和管理中存在的一些問題，從學(xué)生和授課教師兩方面出發(fā)研究在當(dāng)今信息時代下二維碼和公眾號技術(shù)在教學(xué)管理中的應(yīng)用。

　　1 二維碼、公眾號特點

　　二維碼是一種采用某種特定幾何圖形在水平和垂直方向上按一定規(guī)律分布的黑白相間的圖形。作為一種新穎穩(wěn)定的信息存儲、傳遞和識別技術(shù)，在具備一維碼功能的基礎(chǔ)上，二維碼還具備存儲量大、容錯能力強、追蹤性高、譯碼可靠性高、編碼范圍廣、成本低及易制作等優(yōu)勢[5,6]。

　　公眾號一般是指微信公眾號，可分為服務(wù)號和訂閱號。其中訂閱號能夠為個人和媒體提供一種新的信息傳播方式，便于開發(fā)與讀者之間更有效的溝通與管理平臺。微信公眾號具有可移動性強、受眾群體多、持續(xù)性強、覆蓋面廣、傳播速度快、線上服務(wù)方便以及成本低等特點[7,8]。

　　2 二維碼、公眾號在實驗教學(xué)和實驗室管理中的應(yīng)用

　　2.1 二維碼在實驗教學(xué)中的應(yīng)用

　　(一) 教學(xué)儀器操作規(guī)程。

　　在大學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)中，很多實驗課程中需借助大型儀器設(shè)備進行實驗合成、定性分析以及定量測量。因此，對于儀器設(shè)備的操作規(guī)程也是學(xué)生必須學(xué)習(xí)的一部分，并且各種儀器設(shè)備的操作規(guī)程隨著型號的升級換代亦有所不同。相較于傳統(tǒng)的授課教師講述或者打印操作說明，二維碼技術(shù)的應(yīng)用使得學(xué)生僅需用手機掃描儀器上的二維碼便可獲得儀器使用方法，并且二維碼中可附帶正確的操作視頻或圖片，讓學(xué)生更加直觀準(zhǔn)確地了解儀器的操作規(guī)程(圖1設(shè)備狀態(tài)管理卡中帶有二維碼)。

　　(二) 教學(xué)信息安排。

　　每學(xué)期開學(xué)前，學(xué)生對于實驗課程安排、實驗室座位、儀器配發(fā)清單以及各自衣柜位置都不太清楚。相較于打印表格粘貼門或墻上，我們可將具體的安排信息上傳后生成二維碼標(biāo)簽并粘貼在實驗室不同位置，學(xué)生通過手機掃描后可隨時查閱各自對應(yīng)位置及課程安排，有效地避免了實驗室擁堵現(xiàn)象。下面以分析課程體系為例，我們將實驗室座位、天平室天平、學(xué)生衣柜進行編號，然后按照每學(xué)期實際情況對學(xué)生進行教學(xué)安排，最后制成二維碼(圖2)供教師和學(xué)生自行查閱。

　　(三) 實驗基本操作規(guī)范。

　　化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，實驗基本操作規(guī)范對于學(xué)生的重要性不言而喻?，F(xiàn)階段，很多高校都已經(jīng)將大多數(shù)實驗中基本操作錄制成多媒體課件，方便在實驗課時供學(xué)生觀看學(xué)習(xí)。這種多媒體課件雖然能夠方便學(xué)生進行直觀學(xué)習(xí)，但是其數(shù)據(jù)過大、不能重復(fù)觀看的缺點亦逐漸顯現(xiàn)。通過結(jié)合二維碼技術(shù)，吉林大學(xué)國家級化學(xué)實驗教學(xué)示范中心將各種實驗操作(移液與定容、滴定、天平稱量、移液器使用、連續(xù)滴定、滴定管使用基本操作)逐項獨立制成二維碼(圖3)，以便于學(xué)生根據(jù)實驗所需隨時觀看或復(fù)習(xí)教學(xué)視頻，進而在節(jié)約時間、有的放矢的同時提升了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和實踐能力。

　　(四) 實驗室藥品管理、廢液處理。

　　一直以來，實驗室藥品管理以及廢液處理規(guī)范化是國內(nèi)各大高校迫切想要解決的問題[9,10]。現(xiàn)階段，隨著實驗教學(xué)改革中課程體系的變化，藥品分類儲存、使用管理以及廢液分類方式不明等問題逐步顯現(xiàn)[11]。我們按照藥品按性質(zhì)分別購買了PP (聚丙烯塑料)試劑柜、易燃品毒害品儲存柜、凈氣型透明板藥品柜以及管控化學(xué)品柜(圖4)。然后，我們將藥品柜中相應(yīng)的藥品清單、存儲位置以及庫存量等信息生成二維碼貼在柜子的左上角，以便于實驗員及時尋找和了解實驗室藥品情況。同理，在廢液處理方面，我們在廢液桶上粘貼印制二維碼的標(biāo)簽，并在掃描二維碼后填寫廢液更為詳細的信息提交匯總，進而采取更為有效的方式處理廢液。通過引入二維碼技術(shù)，在一定程度上解決了實驗室藥品種類繁雜、存放混亂以及廢液處理不當(dāng)?shù)葐栴}，有效地提升了實驗室整體的管理水平和工作效率。

　　2.2 公眾號在實驗教學(xué)中的應(yīng)用與教學(xué)效果分析

　　2.2.1 公眾號在實驗教學(xué)中的功能應(yīng)用

　　(一) 信息發(fā)布功能。

　　隨著實驗課程的逐步深入，學(xué)生在實驗教學(xué)中暴露的問題也越來越多，因此如何針對學(xué)生存在的問題適當(dāng)改變相應(yīng)的教學(xué)側(cè)重點也極為重要。通過建立實驗室微信公眾號，可以把第一天實驗中出現(xiàn)的問題作為重點提示發(fā)布在公眾號內(nèi)，在下一組學(xué)生做實驗時及時避免問題發(fā)生，從根本上提升實驗效率。此外，利用公眾號“一點對多點”的模式[12]可以根據(jù)不同基礎(chǔ)和思維特點的學(xué)生分別推送不同的教學(xué)內(nèi)容(圖5)，形成因材施教分層教學(xué)的教育理念，逐步實現(xiàn)對于拔尖創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。另一方面，公眾號的受眾面也可以是授課教師，在每次實驗課前一天通過公眾號發(fā)布本次實驗授課時的指導(dǎo)建議，從而使授課教師根據(jù)實驗室情況進一步了解實驗內(nèi)容和實驗進度。

　　(二) 自動回復(fù)功能。

　　在公眾號功能設(shè)置中，自動回復(fù)功能能夠很好地對一些基礎(chǔ)性問題做出適當(dāng)答復(fù)[13,14]。例如，在實驗基礎(chǔ)操作模塊，部分同學(xué)對于移液槍的使用方法和注意事項不清楚。如果每個有此疑問的學(xué)生都去問授課教師，那無疑增大了教師的授課強度。通過設(shè)置公眾號中的自動回復(fù)功能，我們可將一些常規(guī)基礎(chǔ)性問題的答復(fù)輸入公眾號。學(xué)生在公眾號中只要編輯相關(guān)內(nèi)容或關(guān)鍵詞，公眾號就可以自動回復(fù)學(xué)生，在降低指導(dǎo)教師工作強度的同時進一步提升了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣。

　　此外，公眾號自動回復(fù)功能在實驗室藥品、試劑等管理方面也顯示出極大作用。平時工作中，實驗員會對實驗室所有耗材、藥品、試劑等進行統(tǒng)計歸類并存放。但是藥品種類繁多、歸類存放以及日常耗材變更等消耗了實驗員大部分精力，使得對于某些不常用藥品的位置、存放及庫存量信息不能準(zhǔn)確掌握[15]。通過設(shè)置公眾號的自動回復(fù)功能，我們可以先將所有耗材信息全部錄入公眾號，然后通過編輯內(nèi)容或者關(guān)鍵詞的方式準(zhǔn)確掌握所需用品的所有信息，極大地提升了實驗技術(shù)人員的工作效率。此外，我們設(shè)想成立一個以學(xué)院為平臺的公眾號，將學(xué)院內(nèi)大型設(shè)備及藥品試劑信息歸納后上傳至公眾號，利用自動回復(fù)功能查詢院內(nèi)教學(xué)和科研實驗信息，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)院內(nèi)信息明細化管理，還有利于促進學(xué)科交叉領(lǐng)域的發(fā)展。

　　(三) 留言板功能。

　　公眾號的留言板功能是學(xué)生和實驗室互動溝通的紐帶。隨著實驗進程的推進，學(xué)生可以在留言板給出自己對于實驗教學(xué)課程及實驗室管理等方面的建議，從而實驗室主任可根據(jù)學(xué)生想法對相應(yīng)方面做出部分調(diào)整，讓留言學(xué)生得到直接反饋的同時優(yōu)化了實驗教學(xué)體系和實驗室管理水平。此外，留言功能可以使留言用戶在公眾號體系內(nèi)形成互動和觀點碰撞，在增加公眾號活躍度的同時使學(xué)生更為全面地掌握實驗課程和實驗室建設(shè)管理知識。

　　2.2.2 公眾號技術(shù)的實際教學(xué)效果分析

　　(一) 普及率與問卷調(diào)查。

　　眾所周知，現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在實際實驗教學(xué)中的應(yīng)用有利亦有弊。首先，在實驗教學(xué)中建立并使用公眾號初期階段，部分同學(xué)會出現(xiàn)沒有及時關(guān)注或者使用不熟練等問題，導(dǎo)致對于部分通過公眾號發(fā)布的教學(xué)相關(guān)信息不能有效獲取。為解決問題，我們在開學(xué)初期實驗安全教育指導(dǎo)課中重點開設(shè)了“公眾號與實驗教學(xué)”專題，詳細介紹了公眾號在日常實驗教學(xué)中的應(yīng)用，讓每個學(xué)生在邁進實驗室前了解公眾號的功能和使用，極大地促進了公眾號的關(guān)注率。此外，在學(xué)生關(guān)注公眾號的基礎(chǔ)上，為解決他們及時有效獲取教學(xué)信息的問題，實驗室固定在每次實驗課前兩天發(fā)布接下來有關(guān)教學(xué)的信息。對于一些教學(xué)緊急通知，我們會結(jié)合公眾號與其他方式確保每個學(xué)生對于信息的有效獲取。

　　我們每學(xué)期都會采取問卷的形式調(diào)查學(xué)生對于公眾號教學(xué)應(yīng)用的滿意度評價。問卷涉及公眾號模塊內(nèi)容、信息交流及后續(xù)改進等方面。所有發(fā)放的問卷回收率為100%，經(jīng)過分析，學(xué)生普遍反映公眾號參與實驗教學(xué)的方式能夠節(jié)約學(xué)習(xí)時間、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣及促進師生交流。有小部分學(xué)生反映部分公眾號模塊需要改進，方便學(xué)生能夠簡單快速查閱。總體來說，學(xué)生對于公眾號的認可滿意度能夠達到98%以上。此外，我們在實驗中心會定期舉辦指導(dǎo)教師座談會，在涉及公眾號教學(xué)方面，所有任課教師對公眾號的滿意度為100%。教師們普遍認為，公眾號“一點對多點”的模式在實驗過程中緩解了傳統(tǒng)一對一解決問題的教學(xué)壓力，也能夠促進因材施教分層教學(xué)理念的實施。

　　(二) 參與度及教學(xué)效果。

　　在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式中，指導(dǎo)教師需要對每個學(xué)生實驗中的問題進行一對一解答，在很大程度上增加了教師的工作強度[16]。公眾號的使用不僅能夠使學(xué)生有針對性地預(yù)習(xí)化學(xué)實驗，優(yōu)化實驗步驟并做出實驗風(fēng)險評估，而且可以利用其自動回復(fù)功能解決學(xué)生課程中普遍存在及常識查詢性的問題，在降低教師授課強度的基礎(chǔ)上提升了學(xué)生的實驗效率。然而，現(xiàn)階段公眾號還無法完全打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，對于實驗過程中出現(xiàn)的特殊問題仍需要任課教師給予必要的指導(dǎo)。因此，我們在指導(dǎo)教師教學(xué)的基礎(chǔ)上引入公眾號技術(shù)，采用混合式教學(xué)充分結(jié)合兩者優(yōu)勢實現(xiàn)效果最大化。

　　現(xiàn)階段，公眾號輔助參與化學(xué)實驗教學(xué)方式已取得較好的教學(xué)效果。在實驗效率方面，公眾號的輔助作用最為明顯。以分析實驗“微波消解技術(shù)聯(lián)用測定鐵礦石中鐵含量”為例，通過在公眾號中完善高溫濃酸溶解、酸度控制及微波消解儀有關(guān)操作等信息，學(xué)生的整體實驗進度較之前提升了 30%。因此，在原有課時內(nèi)我們可以將實驗內(nèi)容逐漸豐富，使學(xué)生在有效時間內(nèi)獲得更全面的實驗學(xué)習(xí)。在自主學(xué)習(xí)方面，公眾號的推送破除了課堂時間及空間的限制，學(xué)生可以隨時隨地利用業(yè)余時間學(xué)習(xí)，在提升學(xué)習(xí)效果的同時也能提升課堂效率。此外，公眾號也會推送一些實驗安全知識、綜合設(shè)計實驗以及最新科研成果等信息，學(xué)生可以根據(jù)不同基礎(chǔ)及不同興趣進行選擇性學(xué)習(xí)，逐漸拓展知識儲備和培養(yǎng)科學(xué)創(chuàng)新意識。在指導(dǎo)教師方面，老師們幾乎全部肯定公眾號輔助教學(xué)的方式。他們認為公眾號能夠極大地緩解實驗課的授課壓力，提升學(xué)生安全意識和實驗操作能力，使得教師能夠?qū)W(xué)生因材施教，最大限度發(fā)揮自身的教學(xué)能力。

　　3 成效特色與存在問題

　　目前，吉林大學(xué)國家級化學(xué)實驗教學(xué)示范中心已有多個教學(xué)實驗室將“二維碼與公眾號”技術(shù)應(yīng)用到實驗教學(xué)與實驗室管理中，教學(xué)指導(dǎo)和實驗室管理效率和水平都有了顯著提高。在教學(xué)方面，兩者的結(jié)合應(yīng)用不僅提升了學(xué)生的實驗操作能力和自主學(xué)習(xí)興趣，而且實現(xiàn)了授課教師對于單個學(xué)生更為全面和公平的考核方式。實驗室管理方面，通過二維碼和公眾號技術(shù)梳理并細化實驗室用品信息后，既實現(xiàn)了實驗室儀器設(shè)備、藥品等信息網(wǎng)絡(luò)模塊化管理，又讓實驗技術(shù)人員的工作事半功倍。

　　隨著二維碼和公眾號技術(shù)的普遍應(yīng)用，學(xué)校網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及人員資金投入等問題也接踵而來。因此，一方面學(xué)校應(yīng)更換老舊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，同時建設(shè)承載量更大的網(wǎng)站，逐步實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息化管理效果最大化;另一方面應(yīng)加大人員和資金投入力度，在優(yōu)化實驗室人員配置的基礎(chǔ)上做好網(wǎng)站的建設(shè)和日常的維護。

　　4 結(jié)語

　　在當(dāng)今新媒體時代背景下，將二維碼和公眾號技術(shù)引入實驗教學(xué)與管理中，優(yōu)化了學(xué)生獲取教學(xué)信息的方式，“一點對多點”方式既能讓授課教師根據(jù)不同思維和基礎(chǔ)的學(xué)生因材施教，使得考核方式更為全面、公平，又能提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣，從而達到輔助教學(xué)的目的;“信息管理網(wǎng)絡(luò)化”模式在降低實驗技術(shù)人員工作強度的前提下提高了實驗室的運行效率和管理水平，為其他實驗教學(xué)平臺起到了示范引領(lǐng)作用。