新媒體時代下化學實驗教學與實驗室管理探索

　　摘要：當今新媒體時代下，二維碼和公眾號技術雖然已經普遍成熟，但是其在化學實驗教學和實驗室管理方向的深層次應用尚處于探索期。本文結合目前高校實驗教學特點，分析探索了二維碼和公眾號技術在化學實驗教學和管理中的應用以及存在的問題。從學生和教師兩方面出發，在同為輔助工具的基礎上兩者聯用不僅促進了實驗教學平臺整體的運行效率和管理水平，而且在充分發揮教師主導作用的同時調動了學生的主觀能動性，學習效果及實際教學效果亦日漸顯著，為國內化學實驗教學改革提供了幫助。

　　本文源自閆曉義; 馬強; 谷月; 魏士剛; 張志權; 郭玉鵬， 大學化學 發表時間：2021-07-20

　　關鍵詞：二維碼;公眾號;化學實驗教學;實驗室管理

　　隨著無線互聯網技術的蓬勃發展，手機等移動終端利用數字化技術和網絡技術向需求者提供價值信息和娛樂服務，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，已廣泛應用于電子商務、食品餐飲以及教學管理等領域[1–4]。

　　在大學化學實驗教學中，傳統信息獲取方式明顯存在嚴重不足之處，主要表現為：授課教師針對不同學習基礎、不同思維方式的學生無法做到因材施教，也無法具體了解每個學生對實驗情況的掌握，造成不能全面化考核學生的實驗能力;傳統的實驗室教學安排表都是將學生座次安排打印粘貼在門或墻上，學生在查閱時會造成擁堵現象;化學基礎規范化操作多媒體課件數據過大，放映設備及放映次數受限，不利于學生針對特定實驗操作重復觀看和學習;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問題;學生對實驗課化學試劑只知如何使用，不知其配制過程、理化性質及注意事項，造成學生知識面過于狹窄且易釀成事故。本文就以上在化學實驗教學和管理中存在的一些問題，從學生和授課教師兩方面出發研究在當今信息時代下二維碼和公眾號技術在教學管理中的應用。

　　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律分布的黑白相間的圖形。作為一種新穎穩定的信息存儲、傳遞和識別技術，在具備一維碼功能的基礎上，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勢[5,6]。

　　公眾號一般是指微信公眾號，可分為服務號和訂閱號。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、持續性強、覆蓋面廣、傳播速度快、線上服務方便以及成本低等特點[7,8]。

　　2 二維碼、公眾號在實驗教學和實驗室管理中的應用

　　2.1 二維碼在實驗教學中的應用

　　(一) 教學儀器操作規程。

　　在大學化學實驗教學中，很多實驗課程中需借助大型儀器設備進行實驗合成、定性分析以及定量測量。因此，對于儀器設備的操作規程也是學生必須學習的一部分，并且各種儀器設備的操作規程隨著型號的升級換代亦有所不同。相較于傳統的授課教師講述或者打印操作說明，二維碼技術的應用使得學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，讓學生更加直觀準確地了解儀器的操作規程(圖1設備狀態管理卡中帶有二維碼)。

　　(二) 教學信息安排。

　　每學期開學前，學生對于實驗課程安排、實驗室座位、儀器配發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簽并粘貼在實驗室不同位置，學生通過手機掃描后可隨時查閱各自對應位置及課程安排，有效地避免了實驗室擁堵現象。下面以分析課程體系為例，我們將實驗室座位、天平室天平、學生衣柜進行編號，然后按照每學期實際情況對學生進行教學安排，最后制成二維碼(圖2)供教師和學生自行查閱。

　　(三) 實驗基本操作規范。

　　化學是一門以實驗為基礎的科學，實驗基本操作規范對于學生的重要性不言而喻。現階段，很多高校都已經將大多數實驗中基本操作錄制成多媒體課件，方便在實驗課時供學生觀看學習。這種多媒體課件雖然能夠方便學生進行直觀學習，但是其數據過大、不能重復觀看的缺點亦逐漸顯現。通過結合二維碼技術，吉林大學國家級化學實驗教學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)，以便于學生根據實驗所需隨時觀看或復習教學視頻，進而在節約時間、有的放矢的同時提升了學生的自主學習和實踐能力。

　　(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范化是國內各大高校迫切想要解決的問題[9,10]。現階段，隨著實驗教學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[11]。我們按照藥品按性質分別購買了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品柜(圖4)。然后，我們將藥品柜中相應的藥品清單、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，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等問題，有效地提升了實驗室整體的管理水平和工作效率。

　　2.2 公眾號在實驗教學中的應用與教學效果分析

　　2.2.1 公眾號在實驗教學中的功能應用

　　(一) 信息發布功能。

　　隨著實驗課程的逐步深入，學生在實驗教學中暴露的問題也越來越多，因此如何針對學生存在的問題適當改變相應的教學側重點也極為重要。通過建立實驗室微信公眾號，可以把第一天實驗中出現的問題作為重點提示發布在公眾號內，在下一組學生做實驗時及時避免問題發生，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]可以根據不同基礎和思維特點的學生分別推送不同的教學內容(圖5)，形成因材施教分層教學的教育理念，逐步實現對于拔尖創新型人才的培養目標。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布本次實驗授課時的指導建議，從而使授課教師根據實驗室情況進一步了解實驗內容和實驗進度。

　　(二) 自動回復功能。

　　在公眾號功能設置中，自動回復功能能夠很好地對一些基礎性問題做出適當答復[13,14]。例如，在實驗基礎操作模塊，部分同學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生都去問授課教師，那無疑增大了教師的授課強度。通過設置公眾號中的自動回復功能，我們可將一些常規基礎性問題的答復輸入公眾號。學生在公眾號中只要編輯相關內容或關鍵詞，公眾號就可以自動回復學生，在降低指導教師工作強度的同時進一步提升了學生的自主學習興趣。

　　此外，公眾號自動回復功能在實驗室藥品、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確掌握[15]。通過設置公眾號的自動回復功能，我們可以先將所有耗材信息全部錄入公眾號，然后通過編輯內容或者關鍵詞的方式準確掌握所需用品的所有信息，極大地提升了實驗技術人員的工作效率。此外，我們設想成立一個以學院為平臺的公眾號，將學院內大型設備及藥品試劑信息歸納后上傳至公眾號，利用自動回復功能查詢院內教學和科研實驗信息，不僅能夠實現院內信息明細化管理，還有利于促進學科交叉領域的發展。

　　(三) 留言板功能。

　　公眾號的留言板功能是學生和實驗室互動溝通的紐帶。隨著實驗進程的推進，學生可以在留言板給出自己對于實驗教學課程及實驗室管理等方面的建議，從而實驗室主任可根據學生想法對相應方面做出部分調整，讓留言學生得到直接反饋的同時優化了實驗教學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形成互動和觀點碰撞，在增加公眾號活躍度的同時使學生更為全面地掌握實驗課程和實驗室建設管理知識。

　　2.2.2 公眾號技術的實際教學效果分析

　　(一) 普及率與問卷調查。

　　眾所周知，現代互聯網技術在實際實驗教學中的應用有利亦有弊。首先，在實驗教學中建立并使用公眾號初期階段，部分同學會出現沒有及時關注或者使用不熟練等問題，導致對于部分通過公眾號發布的教學相關信息不能有效獲取。為解決問題，我們在開學初期實驗安全教育指導課中重點開設了“公眾號與實驗教學”專題，詳細介紹了公眾號在日常實驗教學中的應用，讓每個學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注率。此外，在學生關注公眾號的基礎上，為解決他們及時有效獲取教學信息的問題，實驗室固定在每次實驗課前兩天發布接下來有關教學的信息。對于一些教學緊急通知，我們會結合公眾號與其他方式確保每個學生對于信息的有效獲取。

　　我們每學期都會采取問卷的形式調查學生對于公眾號教學應用的滿意度評價。問卷涉及公眾號模塊內容、信息交流及后續改進等方面。所有發放的問卷回收率為100%，經過分析，學生普遍反映公眾號參與實驗教學的方式能夠節約學習時間、激發學習興趣及促進師生交流。有小部分學生反映部分公眾號模塊需要改進，方便學生能夠簡單快速查閱。總體來說，學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教師座談會，在涉及公眾號教學方面，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一對一解決問題的教學壓力，也能夠促進因材施教分層教學理念的實施。

　　(二) 參與度及教學效果。

　　在傳統的實驗教學模式中，指導教師需要對每個學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生有針對性地預習化學實驗，優化實驗步驟并做出實驗風險評估，而且可以利用其自動回復功能解決學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上提升了學生的實驗效率。然而，現階段公眾號還無法完全打破傳統的教學模式，對于實驗過程中出現的特殊問題仍需要任課教師給予必要的指導。因此，我們在指導教師教學的基礎上引入公眾號技術，采用混合式教學充分結合兩者優勢實現效果最大化。

　　現階段，公眾號輔助參與化學實驗教學方式已取得較好的教學效果。在實驗效率方面，公眾號的輔助作用最為明顯。以分析實驗“微波消解技術聯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操作等信息，學生的整體實驗進度較之前提升了 30%。因此，在原有課時內我們可以將實驗內容逐漸豐富，使學生在有效時間內獲得更全面的實驗學習。在自主學習方面，公眾號的推送破除了課堂時間及空間的限制，學生可以隨時隨地利用業余時間學習，在提升學習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、綜合設計實驗以及最新科研成果等信息，學生可以根據不同基礎及不同興趣進行選擇性學習，逐漸拓展知識儲備和培養科學創新意識。在指導教師方面，老師們幾乎全部肯定公眾號輔助教學的方式。他們認為公眾號能夠極大地緩解實驗課的授課壓力，提升學生安全意識和實驗操作能力，使得教師能夠對學生因材施教，最大限度發揮自身的教學能力。

　　3 成效特色與存在問題

　　目前，吉林大學國家級化學實驗教學示范中心已有多個教學實驗室將“二維碼與公眾號”技術應用到實驗教學與實驗室管理中，教學指導和實驗室管理效率和水平都有了顯著提高。在教學方面，兩者的結合應用不僅提升了學生的實驗操作能力和自主學習興趣，而且實現了授課教師對于單個學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梳理并細化實驗室用品信息后，既實現了實驗室儀器設備、藥品等信息網絡模塊化管理，又讓實驗技術人員的工作事半功倍。

　　隨著二維碼和公眾號技術的普遍應用，學校網絡基礎設施建設以及人員資金投入等問題也接踵而來。因此，一方面學校應更換老舊網絡設備，同時建設承載量更大的網站，逐步實現網絡信息化管理效果最大化;另一方面應加大人員和資金投入力度，在優化實驗室人員配置的基礎上做好網站的建設和日常的維護。

　　4 結語

　　在當今新媒體時代背景下，將二維碼和公眾號技術引入實驗教學與管理中，優化了學生獲取教學信息的方式，“一點對多點”方式既能讓授課教師根據不同思維和基礎的學生因材施教，使得考核方式更為全面、公平，又能提升學生的自主學習興趣，從而達到輔助教學的目的;“信息管理網絡化”模式在降低實驗技術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，為其他實驗教學平臺起到了示范引領作用。