开放式化学实验网络教学平台的设计与实现

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摘要:高校的实验教学作为实践教学的主要形式,在教学环节中占有非常重要的地位，它在加强素质教育、培养学生的基本科研能力、创新能力等各方面都起着积极的作用。开放式化学实验网络教学平台弥补了传统实验教学的不足，为化学实验教学提供了有力的支撑。

关键词:开放式；化学实验；网络教学

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)22-5306-02

Design and Implementation of Open Chemical Experimentation Network Teaching Platform

HU Hai-bin1, JIANG Xiao-hui2, Li Qing1

(1. Experiment Center,China West Normal University,Nanchong 637002,China; 2.School of Chemistry and Chemical Engineering, China West Normal University, Nanchong 637002,China)

Abstract:The experimental teaching in higher educational institution,as a means of the practice teaching, occupys an important position in teaching links.It playes an active role in the strengthening quality education,training students’ basic ability of scientific research and innovation capacity.The open chemical experimentation network teaching platform makes up for the lack of the traditional experimental teaching and provides strong support for the chemical experimental teaching.

Key words:open; chemical experimentation; network teaching

实验教学在高等院校的教学环节中占有非常重要的地位，是随着我国高等教育事业的发展，推行素质教育、重视学生能力培养的重要途径和手段。传统的实验教学是一种教师面对面集中进行的传授式、演示式的教学形式，它在教师有意识地训练学生基本实验操作技能、加深学生对理论知识的理解和掌握、激发学生学习兴趣等方面起着至关重要作用，然而要将素质教育落到实处，使学生的实验设计能力、创新能力和综合应用能力得到了较大提高，单靠传统实验教学模式是不够的。

该文结合我校对化学实验教改提出的“一体化、两阶段、三层次”的实验教学模式，采用传统实验教学和现代开放性的实验教学相结合的方式构建了开放式化学实验网络教学平台。该平台利用计算机技术、网络技术、多媒体技术三合一进行实验教学活动，以Internet为载体，构建双向互动音/视频教学系统，把文字、图片、声音及动画等计算机多媒体技术引入到实验教学中，通过计算机网络突破时间和空间的限制，满足了开放式实验教学的需要，实现了一对一、一对多的“面对面”教育。实验前，进入该平台可提前预习实验中的相关知识，避免盲目实验和错误实验，既可提高实验效率，又可纠正不规范操作，从而减少因操作不当引起的药品浪费现象和实验事故的发生；实验后，通过该平台可提交实验报告和实验数据，并对实验中出现的疑惑进行在线交流；同时还能通过网上预约功能实现自主实验。

1功能模块设计

开放式化学实验网络教学平台由前台和后台管理两大模块构成（如图所示）。前台主要实现网上教学、实验室开放预约、建议与咨询等功能，不同的功能模块针对不同的用户开放，实验室情况和信息动态模块属公共信息，无论是注册用户还是非注册用户都可以访问，实验教学模块仅对本院教师和学生开放，实验室开放预约和建议与咨询模块则对所有注册用户开放，注册用户是指由管理员授予不同权限并能通过前台登陆的教师、学生、其他等三类人员，采用开放式注册，所有注册信息的合法性均采用一次性自动验证与审核。后台管理由后台管理员登陆后进行操作，实现平台中教学内容等信息的动态、修改与更新，以及栏目、管理员和用户的增减与设置等功能。其中前台实现的具体功能如下：

1）实验室情况由实验室简介、管理文件、设备介绍等三个栏目构成。该模块主要介绍化学实验室的整体建设、制度化管理、大型精密设备等情况；

2）信息动态主要是呈现化学实验的相关新闻、教务公告、通知等信息；

3）实验教学由网上教学、实验视频、在线答疑和虚拟实验室等栏目构成，主要实现以下功能：

网上教学栏目按《基础化学实验I》、《基础化学实验II》、《理化检测I》、《理化检测II》、《无机制备》、《有机制备》、《综合化学实验》等顺序收集和整理学院教师的实验教学大纲、授课教案、教学课件和标准实验报告；实验视频栏目上传化学实验教学视频，可实时在线播放。学生登录后，进行有关实验的网上预习和自主学习，有利于理解和掌握实验操作，还可对学生登陆时间、在线时长加以统计，给出实验预习成绩。

在线答疑栏目按《基础化学实验I》、《基础化学实验II》等实验课程设置分区，实现网上在线互动答疑和实验报告的提交，教师可在不同分区不同的实验教学信息，如讨论题目、实验技巧、经验交流等，也可回答学生的在线提问，学生之间还能在不同分区相互讨论与交流，这些功能有助于其更好地对重点、难点的知识掌握。

虚拟实验室栏目对一些化学中具有代表性、实验现象不明显、实验操作较繁琐易出错或较危险的实验，可通过实验动画演示、手动组装实验、实验仿真等，对实验现象及其过程进行模拟，使学生对化学实验有一个直观的认识，有利于对实验的掌握与巩固。

4）实验室开放预约面向全院师生和社会开放，将可供开放的实验室及设备以信息的形式到网上，用户可以查询实验室及设备的开放情况，登录后通过预约平成预约，满足单独使用实验室及设备的需求，该平台还可以反馈预约成功与否，不仅提高了实验室及设备的利用率，还有助于扩大化学实验室对外服务的影响力，也为学生进行自主性实验提供了重要平台；

5）建议与咨询实现了外界对化学实验教学、化学实验室等各方面意见、建议的收集以及对外的咨询回复服务。

2实现的关键技术

2.1平台搭建

平台中内容的组织、信息的实时与动态更新，利用ASP+ACCESS完成，整体搭建采用B/S模型。ASP（Active Server Pages）是微软公司开发的代替CGI脚本程序的一种应用，它可以在HTML脚本中嵌入其他语言（如：VBScript），借用ADO组件完成对数据库的各种操作，是目前比较流行的动态网页开发技术；ACCESS是一种桌面级的关系型数据库，具有界面友好、开发简单、接口灵活等特点，是中小型网上应用的首选，若后期升级，也很容易升迁到SQLServer数据库。

开发环境为安装有IIS的Windows 2003或XP的操作系统；Dreamweaver为主要开发工具，完成各部分界面的布局和代码的编写。MS Access，用于后台数据库的建立与维护。

2.2素材处理

1）图片的美化与处理用Photoshop来完成；

2）动画的制作用平面动画制作软件Flash来完成，它支持ActionScript语言，最新为3.0版本，可制作出交互性很强的矢量动画，平台中的实验演示动画和手动组装实验都是用它来完成的；

3）视频文件用绘声绘影或Premiere来完成，考虑到网络播放的流畅性，视频文件需进行压缩和格式的转换，目前网络中比较流行的视频文件格式为RM或RMVB，它具有文件小、画质高、兼容性强等特点，一般系统装有RealPlayer播放插件的都可正常播放。

2.3文件上传

在平台中经常会上传或更新教学课件或大量的实验视频文件，普通的比较小的文件采用无组件（如：化境无组件）上传技术来完成，然而对于比较大的特别是视频类文件，采用FTP或有组件上传技术来完成，若采用有组件上传技术，则需要在WEB服务器上安装上传组件（如AspUpload组件）结合程序代码共同来完成大文件的上传。

2.4资源保护

在平台中有很多视频文件是学院购置或老师自制的，还有虚拟实验室仿真动画等资源都是教师的科研成果，这些要么涉及到版权问题要么涉及到成果的保密性，所以上传到网上应有相应的保护措施，防止恶意下载和盗用。

1）动画文件采用三重保护：一是在动画源代码中加入限定IP播放的相关代码；二是用SwfEncrypt软件对后的动画进行加密；三是采用自制的Flas播放外壳程序调用动画进行播放，以隐藏真实的播放地址。

2）视频文件采用防下载处理：配合ASP代码隐藏真实地址；用VC++开发相应的IIS插件，利用ISAPI进行防下载过滤处理。

3结束语

开放式化学实验网络教学平台是传统实验教学和现代实验教学的结合，它超越了传统的教学模式，提供开放式、个性化服务，学生可选择任意时段登录该平台，点击其关心的与实验相关的任何内容，自主性强，是实施学生自主学习的有效手段，是把以“教”为中心的传授式学习过程转化为以“学”为中心的探索性学习过程的重要途径，实现了授课内容与教学要求的统一、理论教学和化学实验的统一，具有直观、便捷、节省实验资源等特性，充分体现社会化、分散化、个别化的现代实验教学特点，为高等教育提供了新的平台和实验教学表达形式。

参考文献：

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