編輯人語
“停課不停教、停課不停學”。《物理與工程》期刊開辦了新欄目——在線數(shù)學教育。作為新欄目“在線數(shù)學教育”的開篇，我們的陌陌公眾號早已發(fā)表教育部高等中學學院數(shù)學課程教學指導委員會書記、清華學院王青院長文章——。本期陌陌公眾號發(fā)表教育部高等中學學院數(shù)學課程教學指導委員會委員、中國科技學院張增明院長文章——64學時學院化學實驗線上教學方案及其設計思路。“在線數(shù)學教育”欄目正在征集論文，我們?yōu)檫@種投稿開通快速審稿和網(wǎng)路發(fā)表的紅色通道，期望盡快分享作者的理念、思想以及研究和應用成果。投稿請惠至《物理與工程》期刊采編平臺：。期盼您的參與和分享。
疫情防治期間怎樣做好“停課不停教、停課不停學”，關鍵在班主任的線上教學組織、網(wǎng)絡平臺的技術保障、遠端中學生的接受和互動參與。實驗教學在人才培養(yǎng)過程中具有重要的地位，但實驗教學不同于理論課程教學，更指出中學生的動手操作。怎樣將線上教學補習與線下的動手結(jié)合上去，提升疫情防治期間線上化學實驗教學的質(zhì)量，關鍵要考慮以下四個問題。
1實驗設備
實驗離不出具體的設備、材料。中學生離校在家，不可能借助實驗教學儀器，需轉(zhuǎn)變思路，借助身邊的設備完成實驗。完成實驗的關鍵是檢測所需的儀器，各種傳感可以提供檢測數(shù)據(jù)。目前的智能手機中配置有大量的傳感，如：加速度、壓力、時間、磁力計、光強、GPS、陀螺儀等，借助這種傳感可以實現(xiàn)熱學、熱學、電學、光學等實驗數(shù)據(jù)的檢測[16]。下載手機應用軟件就可以實現(xiàn)相應的傳感功能，圖1為的應用界面。借助手機的攝像功能結(jié)合視頻圖象處理軟件的數(shù)據(jù)剖析，可以實現(xiàn)先前實驗教學過程中無法完成的一些實驗，如兩維碰撞剖析、單擺的非線性剖析。圖2為借助視頻追蹤軟件對大角度單擺的軌跡的非線性擬合。據(jù)悉，實驗器材可以就地取材，如借助蒸盤完成轉(zhuǎn)動力矩相關實驗，如圖3所示。
院校實驗教學配置的儀器、材料，目標是確保教學大綱實驗能順利完成；中學生按照手邊的材料，可以自主發(fā)揮，居家完成不同的實驗，通過對實驗數(shù)據(jù)的剖析，了解影響實驗的各個環(huán)節(jié)。教員線上指導，師生間、同學間的互動討論，都可以將實驗建立得更好。
2實驗內(nèi)容
特殊時期大學物理實驗設計方案，線上數(shù)學實驗教學的目標應以有指導可互動的自主DIY實驗為主。實驗內(nèi)容不能堅守教學大綱指定的這些實驗，須要以中學生能力培養(yǎng)為目標，盡可能拓展豐富實驗項目內(nèi)容，通過不同于大綱的靈活實驗實現(xiàn)相同的能力培養(yǎng)。為提高中學生的實驗興趣，可以舉辦一些自主實驗，充分迸發(fā)中學生的創(chuàng)新能力。如借助GPS數(shù)據(jù)，檢測月球的直徑；水的爆沸認識；樂音實驗等。據(jù)悉，引入一些探究性實驗，可以進一步提高實驗難度，培養(yǎng)中學生運用科學知識解決問題的能力。
3實驗資源
現(xiàn)有的網(wǎng)上資源好多，例如：虛擬仿真（）：2019年申報國家級化學虛擬仿真實驗項目53項，從普通化學實驗到近代化學實驗、再到前沿科學技術實驗；這種資源解決了好多高危、高成本、極端條件下的未能舉辦的實驗。愛課程（）：30門《大學化學實驗》資源共享課及MOOC；這種線上資源主要以實驗仿真為主，某些實驗可以完成遠程操作獲取數(shù)據(jù)，但也要依賴實驗室改進的設備。其實這種網(wǎng)上資源，對正常的實驗教學給與了很大的補充及補習，但動手能力的鍛練嚴重欠缺。因而須要擴大、補充居家可完成的實驗項目。目前部份院校師生早已完成了一些居家可完成的實驗項目，師生反饋療效挺好，收獲很大，極大地推動了線上實驗教學的療效。我們鼓勵各校舉辦研究性實驗，中學生可以從歷年的CUPT開放性賽題選擇合適的題目，各市舉辦的數(shù)學創(chuàng)新競賽賽題及自己關注的生活中化學現(xiàn)象探究，這種資源共同組合，可以挺好地完成化學實驗的教學目標。
4教學方案
學院化學實驗教學在不同院校、同一所院校不同事科間的教學水平不同大學物理實驗設計方案，需考慮各校的師生、學科差別，合理設計，系統(tǒng)全面，以提高教學療效。在教育部高等中學學院數(shù)學課程教學指導委員會學院化學實驗專項工作委員會及國家級示范中心聯(lián)席會數(shù)學學科組的共同努力下，設計了64學時的線上數(shù)學實驗方案，詳見表1。該方案由引言、DIY實驗、探究性實驗、虛擬仿真實驗、自定趣味性實驗幾部份組成。因為各校教學目標不同，建議各校按照自己的實際情況，優(yōu)化組合方案，完成本校的疫情防治期的實驗教學。
64學時的線上數(shù)學實驗方案還在豐富、改進、完善和不斷的實踐當中。我們期盼全省教員積極參與、合力共建，讓更多的教員、學生受惠，促使學院化學實驗教學水平的提升，同時探求新的學院化學實驗教學方法。
致謝：謝謝中國科學技術學院、復旦學院、南開學院、東北學院、清華學院、北京學院、北京民航航天學院、南京學院、哈爾濱工業(yè)學院、西安交通學院、中南學院、內(nèi)蒙古科技學院、華中科技學院、東北師范學院、河南學院等院校化學實驗教學一線老師的大力支持，期盼更多院校同行積極參與，不斷豐富、改進、完善該方案，讓更多的老師和朋友獲益，努力提高疫情期間的學院化學實驗教學水平。
共享資源：
?學院數(shù)學課程教指委網(wǎng)站：
?《物理實驗》網(wǎng)站：:hy
?《物理與工程》網(wǎng)站：
附表：單擺
實驗內(nèi)容由基礎、提升、進階及中級幾個部份組成，充分彰顯了實驗教學的基本能力培養(yǎng)、學生創(chuàng)新能力及高階內(nèi)容的高要求。中學生除了可以居家完成相關實驗的基本要求，還可以通過視頻處理，探究實驗的高階內(nèi)容。
實驗目的：用單擺測定當?shù)氐闹亓铀俣?span style="display:none">lrn物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
實驗原理：當單擺角很小時(α可測定g。當擺角較大時，簡諧近似失效，需研究擺球運動的非線性。
實驗儀器：長約1m的細線一根，毫米刻度尺，小球，手機（裝有軟件）
實驗步驟：
一、傳統(tǒng)單擺實驗
測重力加速度使用金屬小球，同一個單擺進行多次檢測取平均值：
二、手機擺實驗
1.將細繩一端固定在豎直墻壁上，另一端固定在手機上，讓手機面與外墻平行，弄成一個擺。
2.打開軟件，下拉菜單找到下的，讓手機偏離平衡位置一個小角度，點擊運行按鍵，放手后，軟件會依照陀螺儀檢測的數(shù)據(jù)手動記錄單擺的周期和頻度。
3.軟件設置了幾個功能：
?欄目可以反饋單擺的周期和頻度；
?G欄目中可以輸入擺長，系統(tǒng)會手動估算重力加速度g；
?欄目中，默認g值為9.81m/s2，系統(tǒng)會手動估算擺長。
4.注意：檢測擺長時，應從懸點的位置檢測到手機的中心，實驗簡易裝置圖和實驗數(shù)據(jù)見附圖1。
三、視頻軌跡追蹤實驗
借助手機拍攝小球單擺的擺動視頻，借助視頻追蹤軟件提取小球的運動軌跡，研究小角度下的簡諧運動及大角度下的非線性運動（附圖2和附圖3）。
參考文獻
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作者簡介:張增明，男，教育部高等中學學院數(shù)學課程教學指導委員會委員、教育部高等中學學院數(shù)學課程教學指導委員會學院化學實驗專項工作委員會書記、國家級示范中心聯(lián)席會數(shù)學學科組主任，中國科學技術學院院長，。
引文格式:張增明.64學時學院化學實驗線上教學方案及其設計思路[J].化學與工程，2020，30（2）：優(yōu)先出版.
END