現(xiàn)代教育技術(shù)在儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究

黃紅霞　樓雪芳

摘 要 隨著計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，以多媒體網(wǎng)絡(luò)為核心的現(xiàn)代教育技術(shù)已深入到課堂。儀器分析實(shí)驗(yàn)是儀器分析課程重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，有其突出的特點(diǎn)。在儀器分析實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)中運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)，不僅可以有效地優(yōu)化教學(xué)方式，提高教學(xué)質(zhì)量，而且也有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 BB網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái) 虛擬實(shí)驗(yàn)室 翻轉(zhuǎn)課堂

中圖分類號：G642?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2016.01.024

The Application Research on Modern Educational Technology

in Instrumental Analysis Experiment Course

HUANG Hongxia， LOU Xuefang

Abstract With the fast development of computer and network technology， modern educational technology based on multimedia and network has penetrated into class. Instrumental analysis experiment is an important part of practical teaching in the course of instrumental analysis， and the experimental teaching has its own inherent characteristics. The application of modern educational technology in the experimental teaching of instrumental analysis not only optimizes the teaching methods and improves teaching quality， but also help to arouse students' interest and improve the scientific literacy.

Key words BB network teaching platform; virtual laboratory; inverted classroom

儀器分析實(shí)驗(yàn)是儀器分析課程中非常重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，主要包括電化學(xué)分析法、光譜分析法、色譜分析法和質(zhì)譜分析法等。通過儀器分析實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，不僅可以加深和鞏固學(xué)生對基礎(chǔ)理論知識的理解，提高實(shí)踐操作技能，同時(shí)也有利于培養(yǎng)他們發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，從而樹立求是、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，為以后學(xué)生從事分析類的工作打下良好的基礎(chǔ)。但由于儀器分析課程具有內(nèi)容廣泛，理論知識點(diǎn)較為抽象，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中所用的大型分析儀器通常較為昂貴，數(shù)量有限等主客觀因素，①②大大抑制了教學(xué)質(zhì)量的提高，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)效率。隨著計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展和普遍應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)成為教學(xué)改革的主要方面，多媒體教學(xué)已成為教學(xué)的重要形式。③④在儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，現(xiàn)代教育技術(shù)以其豐富的信息，生動(dòng)的畫面，高效的傳輸及多樣性的信息載體等優(yōu)勢為提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和改革教學(xué)方式提供了新的契機(jī)。

1 我國現(xiàn)代教育技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

教育技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了視覺教學(xué)→視聽教學(xué)→程序教學(xué)→系統(tǒng)技術(shù)為核心的教育技術(shù)→信息技術(shù)為核心的教育技術(shù)演變過程。它從一項(xiàng)教學(xué)運(yùn)動(dòng)到形成一個(gè)專業(yè)領(lǐng)域，進(jìn)而發(fā)展成為一門學(xué)科，經(jīng)歷了八十多年。教育技術(shù)在我國最早是以音頻和視頻技術(shù)為手段，即以電化教育的出現(xiàn)為標(biāo)志。到20世紀(jì)70年代，以廣播電視和衛(wèi)星為主體的遠(yuǎn)程教育形式的出現(xiàn)，形成完整意義上的教育技術(shù)。80年代中后期，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)的發(fā)展，教育技術(shù)乃至教育方式也隨之發(fā)生了革命性的變化，教育技術(shù)在教育界中的地位和作用愈發(fā)重要。近幾十年來，政府把教育作為民生之基，不斷加大對教育事業(yè)的投入，我國教育技術(shù)從理論研究到方法手段的探索到實(shí)踐隊(duì)伍的建立，均取得了一定的成果。

1.1 基本理論研究不斷完善

現(xiàn)代教育技術(shù)作為一門交叉學(xué)科，近年來，其基本理論研究也在逐步深入，取得了新的進(jìn)展。美國教育傳播與技術(shù)協(xié)會(huì)（Association for Educational Communication and Technology， AECT）2005新定義、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論等理念被我國教育技術(shù)專家介紹和引用，⑤⑥⑦在教育界引起了強(qiáng)烈反響。

2005年，AECT將教育技術(shù)定義為通過創(chuàng)建、使用和管理適當(dāng)?shù)募夹g(shù)過程和資源來促進(jìn)學(xué)習(xí)和提高績效的研究與符合道德的實(shí)踐。與過去AECT定義（1994年）一個(gè)主要不同就是，清楚地指出隱含在教育技術(shù)中的核心價(jià)值。⑧⑨它利用文本、圖片、視頻、音頻、動(dòng)畫等各種多媒體和網(wǎng)絡(luò)資源，使學(xué)生的學(xué)習(xí)角色、學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)方式等發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變，當(dāng)然這一切的改變主要是受其學(xué)習(xí)理論——建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的影響。

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，知識是個(gè)體與外部環(huán)境交互作用的結(jié)果，即學(xué)習(xí)者與情境的交互過程中自建的，學(xué)習(xí)者不是知識的被動(dòng)接受者，而是知識的主動(dòng)建構(gòu)者，外界施加的信息只有通過學(xué)習(xí)者主動(dòng)建構(gòu)才能變成自身的知識。因此在教學(xué)過程中，學(xué)生是主體。⑩新的理論促使新的教學(xué)模式的產(chǎn)生，以學(xué)習(xí)者為主體，教師為主導(dǎo)的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)模式開始成為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的主要學(xué)習(xí)模式。

1.2 多媒體和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為重要研究內(nèi)容

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)越來越顯示出它的優(yōu)勢。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)是以互聯(lián)網(wǎng)為教學(xué)傳輸媒介，利用網(wǎng)絡(luò)的特性和資源為學(xué)習(xí)者提供不受時(shí)空和地域限制的學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的好習(xí)慣。此外，由于互聯(lián)網(wǎng)中匯集了海量的教學(xué)資源，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)還能沖破以書本為主體的局限，拓展學(xué)生的知識面，有利于因材施教并實(shí)學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)。豘豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，獨(dú)特的視聽效果，不僅為教師教學(xué)活動(dòng)開辟了一片新天地，同時(shí)也為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，合作探討和創(chuàng)新發(fā)展構(gòu)建了廣闊的平臺(tái)。

多媒體教學(xué)是以計(jì)算機(jī)各項(xiàng)功能和特點(diǎn)，代替（或部分代替）教師面向?qū)W習(xí)者，促使學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)有效學(xué)習(xí)的教學(xué)形態(tài)。多媒體教學(xué)避免了傳統(tǒng)面授教學(xué)中因?qū)W生接受新知識能力等主觀因素帶來的弊端。同時(shí)，對那些抽象的、操作性強(qiáng)的知識，通過圖表、動(dòng)畫、音頻和視頻等諸多方式進(jìn)行表達(dá)，克服傳統(tǒng)面授教學(xué)單調(diào)、不易理解等缺點(diǎn)。

多媒體和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)具有交互性、超媒體特性、資源共享、不受時(shí)空限制等特性，豙改變了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)方式，從而引起了人們教育觀念的巨大轉(zhuǎn)變，進(jìn)而促使教育技術(shù)研究領(lǐng)域逐步從重“教”向重“學(xué)”的方向發(fā)展。目前，多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)已成為網(wǎng)絡(luò)教育模式的熱點(diǎn)。

2 現(xiàn)代教育技術(shù)在儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

2.1 BB網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的設(shè)立

儀器分析實(shí)驗(yàn)課程依托數(shù)字化校園建設(shè)，利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段，建立實(shí)驗(yàn)Black-board（BB）教學(xué)管理平臺(tái)。該平臺(tái)以課程為中心，集成了“教與學(xué)”的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境。平臺(tái)具備實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理、教學(xué)資源共享、在線交流、考核管理等多項(xiàng)功能。教師通過BB平臺(tái)，不僅可以發(fā)布課程信息供學(xué)生下載和學(xué)習(xí)，包括教學(xué)大綱、課程設(shè)置簡介、教學(xué)進(jìn)度安排、教師信息、課程文檔、參考文獻(xiàn)等，還可以通過平臺(tái)不斷豐富和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容和布局，通過對后臺(tái)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，監(jiān)督學(xué)生完成課前預(yù)習(xí)及課后作業(yè)，及時(shí)獲取學(xué)生實(shí)驗(yàn)中遇到的困惑等反饋信息。學(xué)生可以通過平臺(tái)獲取實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)資料、實(shí)驗(yàn)課件和視頻等資料做好課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)工作，借助平臺(tái)的測試板塊檢驗(yàn)自己相關(guān)知識的掌握情況，并且能在討論板塊中方便地與同學(xué)和教師間開展討論和交流等活動(dòng)。儀器分析實(shí)驗(yàn)BB網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)中多種形式的交互方式輔助實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，打破了實(shí)驗(yàn)課的時(shí)間和空間的限制，提高了實(shí)驗(yàn)效率和實(shí)驗(yàn)資源的利用率，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)熱情。

2.2 虛擬實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)建

針對儀器分析課程內(nèi)容抽象，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中所用大型分析儀器數(shù)量有限等問題，開發(fā)創(chuàng)建電化學(xué)、氣相色譜、液相色譜、質(zhì)譜和紅外光譜虛擬實(shí)驗(yàn)。豛它利用計(jì)算機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)，通過輸入實(shí)驗(yàn)相關(guān)參數(shù)，或通過學(xué)生交互操作，實(shí)現(xiàn)模擬實(shí)驗(yàn)，然后通過輸入不同參數(shù)，觀察不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最后對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和總結(jié)。這種虛擬實(shí)驗(yàn)可以對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行完整展現(xiàn)，場景逼真，并可按真實(shí)儀器操作過程進(jìn)行各種模擬操作，為學(xué)生提供一個(gè)具備實(shí)時(shí)信息反饋和操作指導(dǎo)功能的虛擬仿真模擬操作平臺(tái)，讓每個(gè)學(xué)生有機(jī)會(huì)進(jìn)行近似真實(shí)的實(shí)驗(yàn)操作。學(xué)生通過在平臺(tái)上的這種操作練習(xí)，能夠更好地理解和掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識及操作要點(diǎn)，了解實(shí)際工作環(huán)境，培養(yǎng)基本動(dòng)手能力，為今后從事相關(guān)的分析工作奠定良好基礎(chǔ)。

2.3 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式初探

近年來，國外的教育理念和方法對我國教育界產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。翻轉(zhuǎn)課堂作為一種新的教育教學(xué)模式，引入不久就受到了眾多教育工作者的重視。翻轉(zhuǎn)課堂又稱顛倒課堂（Flipped Class），是教師創(chuàng)建教學(xué)視頻，學(xué)生課外觀看視頻，課堂上師生交流碰撞的一種新型教學(xué)形態(tài)。豜教學(xué)視頻作為重要的現(xiàn)代教育技術(shù)手段，被更多的學(xué)生所接受，以教學(xué)視頻為基礎(chǔ)的翻轉(zhuǎn)課堂模式逐漸被廣泛地傳播。翻轉(zhuǎn)課堂將傳統(tǒng)課堂中知識的傳授轉(zhuǎn)移至課前學(xué)習(xí)，將課后做作業(yè)的活動(dòng)轉(zhuǎn)移至課堂的學(xué)習(xí)活動(dòng)中，實(shí)現(xiàn)了知識傳授和知識內(nèi)化的顛倒。豝

借鑒國內(nèi)外眾多翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，將儀器分析實(shí)驗(yàn)課程部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)手法進(jìn)行教學(xué)。教師將事前拍攝制作的課程理論知識和操作過程的教學(xué)視頻或指定的其他視頻資料放在BB平臺(tái)上，要求學(xué)生課前觀看視頻資料。同時(shí)讓學(xué)生在觀看視頻的基礎(chǔ)上去完成適當(dāng)?shù)木毩?xí)，考查學(xué)生對視頻中的知識理解和掌握的程度。課堂內(nèi)教師和學(xué)生間就實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目展開討論，教師以提問的方式明確課程的知識要點(diǎn)、關(guān)鍵步驟等，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和思考，從而完成實(shí)踐活動(dòng)。對于個(gè)別有問題的小組或?qū)W生，教師再輔以個(gè)別指導(dǎo)。

儀器分析實(shí)驗(yàn)本身就是一門實(shí)踐、操作性比較強(qiáng)的課程，通過“翻轉(zhuǎn)課堂”的實(shí)施，節(jié)省的課堂教學(xué)時(shí)間可以更多轉(zhuǎn)化為學(xué)生課堂內(nèi)的模擬教學(xué)、實(shí)踐活動(dòng)和實(shí)驗(yàn)室里的動(dòng)手操作，增加了學(xué)生的參與性，調(diào)動(dòng)他們的積極性，充分發(fā)揮課外與課堂教學(xué)的優(yōu)勢，并且有助于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力與合作學(xué)習(xí)能力。

3 結(jié)語

儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，其教學(xué)質(zhì)量單純依靠傳統(tǒng)教學(xué)手段和方法已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足時(shí)代的需求，還必須借助先進(jìn)、可靠的現(xiàn)代教育技術(shù)，才能得到全面提升?，F(xiàn)代教育技術(shù)涉及網(wǎng)絡(luò)、多媒體等各種相關(guān)的軟硬件技術(shù)，可以為學(xué)生提供一個(gè)更加完善的自主學(xué)習(xí)平臺(tái)。虛擬的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，一方面讓學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)前就能切身體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)情景，加深對實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的理解;另一方面，彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)設(shè)備、時(shí)間、場地、經(jīng)費(fèi)等多方面的不足，充分利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供了條件。利用現(xiàn)代化教學(xué)技術(shù)，構(gòu)建實(shí)驗(yàn)BB網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，學(xué)生可通過這個(gè)平臺(tái)更加方便接受教師的指導(dǎo)，完成各項(xiàng)規(guī)定的作業(yè)和交流心得體會(huì);而教師可以通過這個(gè)平臺(tái)實(shí)時(shí)地指導(dǎo)學(xué)生，更有效率地獲取課程相關(guān)的反饋信息。此外，部分實(shí)驗(yàn)課程實(shí)行翻轉(zhuǎn)課堂模式，更加有利于老師的教學(xué)、學(xué)生的學(xué)習(xí)，不再受課堂、時(shí)間的限制。

綜上所述，將現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用于儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中，不僅是對傳統(tǒng)儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改善與補(bǔ)充，也提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量與效率，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，并切實(shí)提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情和動(dòng)手能力。