智慧樹平臺+翻轉(zhuǎn)課堂在《儀器分析》課程的實(shí)踐探索

來守軍，關(guān)曉琳，李姍姍，雷 蕓，董鳳霞，李 喬，陳 玉，張 鑫，張文靜

(1．蘭州文理學(xué)院 化工學(xué)院，甘肅 蘭州 730000；2．西北師范大學(xué) 化工學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

《儀器分析》課程一門介紹實(shí)踐性技術(shù)的課程，重在培養(yǎng)學(xué)生對給定分析任務(wù)的解析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?shù)據(jù)分析能力以及儀器的使用和維護(hù)等能力。通過為期兩個月的線上教學(xué)，發(fā)現(xiàn)線上教學(xué)處在諸多問題和挑戰(zhàn)。首先，由于線上教學(xué)進(jìn)行的遠(yuǎn)端視頻教學(xué)，無法監(jiān)督每一位同學(xué)的學(xué)習(xí)參與程度，更多依靠學(xué)生的自覺性，很難保證學(xué)生在整個授課過程的精神集中程度。其次，由于多人同時在線，網(wǎng)絡(luò)不暢等因素的客觀存在，教學(xué)過程會出現(xiàn)中斷現(xiàn)象。再次，師生間、同學(xué)之間的情感交流不暢通[1]。另外，因?yàn)槿鄙佼?dāng)面提問、測試等實(shí)戰(zhàn)性練習(xí)，總體教學(xué)效果不太理想。本課題已經(jīng)在《儀器分析》課程方面進(jìn)行了較為系統(tǒng)的課程改革，開展了基于工作過程系統(tǒng)化方面的儀器分析課程改革以及以儀器分析課程課程思政方面的實(shí)踐[2]。亟需借鑒網(wǎng)絡(luò)授課和傳統(tǒng)授課的優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行改革，其中基于優(yōu)秀網(wǎng)絡(luò)平臺的翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計是比較好的解決方法。

1 智慧樹平臺與翻轉(zhuǎn)課堂的融合

智慧樹網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺與翻轉(zhuǎn)課堂的融合是集合線上教學(xué)和線下教學(xué)(主體課堂)相結(jié)合的混合式教學(xué)。智慧樹網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺主要提供網(wǎng)絡(luò)資源(包括課程平臺、教學(xué)資源、課程練習(xí)、對學(xué)生跟蹤管理等)。在課前教師可以發(fā)布相應(yīng)的學(xué)習(xí)資料和課前問題，學(xué)生通過自主查閱資料完成基本知識學(xué)習(xí)，同時可以借助大學(xué)MOOC等資源完善預(yù)習(xí)。在接下來的環(huán)節(jié)，學(xué)生在課上與教師不再是講和聽得關(guān)系，而是一起通過提問討論等交流互動完成新知識的內(nèi)化和鞏固；通過翻轉(zhuǎn)課堂，將個性化學(xué)習(xí)思路拓展到網(wǎng)絡(luò)教育[3]。智慧樹網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺和翻轉(zhuǎn)課堂的結(jié)合是以智慧樹網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺優(yōu)質(zhì)教育資源為基礎(chǔ)，學(xué)生針對這些資源進(jìn)行學(xué)習(xí)，充分體現(xiàn)因材施教、學(xué)習(xí)自主，在這里充分體會到多樣化的學(xué)習(xí)方式，包括體驗(yàn)學(xué)習(xí)、協(xié)作訓(xùn)練、多重交互、自主探究等。國外研究者進(jìn)行了翻轉(zhuǎn)課堂的理論研究，但是由于各國實(shí)際教學(xué)現(xiàn)狀的差異，在翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)踐依然存在諸多問題[4]。國內(nèi)對于翻轉(zhuǎn)課堂的應(yīng)用起步比較晚，主要集中在實(shí)訓(xùn)和實(shí)踐課程的應(yīng)用。就《儀器分析》課程而言，主要集中在儀器分析實(shí)驗(yàn)，而涉及儀器分析理論課程或者理論與實(shí)踐相結(jié)合的翻轉(zhuǎn)課堂比較少，特別是結(jié)合畢業(yè)生能力提升和職業(yè)化訓(xùn)練方面的研究和實(shí)踐更少。

《儀器分析》課程不僅涉及光學(xué)、電學(xué)以及色譜等內(nèi)容，同時大型儀器的原理差別比較大，一直是化學(xué)化工類課程中較難的部分。同時，由于各個高校的實(shí)際條件差異性較大，學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識后，對于實(shí)驗(yàn)技術(shù)的掌握更為困難，所以導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)效果不佳。構(gòu)建理論知識與實(shí)驗(yàn)課堂之間的聯(lián)系，有助于學(xué)生理論知識的消化，深刻了解儀器的構(gòu)造。但是依然面臨一個問題就是，課后無法選擇合適時間繼續(xù)學(xué)習(xí)，從而使得前期的學(xué)習(xí)效果不能很好內(nèi)化，最終學(xué)生進(jìn)入了學(xué)習(xí)儀器原理、儀器構(gòu)造等知識點(diǎn)時感到枯燥、乏味，導(dǎo)致無法激發(fā)學(xué)習(xí)積極性的循環(huán)，從而影響學(xué)習(xí)效果。所以對于儀器分析課程的翻轉(zhuǎn)教學(xué)非常有必要[5]。國內(nèi)研究者對于儀器分析實(shí)驗(yàn)的翻轉(zhuǎn)課堂進(jìn)行初步設(shè)計，采用藍(lán)墨云班平臺下，探索了翻轉(zhuǎn)課堂在儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用；但是基于智慧樹等大型教學(xué)平臺的相關(guān)翻轉(zhuǎn)課堂還很少，沒有系統(tǒng)的利用大型平臺進(jìn)行有效的教學(xué)探索。

2 《儀器分析》課程中“四個維度”的推行

從“四個維度”即時空、師資、內(nèi)容、方式著手，利用智慧樹教學(xué)平臺有效促進(jìn)教學(xué)課堂。通過學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課中完成知識吸收與內(nèi)化、課后教師布置練習(xí)作業(yè)或者拓展性學(xué)習(xí)任務(wù)，線上與線下學(xué)生與教師交流互動的方式，改變傳統(tǒng)教學(xué)模式[6-7]。

儀器分析課程涉及的各種儀器的分析方法和原理各不相同，導(dǎo)致各章節(jié)內(nèi)容相對獨(dú)立，章節(jié)之間的關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，如何構(gòu)建不同部分之間的聯(lián)系非常有難度?；诖?，以智慧樹教學(xué)平臺為基礎(chǔ)，將翻轉(zhuǎn)課堂運(yùn)用于儀器分析課程教學(xué)中，主要包括課前預(yù)習(xí)、課堂互動、課后強(qiáng)化三個教學(xué)環(huán)節(jié)的具體安排。

2.1 課前預(yù)習(xí)

儀器分析是我校應(yīng)用型課程建設(shè)的課程之一。課程組是借助智慧樹網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，在課前向?qū)W生發(fā)布教學(xué)日歷、教學(xué)課件、視頻以及學(xué)習(xí)任務(wù)單等學(xué)習(xí)資料，滿足學(xué)生線上學(xué)習(xí)的需求，時間一般控制在5～10 min。例如：pH值得含義是什么？工業(yè)廢水pH值測定方法有哪些，優(yōu)缺點(diǎn)如何？化學(xué)電池的工作基礎(chǔ)是什么？如何構(gòu)建分析方法，是否可以用思維導(dǎo)圖形式表達(dá)？學(xué)生需要在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上問答討論區(qū)作答。同時根據(jù)同學(xué)們討論的情況，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。

2.2 課堂互動

通過搶答活動活躍課堂氣氛。例如針對有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，由苯合成環(huán)己烷，雖然合成過程不困難，但是關(guān)鍵在得到的產(chǎn)品與原料如何分離的問題。通過討論，得出苯和環(huán)己烷的沸點(diǎn)非常接近，常規(guī)的分離方法無法實(shí)現(xiàn)，只能利用色譜法解決。通過大腦風(fēng)暴法，討論和收集解決實(shí)際問題的建議，通過集體討論得出結(jié)論。例如，儀器分析常用的物理性質(zhì)，不同學(xué)生的認(rèn)識程度不同，通過頭腦風(fēng)暴，學(xué)生在光學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)等中做出選擇。詞云的結(jié)果是同學(xué)們對于光學(xué)的傾向度比較高，從而在教學(xué)中強(qiáng)化這方面的提升。采用項(xiàng)目教學(xué)，有小組組長匯報分享討論的形式進(jìn)行強(qiáng)化。對于舉一反三類型的設(shè)計采用分組教學(xué)。例如，兒童牙膏中含氟量的分析在，學(xué)生以小組的形式討論問題，教師也積極參與其中，監(jiān)督并引導(dǎo)學(xué)生的討論，最后由教師作點(diǎn)評和總結(jié)。傳統(tǒng)教學(xué)與翻轉(zhuǎn)課堂有機(jī)結(jié)合，不僅能增強(qiáng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，對于團(tuán)隊(duì)意識、職業(yè)化意識等也有促進(jìn)，更有利于師生的協(xié)同發(fā)展。

2.3 課后強(qiáng)化

重視學(xué)生的獨(dú)立思維培養(yǎng)，布置創(chuàng)新性課題。例如，油條的含鋁量測定，白酒品質(zhì)的分析，新合成藥片的結(jié)果確定為案例，讓學(xué)生積極思考并探討選擇什么方法和儀器檢測特定物質(zhì)。以學(xué)生未來可能的工作崗位或?qū)嶋H工作內(nèi)容為導(dǎo)向，結(jié)合國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法，切實(shí)完成真實(shí)項(xiàng)目。例如當(dāng)引入項(xiàng)目議題為原子吸收分光光度測定微量物質(zhì)時，分別從原子化方式提出國標(biāo)方法制鹽工業(yè)中銅離子的測定、紡織品中重金屬離子測定、無機(jī)化工產(chǎn)品中鎘含量測定、固體廢物中總汞的測定。學(xué)生按照具體要求提交項(xiàng)目分析書，作為課程考核的重要組成部分。

3 結(jié)束語

依托智慧樹平臺，融合翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式，有利于發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學(xué)及資源的優(yōu)勢，可以作為傳統(tǒng)教學(xué)強(qiáng)有力的補(bǔ)充，能夠比較充分的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。在儀器分析課程教學(xué)中，通過網(wǎng)上平臺建設(shè)、資源建設(shè)以及課堂實(shí)踐的推進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)平臺和翻轉(zhuǎn)教學(xué)融合的教學(xué)方式，說明必將能夠更好推進(jìn)新時代的教學(xué)改革，實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為本的教育初衷。