基于MOOC設(shè)計的學(xué)生仿真互動儀器分析示教實驗

□郝利君 駱雪芳 季一兵

基于MOOC設(shè)計的學(xué)生仿真互動儀器分析示教實驗

□郝利君 駱雪芳 季一兵

近年來，隨著“慕課”技術(shù)的不斷發(fā)展，在國家教育政策發(fā)展指導(dǎo)下，高校的授課方式正在不斷改革并完善?；凇癕OOC”理念，本單位構(gòu)建慕課仿真互動平臺，并將其應(yīng)用于儀器分析示教實驗中，取得了很好的教學(xué)效果并逐步推廣擴大應(yīng)用范圍。

儀器分析；示教實驗；慕課

教育部發(fā)布的 《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃 （2011-2020年）》中指出，教育信息化的發(fā)展以教育理念創(chuàng)新為先導(dǎo)，以優(yōu)質(zhì)教育資源和信息化學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè)為基礎(chǔ)，以學(xué)習(xí)方式和教育模式創(chuàng)新為核心。基于政策導(dǎo)向，利用 “慕課”的授課特點，可以有效改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，提高教學(xué)效率，并縮短經(jīng)濟文化有巨大差異的地區(qū)距離?！澳秸n”，即 “大規(guī)模在線開放課程”（Massive Open OnlineCourse，簡稱mooc或“慕課”），從2008年慕課初始形成到2011年慕課迅速為世人所知并快速發(fā)展，世界各地的學(xué)生都可利用互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)到大學(xué)課程?！澳秸n”的操作也很容易，一般先申請想要參與學(xué)習(xí)的課程，注冊好用戶名和登錄密碼后，就能在線互動學(xué)習(xí)了。

目前，我國高校的 “慕課”發(fā)展仍然處于起步摸索階段，很多學(xué)校開始嘗試并已經(jīng)開設(shè) “慕課”形式的教學(xué)模式。慕課在我國的發(fā)展必須走契合我國國情的路徑，也要走契合高校專業(yè)特點的路徑，這就要求我們不斷探索實踐，讓這種創(chuàng)新教育模式能夠合理健康地發(fā)展下去。

一、儀器分析示教實驗課簡介及存在問題

“儀器分析實驗”是中國藥科大學(xué)理學(xué)院分析化學(xué)教研室為基礎(chǔ)藥學(xué)理科基地、國家生命科學(xué)與技術(shù)人才培養(yǎng)基地、食品質(zhì)量與安全以及臨床藥學(xué)等專業(yè)開設(shè)的一門獨立的儀器分析實驗課程，旨在驗證儀器分析理論與方法，發(fā)展學(xué)生儀器分析實驗技能，并初步學(xué)習(xí)利用所學(xué)的方法和技能解決實際樣品測定的能力。

“儀器分析示教實驗”是 “儀器分析實驗”中以教師操作演示為主的實驗課程。包括紅外分光光度計 （FT-IR）、毛細(xì)管氣相 （CGC）、毛細(xì)管電泳 （CE）和液質(zhì)聯(lián)用 （LCMS）等四個儀器操作示教實驗。

目前示教實驗的開設(shè)因儀器、時間、授課方式等方面的問題，教學(xué)效果并不理想，存在的主要問題有以下幾個方面：①班級人數(shù)多，實驗教學(xué)難度大；②教師規(guī)范化操作有待提高，教學(xué)質(zhì)量難以保證；③示教實驗教學(xué)效果不理想；④面對面的單次教學(xué)不能滿足學(xué)生課后復(fù)習(xí)和拓展學(xué)習(xí)的要求。

教師在講解儀器使用過程中，學(xué)生擠在教師周圍，站在后面的同學(xué)對儀器具體操作聽不清，甚至看不到，極大地局限了學(xué)生對于分析儀器的操作認(rèn)識，在具體實驗過程中會出現(xiàn)各種不規(guī)范的情況，對于學(xué)生自己是知識點缺乏的損失，對于實驗室來說是貴重儀器的維護損失，比如在氣相色譜儀以及高效液相色譜儀的使用中，由于操作不當(dāng)，經(jīng)常出現(xiàn)針頭彎曲的情況；在紅外儀器的使用過程中，壓片模具也經(jīng)常受到不同程度的損傷，導(dǎo)致壓片無法成型等，這些都是由于不規(guī)范操作引起。由于儀器與場地條件所限，有些儀器不能滿足所有上課同學(xué)一起動手操作的要求，雖然開設(shè)部分示教實驗，取得一定教學(xué)效果，但是相對參與性實驗來說，學(xué)生的學(xué)習(xí)時間短、參與度低，對相關(guān)實驗不能產(chǎn)生有效持續(xù)的興趣。

二、“慕課”平臺構(gòu)建意義

如果引入慕課教學(xué)，可以設(shè)計網(wǎng)上多個在線學(xué)習(xí)考核模塊，層次清楚，分工明確。在實驗開始之前，學(xué)生可以在網(wǎng)上看到具體操作視頻以及相關(guān)儀器分析知識點介紹，對將要學(xué)習(xí)的分析儀器有個直觀的認(rèn)識，通過觀看教研室集體創(chuàng)作的示教教案，盡可能避免出現(xiàn)專業(yè)性錯誤；在正式上課時，能起到事半功倍的效果，使學(xué)生更加全面了解

所用精密儀器的操作流程，很好地輔助理論知識學(xué)習(xí)；在之后的專業(yè)學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生也可以隨時上網(wǎng)查看相關(guān)儀器分析實驗過程，不受時間和場地限制。加深印象的同時，對于進一步深入學(xué)習(xí)研究專業(yè)內(nèi)容也會有較大的幫助，學(xué)生可隨時與教師線上交流或通過課程設(shè)置的題目自行思考并完成考核，從而提高學(xué)生對儀器分析實驗整體的認(rèn)知程度和學(xué)習(xí)興趣，真正起到驗證理論和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神的目的。

1.提高學(xué)生預(yù)習(xí)效果

傳統(tǒng)的書本接受知識預(yù)習(xí)，有些專業(yè)性強的知識點不易理解，達不到預(yù)習(xí)效果。引入 “慕課”教學(xué)，能使學(xué)生在實驗開始之前，通過 “慕課”的預(yù)習(xí)模塊了解相關(guān)知識點、熟悉相關(guān)儀器的操作流程和使用要點，對將要學(xué)習(xí)的實驗內(nèi)容有直觀的認(rèn)識。

2.了解精密儀器使用規(guī)范

在正式實驗課的操作中，通過教師的現(xiàn)場講解，學(xué)生可以進一步加深印象，并能夠更規(guī)范地使用儀器，從而較好地保護分析儀器，一舉兩得。

3.實現(xiàn)24小時不間斷學(xué)習(xí)

隨時上網(wǎng)查看；加深印象；提高興趣；培養(yǎng)創(chuàng)新精神。在之后的專業(yè)學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生可以隨時上網(wǎng)查看相關(guān)儀器分析實驗過程，加深印象的同時，對于進一步深入學(xué)習(xí)研究專業(yè)內(nèi)容也會有較大的幫助，從而提高學(xué)生對儀器分析實驗整體的認(rèn)知程度和學(xué)習(xí)興趣，真正起到驗證理論和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神的目的。

4.加強學(xué)生與教師之間的溝通

傳統(tǒng)教學(xué)方式使學(xué)生一般只能在課間與教師簡短交流，而慕課教學(xué)方式，搭建了學(xué)生與教師溝通平臺，學(xué)生隨時提問，教師隨時回答，及時解決問題，高效學(xué)習(xí)知識。

5.隨時調(diào)整考核方式

實驗課的考查一般通過現(xiàn)場考查學(xué)生動手操作以及數(shù)據(jù)處理的規(guī)范性來實現(xiàn)。通過 “慕課”考核模塊可構(gòu)建線上考核標(biāo)準(zhǔn)，使學(xué)生學(xué)習(xí)更全面，考核方式靈活多樣。

三、基于 “MOOC”設(shè)計的仿真互動平臺的構(gòu)建

1.“慕課”平臺實踐特色

目前本教研室的 “慕課”平臺已經(jīng)基本搭建好并在一定范圍內(nèi)試運行。經(jīng)過實踐發(fā)現(xiàn)此平臺應(yīng)用效果好，比起傳統(tǒng)教學(xué)模式有獨到的特色和優(yōu)勢。通過對 “慕課”教學(xué)的深入了解與學(xué)習(xí)，本校逐步探索出一個適合相關(guān)專業(yè)學(xué)生儀器分析實驗的學(xué)習(xí)方式，把 “慕課”優(yōu)勢與實驗教學(xué)相結(jié)合，使學(xué)生真正高效全面地掌握實驗課程的相關(guān)知識。在 “慕課”的學(xué)習(xí)的過程中逐步建立師生良好互動，使學(xué)生能夠有問題及時解決，教師也能及時了解學(xué)生所學(xué)實驗內(nèi)容的薄弱之處，在實驗室的講解環(huán)節(jié)能做到有的放矢地授課。在 “慕課”線上的實施過程中，教師能夠逐漸摸索出定性或者定量的考核評價體系，使學(xué)生在線上也能夠及時發(fā)現(xiàn)自身問題并加以糾正。

（1）在“慕課”平臺實現(xiàn)儀器示教，使傳統(tǒng)教學(xué)與現(xiàn)代技術(shù)充分結(jié)合。實踐中主要以 “儀器分析示教實驗”的“慕課”課程設(shè)計為平臺，達到學(xué)生只要有網(wǎng)絡(luò)覆蓋的情況下，不受時間、空間限制，隨時隨地進入 “儀器化分析實驗室”進行學(xué)習(xí)和具體儀器 “實驗操作”的目的，從而保障學(xué)生規(guī)范、高效地掌握各類儀器的使用和操作。

（2）設(shè)計模塊科學(xué)，分類明確。我們以整個儀器分析示教實驗課程為主線，以涉及的具體實驗儀器為版塊，以實驗的實際操作為內(nèi)容，添加討論和考核環(huán)節(jié)，做到設(shè)計科學(xué)，界面友好，操作簡單，易于學(xué)習(xí)。

（3）示教多角度，學(xué)習(xí)高效率。傳統(tǒng)示教實驗演示操作過程弊端較多，前已詳細(xì)講述，網(wǎng)上示教可以多角度拍攝、講解制作，通過集體創(chuàng)作，避免專業(yè)性錯誤，使學(xué)生學(xué)習(xí)更便捷高效。

2.“慕課”平臺構(gòu)建的詳細(xì)內(nèi)容

（1）“慕課”的開發(fā)流程。“慕課”建設(shè)的整個流程劃分為以下5個部分： ①平臺的建設(shè)和確立。首先要選擇投放課程的平臺，也就是常說的 “架服務(wù)器”。要建設(shè)在線課程，服務(wù)器的準(zhǔn)備是必不可少的。②授課教師的抉擇。錄制課程的任課教師應(yīng)具備豐富的相關(guān)實驗講解經(jīng)驗，講解思路清晰，操作儀器規(guī)范。③課程對象的設(shè)定。原本儀器分析示教實驗課程開設(shè)有確定的學(xué)生群體。但在此基礎(chǔ)上改為慕課時，必須要重新考慮和確認(rèn)這個問題，只有在確定了所針對學(xué)習(xí)者的層次和基礎(chǔ)之后，才便于修訂授課內(nèi)容。④課程的審定。比如介紹課程的關(guān)鍵信息，把課程的一些關(guān)鍵信息在視頻里反映出來。視頻應(yīng)該如何錄制，動畫應(yīng)該呈現(xiàn)哪些內(nèi)容，等等。⑤課程的上線與修改。在經(jīng)過前期文字編寫，錄制和基本模塊制作之后，“慕課”課程就可以上線了——上線的時候?qū)①N出課程開放的時間段、課程的各方面信息、課程考核機制、優(yōu)秀成績的評價機制，以便讓學(xué)習(xí)者能夠去注冊觀看。而在一個學(xué)期結(jié)束之后，教師們需要總結(jié)經(jīng)驗，教師之間也可以互相交流，以確定下一次開課的設(shè)定以及下輪課程內(nèi)容和形式的改善。

（2）主要內(nèi)容模塊設(shè)計。實驗儀器的操作是儀器分析課程的主要內(nèi)容，分為講解、示范、操作三個步驟。本課題將重點解決在 “慕課”教學(xué)環(huán)境中如何將三個步驟有機結(jié)合，確保學(xué)生真正能夠?qū)W到儀器運行的原理、具體使用方法、操作中注意事項和易出錯的環(huán)節(jié)。

①教師講課錄像——VCR：課題組將根據(jù)前期實驗調(diào)研和準(zhǔn)備情況撰寫詳細(xì)的實驗分步操作講義以及實驗視頻的拍攝腳本，保證實驗錄制的順利進行。

②將實際教學(xué)過程中涉及的實驗儀器用動畫的形式展現(xiàn)給學(xué)生。對實驗儀器的運行原理、操作過程、結(jié)果分析以及重點注意事項呈獻給在線學(xué)習(xí)的學(xué)生，在慕課上線后學(xué)生易于掌握知識點以及規(guī)范使用分析儀器。

③每個分析儀器都具有在線模擬操作功能，使學(xué)生仿佛置身于實驗室中實際操作，便于學(xué)生更直觀地了解并接觸儀器。學(xué)生在仿真操作過程中，若出現(xiàn)操作程序或按錯鍵等不規(guī)范錯誤，系統(tǒng)可以及時提醒；學(xué)生也可以在線反饋自己在模擬過程中遇到的問題，請教師在線回答。

（3）考核環(huán)節(jié)。慕課作為網(wǎng)上在線開放演示課程，在形式與內(nèi)容上相較于實驗室現(xiàn)場講解并操作儀器的實驗發(fā)生了較大的改變，如何客觀全面地評價實驗效果也將是本項目的關(guān)鍵問題之一。評價包括對學(xué)生的考評，用于實驗成績的評定；學(xué)生及實驗實施的教師對改革的意見、建議等。評價指標(biāo)有些可以定量，有些只能定性。我們將總結(jié)前期工作的經(jīng)驗，探索各項評價指標(biāo)在成績評定中的貢獻，調(diào)整評價權(quán)重，制定更為詳細(xì)合理的學(xué)生成績評定辦法供教師使用，以保證成績的相對公正，并更加客觀地評估實驗實施的效果。

[1]王麗華.美國“慕課”的新發(fā)展及對中國的啟示——基于對斯隆聯(lián)盟系列調(diào)查評估報告的解讀[J].高校教育管理,2014,8(5):34-40,72.

[2]王蓁,田佳欣.慕課在我國發(fā)展的SWOT分析[J].新課程(下), 2013,(7):74-75.

[3]MH Baturay.An Overview of the World of MOOCs[J].Procedia-Social and Behavioral Sciences,2015,174(1):427-433.

[4]朱慶峰.我國高等教育“慕課”發(fā)展的困境及理路選擇[J].教育發(fā)展研究,2014,(23):73-77.

（編輯：王春蘭）

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1671-0568（2016）32-0089-02

郝利君，碩士，中國藥科大學(xué)理學(xué)院實驗師。研究方向：分析化學(xué)；駱雪芳，博士，中國藥科大學(xué)副教授。研究方向：藥物質(zhì)量分析；季一兵，博士，中國藥科大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師。研究方向：藥物分析新方法與新材料。