儀器分析課程翻轉(zhuǎn)課堂與MOOC融合的教學(xué)模式構(gòu)建

唐 婧， 鄭勝彪， 惠貞貞， 葉祥桔， 汪徐春

(安徽科技學(xué)院 化學(xué)與材料工程學(xué)院，安徽 鳳陽(yáng) 233100)

1 《儀器分析》課程教學(xué)存在的問(wèn)題

《儀器分析》是化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的主干課程，該門課程融合了《分析化學(xué)》《物理學(xué)》《電子電工學(xué)》《計(jì)算機(jī)科學(xué)》等學(xué)科知識(shí)，在化學(xué)類和應(yīng)用化學(xué)類專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)計(jì)劃中具有舉足輕重的地位。從上世紀(jì)九十年代開始,《儀器分析》課程受到重視，然而，發(fā)展至今在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中仍然存在著一些問(wèn)題。

1.1 教材內(nèi)容更新過(guò)慢

現(xiàn)代儀器發(fā)展十分迅速，儀器的更新?lián)Q代也很快，而教材總是更新滯后，很多教材中的內(nèi)容還停留在幾年前甚至于是十幾年前的儀器類型。比如，現(xiàn)在可以搜索到的最新的《儀器分析》教材是2018年9月出版的，版本相對(duì)來(lái)說(shuō)很新，但是，其內(nèi)容還是多停留在較為陳舊的儀器基本原理上，目前已經(jīng)應(yīng)用廣泛的儀器聯(lián)用技術(shù)內(nèi)容還是少之又少?，F(xiàn)代大學(xué)教育中授課老師講課內(nèi)容以教材為主，而教材內(nèi)容不能與時(shí)俱進(jìn)，必然會(huì)導(dǎo)致教育與實(shí)際需要脫節(jié)的現(xiàn)狀，這也正是目前高等教育最為突出的問(wèn)題。

1.2 教學(xué)方法單一

由于《儀器分析》課程的特點(diǎn)，需要介紹多種儀器部件，因此，授課教師在教學(xué)上已經(jīng)有所改進(jìn)，采用現(xiàn)代多媒體技術(shù)教學(xué)給學(xué)生更加直觀的感受，但是這種教學(xué)方法從本質(zhì)上仍然是“傳遞——接受”的模式，教師是主體，學(xué)生更多是被動(dòng)接受，無(wú)法發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，學(xué)習(xí)缺乏思考。探究式、立體的教學(xué)模式在《儀器分析》課程中教學(xué)中很少得到運(yùn)用。這種陳舊的教學(xué)方式遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代教學(xué)要求，不利于人才培養(yǎng)。

1.3 教學(xué)定位不準(zhǔn)確

《儀器分析》課程是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的專業(yè)核心課程，要求學(xué)生弄懂并且會(huì)用各種化學(xué)類分析儀器，掌握各種儀器的實(shí)際操作和軟件應(yīng)用。通常授課的《儀器分析》教材有幾百頁(yè)，其中主要是理論知識(shí)和儀器部件，而具體的操作步驟和方法卻是簡(jiǎn)單帶過(guò)。授課教師大多數(shù)會(huì)按照教材的知識(shí)體系進(jìn)行講授，而不是從儀器使用實(shí)踐能力的培養(yǎng)定位上去組織教學(xué)。由于該課程并非專業(yè)基礎(chǔ)課程，開設(shè)時(shí)間不長(zhǎng)，很多高校對(duì)該課程的教學(xué)定位不夠準(zhǔn)確，加之大多數(shù)高校該課程課時(shí)有限，學(xué)生學(xué)完該課程后對(duì)很多儀器結(jié)構(gòu)和理論而似懂非懂，對(duì)儀器的具體操作和應(yīng)用還是不熟悉，遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到《儀器分析》課程的教學(xué)目標(biāo)和要求。

近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)外課堂教學(xué)的模式引入了許多新思路、新資源，比如,翻轉(zhuǎn)課堂和MOOC教學(xué)這些新的教學(xué)理念和模式已經(jīng)開始在大學(xué)教育中有所實(shí)施，例如，圣何塞州立大學(xué)讓學(xué)生將MOOC作為家庭作業(yè)完成，而在課堂則是更深層次的解決問(wèn)題[1]；俞勁松等將MOOC與翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合應(yīng)用于“翻譯技術(shù)實(shí)踐”課程中，提出了“遞進(jìn)式翻轉(zhuǎn)教學(xué)”混合模式[2]；李艷等將MOOC和翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式融入“網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程教育”中，并進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)證研究，取得了很好的效果[3]。

本課題組對(duì)多年教授的《儀器分析》課程及其相關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，結(jié)合最新的教學(xué)模式、方法和資源特點(diǎn)，構(gòu)建了“慕課-翻轉(zhuǎn)課堂”混合教學(xué)模式，研究其在《儀器分析》課程和實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用，希望能為高?！秲x器分析》課程的教學(xué)提供新的思路。

2 MOOC和翻轉(zhuǎn)課堂

2.1 MOOC的定義和優(yōu)勢(shì)

慕課(Massive Open Online Course，MOOC)是一種互聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)代教育融合的產(chǎn)物，它的特點(diǎn)是開放性、大規(guī)模、完全開放和完全在線[4]。與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，MOOC匯聚了更多領(lǐng)域的優(yōu)質(zhì)課程，教學(xué)資源豐富，而且MOOC存在過(guò)濾機(jī)制，可保證教育資源的質(zhì)量；對(duì)于學(xué)生而言，學(xué)習(xí)的自由度大大提高，不再受時(shí)間和空間上的限制；學(xué)習(xí)的互動(dòng)性得到提高，因?yàn)椴辉偈軙r(shí)間上限制，因此教師和學(xué)生，學(xué)生與學(xué)生之間都可以開展討論交流，提高學(xué)習(xí)效率[5]。從這些特點(diǎn)可見(jiàn)MOOC教育模式能一定程度上解決教育資源平衡性問(wèn)題，知識(shí)傳播和接受途徑有所擴(kuò)展。

2.2 翻轉(zhuǎn)課堂的定義和優(yōu)勢(shì)

翻轉(zhuǎn)課堂(“Flipped Classroom”或“Inverted Classroom”)是指重新調(diào)整課堂內(nèi)外的時(shí)間，讓學(xué)生親自動(dòng)手活動(dòng)，是一種新型的教學(xué)模式。這種教學(xué)顛倒傳統(tǒng)教學(xué)中知識(shí)傳遞與內(nèi)化過(guò)程，學(xué)生知識(shí)的學(xué)習(xí)主要是在課前通過(guò)觀看教師制作的視頻，教師在課堂上的時(shí)間主要是幫助學(xué)生答疑解惑解決問(wèn)題，學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)在于學(xué)生[6]。這種教學(xué)模式的特點(diǎn)在于知識(shí)的學(xué)習(xí)具有可重復(fù)性，學(xué)生可以對(duì)不懂不會(huì)的內(nèi)容反復(fù)觀看，多次學(xué)習(xí)；其次學(xué)習(xí)的互動(dòng)性加強(qiáng)，教師在課堂上的時(shí)間主要是幫助學(xué)生解惑，因此，彼此之間可以很好的溝通和交流；再有這種教學(xué)提高了學(xué)習(xí)效率，更有利于學(xué)生集中精力學(xué)習(xí)，提高整體的教學(xué)質(zhì)量。

2.3 MOOC和翻轉(zhuǎn)課堂融合

MOOC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)。MOOC主要提供網(wǎng)絡(luò)資源(包括課程平臺(tái)、教學(xué)資源、課程練習(xí)、對(duì)學(xué)生跟蹤管理等)，當(dāng)然這還需要教師對(duì)資源進(jìn)行再加工以能融入翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)際過(guò)程，MOOC在課前提供高效的學(xué)習(xí)平臺(tái)和相應(yīng)的學(xué)習(xí)資源(視頻)，學(xué)生通過(guò)MOOC平臺(tái)完成理論知識(shí)的預(yù)習(xí)、學(xué)習(xí)和習(xí)題訓(xùn)練，隨后要求學(xué)生在課上與教師一起通過(guò)提問(wèn)討論等交流互動(dòng)完成新知識(shí)的內(nèi)化和鞏固；而且這樣的結(jié)合實(shí)際上是將翻轉(zhuǎn)課堂的個(gè)性化學(xué)習(xí)思路拓展到網(wǎng)絡(luò)教育，將MOOC的性質(zhì)從大規(guī)模、完全開放向小規(guī)模、限制性開放發(fā)展，這樣實(shí)際上是克服MOOC大規(guī)模性和完全開放所帶來(lái)的弊端[7]。慕課和翻轉(zhuǎn)課堂的結(jié)合是以MOOC優(yōu)質(zhì)教育資源為基礎(chǔ)，學(xué)生針對(duì)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(huì)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。對(duì)于大學(xué)生來(lái)說(shuō)，這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生思維、創(chuàng)新意識(shí)大有裨益。

3 混合模式在《儀器分析》課程中的構(gòu)建

3.1 混合模式的構(gòu)建

MOOC和翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的混合模式是一種教學(xué)相長(zhǎng)的開放式教學(xué)。這種模式的構(gòu)建是相互循環(huán)的，首先教師需要精心制作適合于儀器分析課程的微課、視頻，學(xué)生在自主學(xué)習(xí)的環(huán)境中通過(guò)觀看MOOC視頻，對(duì)知識(shí)點(diǎn)和重難點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)，在這過(guò)程中，每個(gè)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解深淺不一，課堂上老師向?qū)W生提問(wèn)考察學(xué)生學(xué)習(xí)的效果，學(xué)生向老師問(wèn)問(wèn)題解決課下的疑惑和難點(diǎn)，通過(guò)提問(wèn)、討論開放式的互動(dòng)交流教師和學(xué)生在這個(gè)過(guò)程中都有收獲，學(xué)生可以通過(guò)老師的講解和討論加深對(duì)知識(shí)的理解，老師可以通過(guò)學(xué)生的反饋和問(wèn)題對(duì)MOOC視頻進(jìn)行改進(jìn)和更新。這正是一個(gè)嶄新的教學(xué)模式，這樣一種混合模式做到了“學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)化、資源整合多元化、課程講授多樣化和學(xué)習(xí)支持立體化”[8]。

3.2 MOOC模塊的應(yīng)用

MOOC在實(shí)施的過(guò)程中對(duì)于學(xué)生的要求相對(duì)高一些，要求學(xué)生自學(xué)，其實(shí)存在過(guò)程不好監(jiān)管的問(wèn)題。但是,從教學(xué)資源的利用和普及角度而言，它比以往的精品資源共享課要更加優(yōu)越。從儀器分析課程應(yīng)用來(lái)看，有大量的教學(xué)資源是實(shí)施MOOC的前提條件。然而,目前僅有一些大型公共課，如英語(yǔ)、高等數(shù)學(xué)等相對(duì)資源較為豐富，其它的專業(yè)課程資源較為匱乏，尤其是《儀器分析》發(fā)展的較晚，在各高校開設(shè)的時(shí)間并不長(zhǎng)，MOOC資源十分緊張。當(dāng)然，MOOC資源的開發(fā)可能需要一個(gè)較為長(zhǎng)期的過(guò)程，從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，開設(shè)儀器分析這門課程的高校及其任課老師應(yīng)該在慕課課程資源上多下功夫，可以采取激勵(lì)措施，鼓勵(lì)老師積極申報(bào)相應(yīng)課題，準(zhǔn)備微課教學(xué)，并在微課的基礎(chǔ)上大力發(fā)展慕課，增加儀器分析課程的優(yōu)質(zhì)慕課教學(xué)資源的開發(fā)。大家把對(duì)課程中重難點(diǎn)、典型的案例分析、生動(dòng)的視頻材料等拿來(lái)共享，集思廣益，必將極大地豐富儀器分析課程的教學(xué)內(nèi)容，開闊師生的眼界，形成這一門課程的“百家講壇”。

3.3 翻轉(zhuǎn)課堂模塊的應(yīng)用

傳統(tǒng)教育最難辦的就是因材施教。對(duì)于教師來(lái)說(shuō)，每個(gè)學(xué)生理解、學(xué)習(xí)、消化能力都千差萬(wàn)別，如何才能在有限的時(shí)間內(nèi)讓能力不同的學(xué)生都能有所收益確實(shí)十分困難。而這種打破常規(guī)教學(xué)模式的翻轉(zhuǎn)課堂卻改變了這種困境，它充分利用學(xué)生的課余時(shí)間，將學(xué)習(xí)地點(diǎn)和時(shí)間都進(jìn)行了改革。實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂在時(shí)間上更為自由，學(xué)生可以在靈活的時(shí)間自學(xué)，是學(xué)生愿意學(xué)習(xí)主動(dòng)學(xué)習(xí)的時(shí)間；地點(diǎn)也變得輕松，不再拘泥于一個(gè)小小的教室，更重要的是實(shí)現(xiàn)了教學(xué)主客體的翻轉(zhuǎn)，學(xué)生是學(xué)習(xí)和課堂教學(xué)的中心和主體，打破了傳承幾千年的填鴨式教學(xué)。學(xué)生自覺(jué)主動(dòng)地學(xué)習(xí)慕課視頻，教師在課堂上采取提問(wèn)的方式檢驗(yàn)學(xué)生課下的學(xué)習(xí)效果，學(xué)生對(duì)視頻中自己不能理解的問(wèn)題進(jìn)行提問(wèn)，能起到思考、啟發(fā)的作用，相信這樣有針對(duì)性的互動(dòng)交流，更有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，也是幫助教師實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)、達(dá)到因材施教的目的。

例如《儀器分析》課程的第四章“紅外光譜分析”中基本原理部分，要和同學(xué)們討論清楚紅外光譜的產(chǎn)生和頻率位置，內(nèi)容相對(duì)抽象難懂。在課前將這部分內(nèi)容制作成MOOC視頻，結(jié)合已有的教學(xué)資源-水分子和二氧化碳分子振動(dòng)形式的動(dòng)畫，生動(dòng)形象地展示紅外光譜產(chǎn)生的過(guò)程，學(xué)生通過(guò)視頻和動(dòng)畫愉快地學(xué)習(xí)，既達(dá)到提前預(yù)習(xí)學(xué)習(xí)的目的，也使學(xué)習(xí)變得輕松，學(xué)生可以反復(fù)多次的聽和看。課堂上以設(shè)問(wèn)的方式提出問(wèn)題，可以給出其它分子讓學(xué)生討論其紅外振動(dòng)的形式和頻率，并說(shuō)明理由，將課堂上的寶貴時(shí)間節(jié)省下來(lái)與學(xué)生互動(dòng)。

《儀器分析》還有一個(gè)特點(diǎn)就是實(shí)踐性較強(qiáng)，要想學(xué)好這門課程必須要實(shí)際操作。實(shí)際操作也更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣從而提高學(xué)習(xí)效率，因此可以將具體的儀器操作步驟制作成MOOC視頻，使學(xué)生學(xué)起來(lái)更加直觀具體，在實(shí)驗(yàn)課堂上帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)具體操作每一臺(tái)儀器和步驟，操作細(xì)節(jié)都是學(xué)生需要掌握的環(huán)節(jié)，再加上貼合實(shí)際的分析檢測(cè)給學(xué)生更加直觀的感受，學(xué)生能明白為什么要做和怎么做，當(dāng)再回到理論課堂去討論也更有說(shuō)服力。

就課程而言，具體的實(shí)施措施有：(1)利用已有的動(dòng)畫制作軟件，將已有的多媒體教學(xué)課件進(jìn)行修改完善，增加視頻和音頻；購(gòu)買一批動(dòng)畫軟件，豐富儀器分析原理的動(dòng)畫網(wǎng)絡(luò)資源；(2)以《儀器分析》精品課程、精品資源共享課程中的重難點(diǎn)為依據(jù)，制作MOOC視頻；(3)對(duì)原有試題庫(kù)進(jìn)行補(bǔ)充，增加網(wǎng)絡(luò)自測(cè)題的數(shù)據(jù)；(4)購(gòu)買一批儀器分析實(shí)驗(yàn)仿真軟件，利用課前指導(dǎo)學(xué)生自學(xué)儀器的操作，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文主要討論了當(dāng)前兩大新型教學(xué)模式在《儀器分析》課程教學(xué)中的應(yīng)用：(1)指出當(dāng)前《儀器分析》課程教學(xué)中客觀存在的問(wèn)題和不足，如教材內(nèi)容更新過(guò)慢、教學(xué)方法太過(guò)單一以及教學(xué)定位不夠準(zhǔn)確；(2)針對(duì)兩大教學(xué)模式的定義和優(yōu)勢(shì)來(lái)討論MOOC和翻轉(zhuǎn)課堂的融合，為構(gòu)建混合教學(xué)模式提供新思路；(3)提出如何構(gòu)建MOOC和翻轉(zhuǎn)課堂混合模式，以及兩大模式在儀器分析課程中的應(yīng)用。期待本文構(gòu)建的“MOOC-翻轉(zhuǎn)課堂”混合教學(xué)模式能夠?qū)Α秲x器分析》課程教學(xué)改革提供幫助和借鑒。