智慧課堂下的《儀器分析》教學(xué)模式探索*

秦肖雲(yún)，賈春曉，趙建波，楊鵬飛，秦笑梅

(鄭州輕工業(yè)大學(xué)，河南 鄭州 410002)

伴隨著新工科的建設(shè)理念以及工程教育認證的全面開展，以“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進”的教育理念須貫徹落實在課程設(shè)計、課堂實施、課后總結(jié)等各個環(huán)節(jié)中。在這種教育理念以及課程要求下，大學(xué)課堂傾向于從階梯教室的大班授課向“圓桌派”式的小班授課轉(zhuǎn)變。尤其是對于專業(yè)性很強的課程，大班授課不利于培養(yǎng)目標(biāo)的快速達成，在授課體系中也往往忽視了學(xué)生本位的中心思想。具體到《儀器分析》課程中，該課程涉及到較深的物理及化學(xué)的理論知識，如儀器構(gòu)造原理、光學(xué)、電學(xué)知識、分子結(jié)構(gòu)等；此外還涵蓋大量的分析應(yīng)用實例[1]。在傳統(tǒng)的階梯教室，授課模式更側(cè)重于教師的“教”，課堂模式往往淪于滿堂灌的形式[2]。教師按照課程大綱按照分子光譜法、原子光譜法、色譜法的先后順序?qū)Ω鞣N儀器分析方法的基礎(chǔ)理論知識進行梳理并講授，中間穿插工程實踐以及各專業(yè)相關(guān)的應(yīng)用實例來幫助學(xué)生理解并增進學(xué)習(xí)興趣。然而，這種一對多的授課模式，以及學(xué)生“排排坐”的聽課模式不利于師生間的對等交流、學(xué)生間的互動討論、學(xué)生自我的獨立思考、以及其他學(xué)習(xí)管道的啟用。

我校自1985年首次開設(shè)《儀器分析》課程至今已有35年歷史?，F(xiàn)在這門課程是材料與化學(xué)工程學(xué)院、食品與生物工程學(xué)院以及煙草科學(xué)與工程學(xué)院三個院系10個專業(yè)的必修課程。教學(xué)平臺擁有齊全、先進的儀器設(shè)備，可以充分滿足本科生實驗教學(xué)需求?！秲x器分析》課程要求學(xué)生掌握常用儀器分析方法的基本原理、儀器結(jié)構(gòu)與作用原理、定性及定量分析方法，掌握所學(xué)儀器的基本操作，掌握化學(xué)化工、食品和煙草工程等領(lǐng)域相關(guān)分析測試的原理，以解決生產(chǎn)過程中有關(guān)問題。授課目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生把理論應(yīng)用于實際工作的能力和創(chuàng)新意識，能解決化工、食品、煙草等行業(yè)中的實際問題。教學(xué)團隊在多年對于《儀器分析》授課過程中的經(jīng)驗總結(jié)以及新形勢下智慧課堂授課模式中產(chǎn)生的感悟反思進行了歸納總結(jié)，分析了傳統(tǒng)課堂與智慧課堂模式下授課方式的異同與優(yōu)劣比較。本文謹從以下四個方面簡單論述智慧課堂下《儀器分析》課程的“教”與“學(xué)”之間新模式探索與思考。

1 師生間的對等交流

在《儀器分析》的智慧課堂授課模式下，摒棄高高在上的講臺，師生間的距離不再是俯視與仰視。學(xué)生的視角也不再總是直面老師以及黑板、課件投屏，而是以“圓桌派”的形式相對而坐。師生之間的交流從上下級的提問與回答讓渡到對等的討論與解惑[3]。師生間的關(guān)系不僅是垂直與水平距離的縮短，更是心理距離的拉近。在以往的《儀器分析》課堂中學(xué)生往往空出前兩排，一方面是由于前兩排距離黑板太近學(xué)生普遍反映仰頭看黑板及ppt投屏較累；另一方面則是拉開與教師間的距離，師生間還是存在懼怕與敬畏的心態(tài)，而這往往也是師生間距離感的主要原因。

智慧課堂模式下，會弱化師生間的權(quán)威鴻溝與交流屏障。在以往《儀器分析》課堂中，教師可以利用講臺的垂直高度俯視全局更好地觀察學(xué)生的聽課狀態(tài)。但學(xué)生反映這種模式下容易感受到來自教師的心理壓迫感。這一點有利于督促學(xué)生認真聽講，但也無形中塑造了教師的權(quán)威性和疏離感。而智慧課堂更多強調(diào)的是師生間朋友式的相處而不是長輩式的訓(xùn)導(dǎo)。在我校開設(shè)的《儀器分析》智慧課堂中，30人的小班授課通常不會存在過多的空余座位，全方位的多媒體展現(xiàn)形式使得即使坐在教室邊邊角角的位置也能接收全面的課程信息。教師不再只是高高在上的傳授知識，而是走到同學(xué)們之間更好地傾聽他們的疑惑并予以解答。

智慧課堂模式下，課堂氣氛會更加自由活躍。有些同學(xué)在公開場合羞于表達自己，而在雨課堂等互聯(lián)網(wǎng)交互的智慧課堂展現(xiàn)形式中，他們可以用彈幕等形式提出自己的疑問以及觀點，老師看到后進行答復(fù)以及探討。這樣的師生互動形式其實借鑒了互聯(lián)網(wǎng)的交流模式，我們經(jīng)?？梢钥吹揭恍吧缈帧钡娜耸吭谡鎸嵣缃恢谐聊蜒?，然而在網(wǎng)絡(luò)上他們卻可以妙語連珠地表達自我。智慧課堂無疑幫助這類社恐人士釋放了他們的表達欲望。同時這也有助于那些自認為學(xué)習(xí)不好、怕說錯的同學(xué)們放下顧慮、自由表達。因此這必將帶來更活躍、更自由的課堂氣氛。

圖1 《儀器分析》智慧課堂下的師生交流Fig.1 The communication between teachers and students in Instrumental Analysis smart classes

2 同學(xué)間的活躍互動

智慧課堂下不僅師生間的交流更加自由對等，同學(xué)們之間的交互討論也更加便捷、自由。圓桌派的圍坐方式像家常嘮嗑一樣不僅拉近了師生間的距離更消除了同學(xué)們之間自由交流的屏障。智慧課堂的一大優(yōu)點是充分利用互聯(lián)網(wǎng)來促進交流與信息傳遞。然而，互聯(lián)網(wǎng)社交模式對于真實世界的面對面交流有很大的沖擊。微信、微博等新媒體的交流方式無疑增加了交流的渠道，縮短了交流距離并拉低了通訊成本，甚至實現(xiàn)了跨階層的交流。然而，這些互聯(lián)網(wǎng)交流方式吞噬了人們直面交流的機會，忽略了各種微表情、言下之意以及肢體語言在于交流中起到的重要作用。雖然智慧課堂充分利用了互聯(lián)網(wǎng)交互模式，但在授課模式下更加強調(diào)同學(xué)們之間的真實互動。通過座位的分桌安排，同學(xué)們自助分組，在課堂討論環(huán)節(jié)自由交流。通過翻轉(zhuǎn)課堂的形式，同學(xué)們可以實時溝通，分工合作共同完成老師留下的討論課題以及隨堂作業(yè)，真正體現(xiàn)以學(xué)生為中心的教育理念[4]。例如，在《儀器分析》智慧課堂上，教師組織同學(xué)們通過互聯(lián)網(wǎng)及書籍查閱資料，討論生活及生產(chǎn)實踐中利用儀器分析手段檢測實際樣本的事例。通過小組討論后，推舉小組長對本組的意見匯總后進行分享匯報。在小組討論中，需要在規(guī)定時限下商定選題以及事件綱要。因此很容易鍛煉同學(xué)們的領(lǐng)導(dǎo)力、凝聚力以及語言組織與表達能力。同時還能充分調(diào)動每一個同學(xué)的積極性以及參與感。而這在傳統(tǒng)課堂中，大容積率的階梯教室不僅限制了同學(xué)們的面對面交流，相鄰小組的成員還存在互相干擾的情況。因此，智慧課堂模式下更有利于同學(xué)們之間的活躍互動。

圖2 《儀器分析》智慧課堂下的互動討論Fig.2 The interactive discussion in Instrumental Analysis smart class

3 學(xué)生獨立自主思考

在大容量的授課體系中學(xué)生難免存在渾水摸魚、渾渾噩噩的“失聯(lián)”狀態(tài)。那么如何喚醒這樣的走神狀態(tài)呢？以往《儀器分析》授課過程中教師通過不停地通過設(shè)問引發(fā)思考，舉例引發(fā)興趣，甚至插科打諢來吸引學(xué)生的關(guān)注。這是由于在一對多的講授模式中，學(xué)生的參與感不強。教師過多沉浸在“教”中，在設(shè)計課堂時更多考慮自己講了什么，而對于學(xué)生學(xué)了什么沒有更多調(diào)查。甚至在授課過程中出現(xiàn)過教師埋頭講課件，學(xué)生埋頭劃重點的教學(xué)現(xiàn)場。此外，這樣以“教”為主的課堂，不利于學(xué)生自主思考各個知識點之間的邏輯聯(lián)系并梳理不同專業(yè)課程例如《儀器分析》與《分析化學(xué)》、《無機化學(xué)》、《物理化學(xué)》等基礎(chǔ)課程的間內(nèi)在關(guān)聯(lián)。而在智慧課堂模式下，多種溝通形式并行的情況會推著同學(xué)們自主尋求更有效的解題思路并優(yōu)化自己的學(xué)習(xí)方法。加之多種討論互動環(huán)節(jié)也要求各個同學(xué)之間的互助合作，每個人都要發(fā)揮自己的專長作用。更有效的獎勵模式也會激勵同學(xué)們更深入地參與到學(xué)習(xí)討論中，構(gòu)建更加行之有效的“教”與“學(xué)”的現(xiàn)場[5]。此外，智慧課堂的模式也更適宜發(fā)布課堂任務(wù)，通過實時彈幕、答案對錯分布等情況，不僅老師可以實時觀測學(xué)生的能力水平以及掌握程度，同學(xué)們對自己的學(xué)習(xí)能力以及在班級所處的位置也會有一個直觀的感受。這無疑會啟發(fā)他們自主思考進步空間以及更好的學(xué)習(xí)方法。

4 多種學(xué)習(xí)管道并重

雨課堂、學(xué)習(xí)通等各種互聯(lián)網(wǎng)授課通道可以便捷地發(fā)布作業(yè)并隨時進行隨堂小測。尤其是實時測驗這種方式極大地補充了考核方式。因此改善評價機制、加大平時成績的比例、調(diào)整期末閉卷考試成績所占的比重也變得更加可行[6]。如圖3所示，教師可以通過多種形式對學(xué)生的平時成績進行考核。其中課程論文指學(xué)生自主查閱文獻資料進行綜述，比如氣相色譜在檢測白酒中甲醇含量的應(yīng)用、氣質(zhì)聯(lián)用色譜用于藥物中有效成分分析等課題的綜述；綜合設(shè)計指學(xué)生對于這門課程融會貫通后針對具體事件進行的綜合方案設(shè)計，比如對面霜中激素類藥物的分析檢測的實驗方案設(shè)計。因此，可以通過實時測驗、平時作業(yè)、實驗表現(xiàn)及課堂表現(xiàn)綜合考察學(xué)生對課程的掌握情況[7]。由于課堂實時測驗的便捷，老師會及時了解學(xué)生的知識點掌握情況并及時調(diào)整教學(xué)方案，對問題學(xué)生早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)警，并給予一定幫助[8]。學(xué)生不僅可以通過課本、課件、平時作業(yè)來學(xué)習(xí)新知識，還可通過學(xué)習(xí)平臺查閱專業(yè)資料。教師將動畫模型、虛擬實驗平臺、視頻資料、文獻資料等內(nèi)容通過學(xué)習(xí)平臺上傳，多角度、多維度地對知識點進行講解。同學(xué)們不僅通過課后作業(yè)來強化知識點的掌握，更是通過多種學(xué)習(xí)管道達到了視覺、觸覺、知覺的全面接觸與理解。這將有助于所教授課程的長期掌握能力，教師通過展示多種學(xué)習(xí)模式，真正達到“授人以魚不如授人以漁”。

圖3 智慧課堂輔助下的《儀器分析》平時成績構(gòu)成示意圖Fig.3 The composition of usual performance of students in Instrumental Analysis with the assistance of smart classes

5 結(jié) 語

《儀器分析》課程的培養(yǎng)目標(biāo)是學(xué)生能夠利用儀器分析的基本原理，結(jié)合化學(xué)化工等領(lǐng)域的實際問題選擇合適的儀器分析方法，科學(xué)設(shè)計實驗方案，正確處理、分析和表達測試結(jié)果。智慧課堂將進一步推進工程教育認證中產(chǎn)出導(dǎo)向的教育取向，落實以學(xué)生為中心的教育理念，并做好持續(xù)改進的教學(xué)質(zhì)量保障機制。在智慧課堂的教學(xué)模式下，教師持續(xù)改進授課模式，學(xué)生自主思考學(xué)習(xí)模式，必將成為持續(xù)改進教學(xué)效果的源泉，成為培養(yǎng)高質(zhì)量、創(chuàng)新型人才的有利選擇。