高校“儀器分析”實(shí)驗(yàn)課線上+線下混合教學(xué)模式探究

薛麗貞 費(fèi)旭 李曉佩

摘要近兩年，混合式教學(xué)成了高等教育變革和創(chuàng)新的熱點(diǎn)問(wèn)題，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式已經(jīng)不適用于當(dāng)今的教育教學(xué)環(huán)境。對(duì)高校實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行教學(xué)改革，不僅能保障良好的教育教學(xué)質(zhì)量，也能滿足人才培養(yǎng)需求，提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。文章主要探究了高?！皟x器分析”實(shí)驗(yàn)課教改模式，立足于實(shí)驗(yàn)課堂，提出了實(shí)驗(yàn)課“線上+線下”混合教學(xué)模式的建設(shè)方案及思考。

關(guān)鍵詞 高校；混合教學(xué)模式；儀器分析；實(shí)驗(yàn)課

中圖分類號(hào)：G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.13.031

1高校教育教學(xué)現(xiàn)狀

近年來(lái)，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，“線下+線上”混合教學(xué)模式以其靈活的組織形式、多元化的教學(xué)資源和先進(jìn)的教學(xué)理念等諸多優(yōu)勢(shì)成為各高校主流的教學(xué)模式[1]。混合式教學(xué)是傳統(tǒng)課堂教學(xué)與在線學(xué)習(xí)的結(jié)合，是真實(shí)教室環(huán)境與虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的混合，更便于師生溝通[2]?；旌鲜浇虒W(xué)的目標(biāo)是讓學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，利用多元化的教學(xué)手段提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率[3]。

從目前的研究進(jìn)展來(lái)看，“線上+線下”混合教學(xué)模式與教學(xué)改革創(chuàng)新探究的維度不全面，雙線教學(xué)銜接、教學(xué)質(zhì)量保障、教師隊(duì)伍建設(shè)等課題的探究也不夠深入。另外，學(xué)生對(duì)混合式教學(xué)模式的適應(yīng)程度也沒(méi)有具體的數(shù)據(jù)支撐。混合式教學(xué)模式從“線下”轉(zhuǎn)為“線上”的過(guò)渡方式也需要在實(shí)踐中不斷探索和研究。

“儀器分析”是一門綜合實(shí)驗(yàn)課，大連工業(yè)大學(xué)開(kāi)設(shè)的“儀器分析”實(shí)驗(yàn)課包含XRD衍射分析、紫外光譜分析、紅外光譜分析和掃描電子顯微分析。在傳統(tǒng)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容更新慢，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置多年沒(méi)有變化，儀器分析理論課程和實(shí)驗(yàn)課程不同步，也沒(méi)有對(duì)分析方法的社會(huì)應(yīng)用和發(fā)展方向進(jìn)行設(shè)計(jì)，學(xué)生只知其然而不知其所以然。另一方面，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法程序化形式突出，沒(méi)有設(shè)置課前預(yù)習(xí)，學(xué)生在對(duì)實(shí)驗(yàn)課程一無(wú)所知的情況下來(lái)到實(shí)驗(yàn)室，教師在課上講解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容后進(jìn)行操作示范，最后學(xué)生分組將教師的實(shí)驗(yàn)仿照重復(fù)一遍，做驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。這種傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式重結(jié)果、輕過(guò)程，沒(méi)有設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和論證優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方法環(huán)節(jié)，沒(méi)有激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣，忽視了學(xué)生的主體性和主動(dòng)性[4]。除此之外，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核機(jī)制單一，只注重對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果的評(píng)價(jià)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告是考核學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)的唯一憑證，不能體現(xiàn)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)、實(shí)踐動(dòng)手能力和理論結(jié)合實(shí)踐的能力。這種傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)限制了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握，也不能提升學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)室規(guī)章制度和實(shí)驗(yàn)室安全的認(rèn)識(shí)，更限制了學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)揮。

2實(shí)驗(yàn)課混合式教學(xué)模式探索

2.1“儀器分析”實(shí)驗(yàn)課授課方式改革

實(shí)驗(yàn)課與專業(yè)理論課不同，離不開(kāi)實(shí)踐操作，也離不開(kāi)儀器和實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課“線上”授課具有較大的難度。為了配合理論課的授課進(jìn)度，提升學(xué)生應(yīng)用理論知識(shí)的能力，大連工業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器中心對(duì)實(shí)驗(yàn)課從時(shí)間安排、內(nèi)容設(shè)計(jì)、教授模式等方面進(jìn)行了改革和探索，構(gòu)建了一套完整的實(shí)驗(yàn)課“線上+線下”混合教學(xué)體系。實(shí)驗(yàn)課混合式教學(xué)模式構(gòu)建如圖1所示。

2.1.1課前預(yù)期

在授課之前，實(shí)驗(yàn)課教師需要根據(jù)理論課上課時(shí)間，做好實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃。教師在課前布置預(yù)習(xí)任務(wù)和提出思考問(wèn)題，旨在督促學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，善于思考，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成任課教師布置的課前任務(wù)[5]。由于是線上發(fā)布的通知，學(xué)生會(huì)由于時(shí)間、地點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)等因素接收不到單次信息，因此線上發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)采用“5―3―1”的方式，也就是說(shuō)在完成規(guī)定預(yù)習(xí)時(shí)間的前5天、3天和1天，分別通過(guò)不同的聯(lián)絡(luò)方式在班級(jí)群里發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)提醒。為了保證預(yù)習(xí)效果，要求學(xué)生在預(yù)習(xí)任務(wù)完成后及時(shí)在群里發(fā)起預(yù)習(xí)完成接龍，保證預(yù)習(xí)任務(wù)下達(dá)到每位同學(xué)。另外，除了利用網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)外，還可以結(jié)合學(xué)校資源，充分保證線上資源的豐富和飽滿。大連工業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器中心有一套完善的大型儀器共享平臺(tái)系統(tǒng)，平臺(tái)可以上傳公共學(xué)習(xí)課件。根據(jù)學(xué)生專業(yè)的不同，上傳儀器分析在其相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的實(shí)際應(yīng)用案例、實(shí)驗(yàn)設(shè)備說(shuō)明書和實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻。針對(duì)專業(yè)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在學(xué)生完成視頻學(xué)習(xí)后教師發(fā)起調(diào)查問(wèn)卷，設(shè)置2―3個(gè)小問(wèn)題考查學(xué)生的預(yù)習(xí)效果和在預(yù)習(xí)后對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的掌握情況，并在調(diào)查問(wèn)卷最后設(shè)置提問(wèn)，授課教師可以針對(duì)學(xué)生在預(yù)習(xí)過(guò)程中的疑問(wèn)重點(diǎn)備課。

2.1.2實(shí)驗(yàn)室授課

在實(shí)驗(yàn)室授課階段，要求實(shí)驗(yàn)教師與理論課教師充分溝通，保障線上預(yù)習(xí)階段與理論課授課進(jìn)度一致，滿足理論與實(shí)踐結(jié)合的教學(xué)要求。由于線上資源中已經(jīng)包含實(shí)驗(yàn)演示內(nèi)容，因此，在線下課程講解時(shí)，理論知識(shí)內(nèi)容要少而精。教師開(kāi)展教學(xué)前，需統(tǒng)計(jì)線上學(xué)生預(yù)習(xí)效果和提出的疑問(wèn)及難點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)室線下重點(diǎn)講解，讓學(xué)生更深入、更細(xì)致地理解實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)和細(xì)節(jié)。教師演示結(jié)束后，安排學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，此時(shí)需要考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)、團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)及動(dòng)手能力。教師在旁進(jìn)行觀察并記錄學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中的表現(xiàn)，進(jìn)行實(shí)時(shí)打分，作為考核評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)之一。

下面以“紅外光譜分析”實(shí)驗(yàn)為例介紹教學(xué)改革內(nèi)容，將傳統(tǒng)的紅外光譜分析實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容根據(jù)專業(yè)不同做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。傳統(tǒng)的紅外光譜分析實(shí)驗(yàn)課通常設(shè)置兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，一是以碳酸鈣作為代表學(xué)習(xí)固體粉末樣品的制備流程和譜圖解析；二是以丙三醇為例學(xué)習(xí)液體樣品的制備方法和譜圖解析。但是專業(yè)不同，學(xué)生接觸的樣品也是不同的，用這兩個(gè)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)做視頻講解，再讓學(xué)生重復(fù)做此類實(shí)驗(yàn)不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探索精神，無(wú)法激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置上，將傳統(tǒng)的碳酸鈣驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為不同固體樣品的實(shí)驗(yàn)，固體樣品包含碳酸鈷、碳酸鋅、碳酸錳等，學(xué)生將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與老師演示樣品進(jìn)行對(duì)比，然后進(jìn)行譜圖解析。如圖2所示，圖2（a）是教師演示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，教師把碳酸根的振動(dòng)峰位標(biāo)出，圖2（b）是學(xué)生實(shí)際測(cè)試的一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)生通過(guò)對(duì)比分析未知樣品含有哪些官能團(tuán)或者化學(xué)鍵，讓學(xué)生真正理解紅外光譜測(cè)試的應(yīng)用，認(rèn)識(shí)紅外光譜儀的使用范圍，將實(shí)驗(yàn)室學(xué)到的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)手段與自己的專業(yè)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，做到學(xué)以致用。最后，教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，布置各個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求，分小組設(shè)置不同的實(shí)驗(yàn)和作業(yè)，學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析譜圖開(kāi)展集體討論，做到生生交互，提高學(xué)習(xí)熱情。另外，不同的實(shí)驗(yàn)設(shè)置相比于單一的實(shí)驗(yàn)設(shè)置而言，學(xué)生不僅可以接觸到更多的樣品譜圖，擴(kuò)展知識(shí)面，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生自主分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力。

2.1.3課后總結(jié)

在傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生上完實(shí)驗(yàn)課，上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告后就宣告此門課程結(jié)束，學(xué)生不知道實(shí)驗(yàn)報(bào)告中數(shù)據(jù)處理部分及思考題回答得是否正確，也沒(méi)有渠道跟教師溝通實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中存疑的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生只能得到一個(gè)最終分?jǐn)?shù)，不能及時(shí)求解未掌握的知識(shí)點(diǎn)并吸收消化。在課改項(xiàng)目中，將課后總結(jié)設(shè)置為線上環(huán)節(jié)進(jìn)行，教師利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)將學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中存在的問(wèn)題、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析步驟、數(shù)據(jù)處理方法及思考題答案總結(jié)發(fā)布在線上，讓學(xué)生在課后及時(shí)查看自己的知識(shí)薄弱點(diǎn)。另一方面，為了調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，教師可以將學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告拍照上傳在微信群里，讓學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)投票的方式評(píng)選出實(shí)驗(yàn)報(bào)告排名，給排名靠前的小組以適量加分獎(jiǎng)勵(lì)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

除此之外，教師還要善于關(guān)注和收集專業(yè)方面的拓展資料，在備課時(shí)要不斷更新自己的資料庫(kù)，在課后將相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的擴(kuò)展知識(shí)推送給學(xué)生。針對(duì)不同的專業(yè)，將儀器分析在不同專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用視頻和文獻(xiàn)整理后發(fā)送到平臺(tái)上，讓學(xué)生有針對(duì)性地學(xué)習(xí)，不僅可以提高學(xué)生的自學(xué)能力，還能拓展學(xué)生對(duì)本專業(yè)知識(shí)的認(rèn)識(shí)和眼界。

教師將實(shí)驗(yàn)報(bào)告總結(jié)和專業(yè)學(xué)習(xí)拓展內(nèi)容上傳至網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)之后，也要督促學(xué)生完成線上學(xué)習(xí)打卡。但是這部分內(nèi)容也不能要求過(guò)于嚴(yán)格，作為課后學(xué)習(xí)內(nèi)容，以自主學(xué)習(xí)為主。實(shí)驗(yàn)報(bào)告總結(jié)部分作為必學(xué)內(nèi)容，應(yīng)讓學(xué)生清楚自己在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在的問(wèn)題，明確實(shí)驗(yàn)報(bào)告數(shù)據(jù)處理的正確方法以及簡(jiǎn)答題的答案，要求學(xué)生學(xué)習(xí)后上傳學(xué)習(xí)心得，也作為最終考核的一部分。但是在課外拓展部分，學(xué)生可以自主選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容，只作為選學(xué)部分，不做具體要求。這樣可以讓學(xué)生靈活安排學(xué)習(xí)時(shí)間和學(xué)習(xí)內(nèi)容，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和思維能力。

2.2“儀器分析”實(shí)驗(yàn)課考核評(píng)價(jià)體系改革

課程改革不僅僅是對(duì)教學(xué)內(nèi)容的改革，也是對(duì)課程考核評(píng)價(jià)體系的改革。在新的混合教學(xué)模式下，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課考核評(píng)價(jià)體系已經(jīng)不適用于“線上+線下”混合教學(xué)模式的推行。這也需要教師結(jié)合課程實(shí)施的具體方式來(lái)設(shè)置考核標(biāo)準(zhǔn)，“線上+線下”混合考核模式也需要有合理的分?jǐn)?shù)分配。以紅外光譜分析實(shí)驗(yàn)課為例，課程考核標(biāo)準(zhǔn)可以分為5部分：①課前預(yù)習(xí)線上答題10%；②線下實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐操作30%；③實(shí)驗(yàn)報(bào)告數(shù)據(jù)處理和問(wèn)答題各占20%；④課后線上填寫學(xué)習(xí)心得20%。通過(guò)這樣的分?jǐn)?shù)分配，促使“線上+線下”混合教學(xué)模式的有效實(shí)施。

3“儀器分析”實(shí)驗(yàn)課混合式教學(xué)模式的思考

3.1課程內(nèi)容更新速度提高

對(duì)于實(shí)驗(yàn)課教師來(lái)說(shuō)，如何將實(shí)踐操作和理論教學(xué)聯(lián)系起來(lái)是獲得良好教學(xué)效果的關(guān)鍵因素。因此，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課的課件已經(jīng)不適用于“線上+線下”混合教學(xué)模式，教師需要不斷更新教學(xué)內(nèi)容，調(diào)研儀器分析在不同專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀，充實(shí)線上教學(xué)內(nèi)容，才能讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容感興趣，最終達(dá)到理想的教學(xué)效果。綜上所述，新的教學(xué)模式不僅僅是教學(xué)模式在形式和方法上的改革，也是對(duì)教師教學(xué)能力的革新。

3.2師生互動(dòng)增強(qiáng)

在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，教師和學(xué)生的互動(dòng)僅僅體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室上課的幾個(gè)課時(shí)，課前課后幾乎沒(méi)有互動(dòng)和交流。由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量和實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的限制，傳統(tǒng)“儀器分析”實(shí)驗(yàn)一般是分組進(jìn)行，每組上機(jī)操作的只有1―2名學(xué)生，有1/3的學(xué)生沒(méi)有機(jī)會(huì)上機(jī)做實(shí)驗(yàn)。但是通過(guò)本次教學(xué)改革，實(shí)現(xiàn)“線上+線下”教學(xué)相結(jié)合，學(xué)生可以利用共享平臺(tái)上的視頻反復(fù)觀看每個(gè)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)。在課前的學(xué)生預(yù)習(xí)提問(wèn)環(huán)節(jié)和課后復(fù)習(xí)中，教師對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的評(píng)判結(jié)果和學(xué)習(xí)心得交流，讓實(shí)驗(yàn)課堂從傳統(tǒng)教學(xué)中的一次互動(dòng)變成了有來(lái)有往的緊密聯(lián)系，大大增進(jìn)了學(xué)生和教師間的互動(dòng)頻次。

3.3學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力提高

從學(xué)習(xí)效果來(lái)看，傳統(tǒng)“儀器分析”實(shí)驗(yàn)課教學(xué)結(jié)束后，學(xué)生離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室，一周后提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告就意味著課程結(jié)束，80%的學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的認(rèn)知僅僅就是提交一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)熱情和自主學(xué)習(xí)的積極性幾乎為0。但是教學(xué)改革后，學(xué)生在課前可以自主選擇學(xué)習(xí)時(shí)間觀看了解與自己專業(yè)相關(guān)的檢測(cè)分析方法，通過(guò)視頻將知識(shí)點(diǎn)帶入教學(xué)中。課后學(xué)生的提問(wèn)積極性也提高了，根據(jù)專業(yè)設(shè)置的不同教學(xué)內(nèi)容也讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到檢測(cè)分析在其專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，很多感興趣的同學(xué)也會(huì)從網(wǎng)絡(luò)上查找相關(guān)視頻來(lái)了解大型儀器分析檢測(cè)手段。這種混合教學(xué)模式改革大大提升了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)興趣，也提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

但是，“儀器分析”實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革才剛剛開(kāi)始，仍存在一些不足和需要改進(jìn)的地方，比如線下教學(xué)時(shí)間安排受理論課時(shí)間限制，排課時(shí)間需要與學(xué)校多個(gè)部門協(xié)調(diào)。目前大連工業(yè)大學(xué)也在大力支持實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革，盡量將實(shí)驗(yàn)課時(shí)間安排和理論課程進(jìn)度保持一致，確保學(xué)生盡快適應(yīng)新的實(shí)驗(yàn)課授課模式。另外，網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定也會(huì)影響教學(xué)質(zhì)量，大多數(shù)教師會(huì)將教學(xué)過(guò)程錄制下來(lái)，在課后共享給學(xué)生，學(xué)生沒(méi)聽(tīng)清楚的內(nèi)容可以通過(guò)重新觀看教學(xué)視頻來(lái)鞏固。

4結(jié)語(yǔ)

“儀器分析”傳統(tǒng)教學(xué)模式存在很多問(wèn)題，不再適用于當(dāng)今的教育教學(xué)環(huán)境。信息技術(shù)的發(fā)展為實(shí)驗(yàn)課的“線上+線下”混合教學(xué)模式的推進(jìn)提供了技術(shù)支持。實(shí)驗(yàn)課“線上+線下”混合教學(xué)模式的改革對(duì)于教師和學(xué)生而言，都是當(dāng)下最優(yōu)的教學(xué)模式選擇，充分利用網(wǎng)絡(luò)共享資源，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，更新教學(xué)評(píng)價(jià)體系，對(duì)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)來(lái)說(shuō)是一次大膽的嘗試和革新。雖然還有許多需要改進(jìn)的地方，但是這次改革的初嘗試是成功的，不足之處還需要實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作者根據(jù)形勢(shì)和教學(xué)實(shí)踐不斷更新改革。

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