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摘要：儀器分析是普通高等學(xué)校生物、環(huán)境、食品、制藥等專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，專業(yè)性與實(shí)踐性均較強(qiáng)。目前國內(nèi)普遍高校該課程理論講授與實(shí)驗(yàn)教學(xué)分離，此傳統(tǒng)教學(xué)模式已逐漸跟不上時(shí)代的潮流。文章重點(diǎn)從實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)出發(fā)，探索了將傳統(tǒng)模式與現(xiàn)代化技術(shù)結(jié)合，基于多媒體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件配有大量圖片、動畫和演示視頻，尤其基于翻轉(zhuǎn)課堂理念，采用雨課堂的新型教學(xué)模式，利用智能手機(jī)的優(yōu)勢，改變學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課堂上使用手機(jī)的目的，實(shí)驗(yàn)課前推送課件、推送實(shí)驗(yàn)儀器演示視頻等、學(xué)習(xí)任務(wù)，進(jìn)行課堂翻轉(zhuǎn)，旨在提高實(shí)驗(yàn)課教學(xué)效果和學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

關(guān)鍵詞：儀器分析；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；翻轉(zhuǎn)課堂；雨課堂

一概述

從20世紀(jì)60年代以來，隨著物理學(xué)、電子學(xué)的發(fā)展，分析化學(xué)從以溶液化學(xué)分析為主的經(jīng)典分析化學(xué)逐漸過渡到以儀器分析為主的現(xiàn)代分析化學(xué)新階段，儀器分析技術(shù)已成為分析化學(xué)的重要研究內(nèi)容[1]。因而儀器分析是目前普通高等學(xué)校生物、環(huán)境、食品、制藥等專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，專業(yè)性與實(shí)踐性均較強(qiáng)[2]。由于儀器分析課程是多學(xué)科的知識交叉，在上述理工科相關(guān)課程中起著十分重要的基礎(chǔ)作用，因此，培養(yǎng)高素質(zhì)理工科應(yīng)用型人才就必然要學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握儀器分析技術(shù)[3]。然而，傳統(tǒng)“儀器分析”理論與實(shí)踐分離的課堂教學(xué)難以完全達(dá)到很好的教學(xué)效果，而基于翻轉(zhuǎn)課堂的新型教學(xué)手段具有在線學(xué)習(xí)、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性等優(yōu)勢，因此，儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展翻轉(zhuǎn)式課堂教學(xué)極有必要，是提高實(shí)踐教學(xué)效果的有效途徑，相關(guān)教學(xué)改革非常有意義。

二儀器分析實(shí)驗(yàn)課程傳統(tǒng)教學(xué)模式的主要弊端

儀器分析課程重點(diǎn)講解幾類重要分析儀器的理論基礎(chǔ)、儀器的基本結(jié)構(gòu)、重要分析條件的選擇、主要的分析方法、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果表達(dá)。傳統(tǒng)教學(xué)模式為理論講授與實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)合，安排適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)，使學(xué)生對儀器分析有一個(gè)較全面的認(rèn)識，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)使得學(xué)生在理論課堂的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上進(jìn)一步掌握儀器的基本原理、不同物質(zhì)的分析方法以及各種儀器的結(jié)構(gòu)、性能和使用方法，培養(yǎng)學(xué)生正確的實(shí)驗(yàn)操作技能、細(xì)致的觀察及深入思考的能力，養(yǎng)成及時(shí)記錄和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的良好習(xí)慣，同時(shí)學(xué)會如何正確分析討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)論，從而完成完整、簡明、邏輯性強(qiáng)的分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告，尤其應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)，全面提高學(xué)生的儀器分析素質(zhì)，為后繼課程的學(xué)習(xí)和今后工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并且使得學(xué)生初步了解和熟悉在生物、環(huán)境、食品、藥品科研及生產(chǎn)中常用的現(xiàn)代化分析檢測手段。但是，目前普遍高校設(shè)置儀器分析的實(shí)驗(yàn)課程時(shí)，與理論課相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課程通常無法在該理論課結(jié)束后立即開設(shè)，此理論與實(shí)驗(yàn)無法緊密結(jié)合的現(xiàn)象會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)的困難，這是由于部分學(xué)生理論課堂的學(xué)習(xí)本就吸收率不高，理論課后既無系統(tǒng)復(fù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)課前亦無預(yù)習(xí)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)課程實(shí)踐過程中操作混亂，對實(shí)驗(yàn)課程所學(xué)一無所知。另外，由于實(shí)驗(yàn)報(bào)告的較強(qiáng)可復(fù)制性，這些導(dǎo)致的直接后果就是部分學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課缺乏重視，實(shí)驗(yàn)課失去了強(qiáng)調(diào)動手、強(qiáng)調(diào)應(yīng)用的目的和意義。

三儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革——基于翻轉(zhuǎn)課堂

隨著智能手機(jī)的普及和90后、00后新一代大學(xué)生進(jìn)入校園，傳統(tǒng)授課模式需要與時(shí)俱進(jìn)，這便給大學(xué)教育帶來了新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，教師無法一味地要求學(xué)生在課堂上“抬起頭”不使用手機(jī)。將傳統(tǒng)教學(xué)方式與現(xiàn)代信息技術(shù)相結(jié)合，基于傳統(tǒng)的課堂講授、點(diǎn)名提問、布置作業(yè)、考試（期中、期末）等教學(xué)方法，現(xiàn)引入多媒體教學(xué)、討論、辯論、演講、研究訓(xùn)練等新的現(xiàn)代教學(xué)方法與理念；教學(xué)課件配有大量圖片、動畫和視頻，通過多種教學(xué)媒體的同步建設(shè)和綜合使用建立動態(tài)教學(xué)體系，增加了課堂教學(xué)的信息量，加強(qiáng)師生互動，有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與工程實(shí)踐能力。尤其是采用學(xué)堂在線與清華大學(xué)在線教育研發(fā)的“雨課堂”的新興教學(xué)模式[4]，利用當(dāng)今社會智能手機(jī)的優(yōu)勢，從而改變大學(xué)生在課堂上“玩”手機(jī)的目的。“雨課堂”是基于PowerPoint的一款插件，將復(fù)雜的信息技術(shù)手段簡單化，僅依靠PowerPoint和微信操作簡單，在教師的課堂教學(xué)與學(xué)生的課外預(yù)習(xí)之間建立橋梁，從而使得課堂互動永遠(yuǎn)在線[5]。此項(xiàng)技術(shù)顛覆了教師在課堂上單純地不允許學(xué)生使用手機(jī)的舊觀念，相反地讓學(xué)生拿出手機(jī)，并使用手機(jī)的微信功能關(guān)注“雨課堂”的公眾號來進(jìn)行課堂互動。這不僅可以使得師生聯(lián)系的更加緊密和方便，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)互動，讓師生關(guān)系變得更加融洽，此外，雨課堂技術(shù)亦可覆蓋每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，使得教學(xué)環(huán)節(jié)更方便、簡潔。

1.課前——教師提供豐富線上教學(xué)資源及學(xué)生課前隨時(shí)隨地自主學(xué)習(xí)傳統(tǒng)的儀器分析實(shí)驗(yàn)課主要講授實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器的構(gòu)造及使用、實(shí)驗(yàn)的操作與流程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與討論等。實(shí)驗(yàn)課程的安排和理論課相對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)通常無法緊密銜接導(dǎo)致的理論與實(shí)踐孤立分離，導(dǎo)致有些學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行時(shí)相應(yīng)的理論部分記憶模糊，實(shí)驗(yàn)課無法達(dá)到預(yù)期效果。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式受到挑戰(zhàn)，若使用“雨課堂”，教師在實(shí)驗(yàn)課前可將相關(guān)的預(yù)習(xí)課件，包括實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)儀器操作的演示視頻推送到學(xué)生手機(jī)，以便于學(xué)生提前預(yù)習(xí)，進(jìn)行課堂翻轉(zhuǎn)，明確上課的重點(diǎn)內(nèi)容。并且在視頻中可以設(shè)置思考題目，讓學(xué)生隨時(shí)隨地自主學(xué)習(xí)的過程中，可以發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，帶著問題去做實(shí)驗(yàn)。另一方面，學(xué)生可以在提前線上學(xué)習(xí)的時(shí)候集中問題反饋，提前預(yù)習(xí)的過程中遇到不理解的問題可以在學(xué)習(xí)平臺上進(jìn)行反饋，教師可以根據(jù)反饋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課中教學(xué)重難點(diǎn)及節(jié)奏快慢的調(diào)整。另外，在課前可展示課堂二維碼，讓學(xué)生掃碼進(jìn)行簽到，即使是較多人的實(shí)驗(yàn)課也不用浪費(fèi)時(shí)間進(jìn)行點(diǎn)名，進(jìn)入課堂后可利用雨課堂隨機(jī)滾動名單進(jìn)行點(diǎn)名。

2.課中——教師與學(xué)生互動線下教學(xué)實(shí)驗(yàn)課上，教師可以在實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)過程中利用雨課堂的彈幕功能設(shè)置提問與回答，面對于現(xiàn)在大學(xué)生主動舉手回答問題的積極性較弱或者學(xué)生較為靦腆，雨課堂的彈幕回答問題可以很好地解決，一方面彈幕比較符合潮流，另一方面彈幕的使用即使回答錯(cuò)誤，學(xué)生也不用擔(dān)心面子問題；同時(shí)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中遇到不理解的環(huán)節(jié)亦可以隨時(shí)通過發(fā)送彈幕提問或者在該頁幻燈片上點(diǎn)“不懂”標(biāo)記；每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后可以通過雨課堂設(shè)置練習(xí)題的功能（包括單項(xiàng)選擇題、多項(xiàng)選擇題、填空題，甚至還可以設(shè)置主觀題），讓參與本次實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的同學(xué)于限定時(shí)間內(nèi)完成實(shí)時(shí)答題，從而“趁熱打鐵”鞏固該次實(shí)驗(yàn)課所學(xué)知識，答題結(jié)束后根據(jù)教師設(shè)置的答案可以立刻得到答題成績，省去了閱卷的時(shí)間，方便快捷。另外，由于學(xué)生在課前已經(jīng)進(jìn)行線上預(yù)習(xí)，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)儀器視頻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，鼓勵(lì)學(xué)生小組討論，課前教師可以提前通過雨課堂推送給每個(gè)小組學(xué)習(xí)任務(wù)，課堂上可以隨機(jī)抽取小組或成員進(jìn)行學(xué)習(xí)任務(wù)的解決，最后可以通過雨課堂的投票功能，讓所有學(xué)生作為評委為不同的小組進(jìn)行打分，凸顯學(xué)生學(xué)習(xí)的主導(dǎo)地位，旨在提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與主動性。

3.課后——教師可對學(xué)生實(shí)驗(yàn)課堂表現(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)總結(jié)、跟蹤及反饋實(shí)驗(yàn)課后針對雨課堂給出的課堂數(shù)據(jù)如表1，包括學(xué)生的簽到情況、彈幕參與情況、測驗(yàn)情況等。通過學(xué)生實(shí)驗(yàn)課程的隨堂測驗(yàn)成績以及被標(biāo)記為“不懂”的課件，針對測驗(yàn)分?jǐn)?shù)較低和“不懂”的知識點(diǎn)以及相應(yīng)知識學(xué)習(xí)較為薄弱的學(xué)生進(jìn)行線上線下的課后輔導(dǎo)；通過實(shí)驗(yàn)課程加深對儀器原理、儀器構(gòu)造及使用方法的印象，提高學(xué)生的實(shí)際動手能力；通過雨課堂布置難度較高的作業(yè)，可使用主觀題模式，學(xué)生可通過拍照上傳作業(yè)，可以針對不同的食品、藥品、生物學(xué)研究對象和分析目標(biāo)物選擇合適的分析方法，并解決分析過程出現(xiàn)的各種問題，以提升學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。綜上，基于雨課堂新型教學(xué)手段的翻轉(zhuǎn)課堂儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。

四課程評價(jià)及考核的改革

由于儀器分析這門課程實(shí)踐性較強(qiáng)，常規(guī)筆試的考核方式實(shí)際無法全面反映出學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)水平、能力和教學(xué)效果，筆試僅能考察學(xué)生對理論知識如基本概念、理論和實(shí)驗(yàn)操作步驟的記憶情況，且可能產(chǎn)生作弊現(xiàn)象。儀器分析課程重在培養(yǎng)學(xué)生檢測分析的實(shí)踐能力，比如根據(jù)生產(chǎn)中樣品的某種組分及存在條件從而選擇適合的前處理及分析方法，從樣品采集、處理、選擇儀器、分析測定、數(shù)據(jù)處理、出具簡明的測試報(bào)告，這些環(huán)節(jié)需要對學(xué)生進(jìn)行全面綜合培養(yǎng)，從而全面提高學(xué)生儀器分析的綜合檢測水平和能力。此外，我們的最終目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，學(xué)生必須具備所學(xué)專業(yè)的科研和生產(chǎn)所需的儀器分析基本素質(zhì)。筆試無法考核學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯W(xué)習(xí)能力，故無法達(dá)到課程的教學(xué)目的，因此我們還需要改革課程考試和成績評價(jià)的方法。故重點(diǎn)應(yīng)加強(qiáng)對實(shí)驗(yàn)部分的評價(jià)，在保留每次實(shí)驗(yàn)后上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，以雨課堂給出的實(shí)驗(yàn)出勤、彈幕參與度、隨堂測驗(yàn)數(shù)據(jù)以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績作為平時(shí)成績的基礎(chǔ)上，可以利用約4個(gè)學(xué)時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室考核即儀器分析儀器應(yīng)用的考核。所考核的實(shí)驗(yàn)應(yīng)為綜合性實(shí)驗(yàn)，比如包括食品、藥品等樣品的采集、制備與前處理、標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制，以及分析儀器的基本操作步驟，以及數(shù)據(jù)處理包括標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制、含量等的計(jì)算等，該實(shí)驗(yàn)技能考核學(xué)生應(yīng)獨(dú)立操作、自行完成，當(dāng)場上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告、監(jiān)考教師當(dāng)場判定成績，而成績評判的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)包括：實(shí)驗(yàn)原理的掌握、操作步驟是否正確、實(shí)驗(yàn)中是否仔細(xì)觀察、對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的產(chǎn)生是否進(jìn)行深入思考、對于數(shù)據(jù)的記錄及處理是否合理、是否可以得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論、是否能夠完成完整、簡明、邏輯性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。每項(xiàng)均有具體分?jǐn)?shù)占比及評分標(biāo)準(zhǔn)。此種實(shí)驗(yàn)考核方式，可以杜絕傳統(tǒng)筆試的作弊現(xiàn)象，更注重學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，從而提高綜合素質(zhì)及應(yīng)用能力[6]。

五結(jié)語

“雨課堂”線上線下結(jié)合的新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，使得高校理工科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課——《儀器分析》課程的學(xué)習(xí)不再局限于實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生課后可以自主安排學(xué)習(xí)時(shí)間與地點(diǎn)，同時(shí)我們可以借助雨課堂強(qiáng)大的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，對學(xué)生進(jìn)行更為客觀準(zhǔn)確的評價(jià)，尤其是過程評價(jià)。這不僅可以顯著提高教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，亦可以培養(yǎng)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課程的自主學(xué)習(xí)能力及動手能力，從真正意義上實(shí)現(xiàn)了儀器分析實(shí)驗(yàn)課程的人才培養(yǎng)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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作者：王穎 李榮 姜子濤 單位：天津商業(yè)大學(xué)生物技術(shù)與食品科學(xué)學(xué)院