賈 蘭，周 鐸，趙 光

(遼寧工業(yè)大學 化學與環(huán)境工程學院，遼寧 錦州 121001)

基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的儀器分析理論教學與實驗教學方法改革

賈 蘭，周 鐸，趙 光

(遼寧工業(yè)大學 化學與環(huán)境工程學院，遼寧 錦州 121001)

在“互聯(lián)網(wǎng)+”的行動計劃下，針對儀器分析理論和實驗教學現(xiàn)狀及存在的問題，面向“數(shù)字的原著民”，從培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力要求出發(fā)，以原子吸收光譜分析為例，對儀器分析理論和實驗課程教學體系進行重新構建，對原有的實驗教學內(nèi)容、方法和手段進行改革和調(diào)整，提出了以互聯(lián)網(wǎng)為基礎的先學后教的翻轉課堂模式以及以微課、幕課為代表的課前預習方式，以智能手機為學習終端的多通道的創(chuàng)新型教學方式。在儀器分析實驗教學中，強調(diào)理論教學與實驗教學一體化，提出“實驗-理論-實驗”的“交互式”教學方法，加深對理論知識的理解和對實驗的渴望，進而利用互聯(lián)網(wǎng)構建實驗室網(wǎng)絡信息管理平臺的課后輔導模式，形成實驗教學新模式。

互聯(lián)網(wǎng)+；儀器分析；原子吸收；教學改革；翻轉課堂；創(chuàng)新能力

2015年十二屆全國人大三次會議上，李克強總理在政府工作報告中首次提出“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃。創(chuàng)新2.0下互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展新形態(tài)的“互聯(lián)網(wǎng)+”概念提出標志著信息時代全新階段的到來，云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等將成為接下來很長一個時期的時代主題?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”[1]就是“互聯(lián)網(wǎng)+各個傳統(tǒng)行業(yè)”，在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代，各種傳統(tǒng)行業(yè)紛紛投身于互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的浪潮中，其目的是更好地利用互聯(lián)網(wǎng)技術服務于傳統(tǒng)行業(yè)，那么教育行業(yè)作為傳統(tǒng)行業(yè)，毋庸置疑要跟上時代發(fā)展的步伐，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”將是教育工作者的研究重點和發(fā)展方向。微課、慕課等創(chuàng)新教學形式已進入學生課堂。大學英語、計算機技術等公共基礎課的教學模式改革已經(jīng)開啟“互聯(lián)網(wǎng)+教育”模式。儀器分析作為化學學科的一個重要分支，因其課程涉及內(nèi)容廣泛，較抽象，難于理解，儀器設備昂貴，數(shù)量少等問題的存在一直是高校教學中難度較大的一門學科，教學工作者在此方面做了大量的研究和改革，但是效果并不理想?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”利用信息通信技術以及互聯(lián)網(wǎng)平臺，讓互聯(lián)網(wǎng)與教育進行深度融合，為儀器分析教學方法的改革和創(chuàng)新帶來了生機和希望。根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)的特點，結合本校儀器分析理論和實驗教學中存在的難點問題，以熟練掌握各種大型儀器操作的基本技能、拓寬學生的知識面，激發(fā)學生對儀器分析課程的興趣，提高學生運用綜合知識能力和創(chuàng)新能力為目標，從改革課程教學模式和手段、實驗形式、考核方法、理論和實驗相結合等方面著手，探討了有關儀器分析理論和實驗教學改革的新途徑。

一、儀器分析理論和實驗教學體系的特點與現(xiàn)狀分析

儀器分析課程是環(huán)境科學和環(huán)境工程專業(yè)的基礎必修課程，儀器分析教學包括了基礎理論部分和實驗部分。其中理論教學課時為 32學時，實驗課時為 32學時。涉及近十種大型儀器的原理及實驗，且各種大型儀器的分析方法的原理基礎各不相同，導致各章節(jié)內(nèi)容比較獨立，整體內(nèi)容分散、顯得雜亂。因此，被稱之為化學類學科中一門難度較大的學科[2]，大部分學生反映這門課程的知識理論很難理解，且對實驗技術也很難掌握，學生考試的通過率也很低。這為教學工作帶來一定的困難。通過分析，總結本校以往的理論基礎教學和實驗教學存在以下問題：

（1）教學方法手段落后。隨著信息化教學的發(fā)展，多媒體教學的日益普及，我們?nèi)匀徊捎冒鍟慕虒W方法，缺少了形象直觀的圖像、圖形、圖表、flash動畫等元素。這會導致學生在聽述枯燥的儀器原理、儀器構造等知識點時感到枯燥、乏味，從而對整個課程產(chǎn)生厭倦。（2）理論教學與實驗嚴重脫離。學生先學理論課程，全部學習完畢后再進入各個實驗，在實驗課程中，學生聯(lián)想不到實驗理論，在學習理論時也不認識儀器，理論和實驗嚴重脫離，難于理解實驗原理并對理論和實驗都毫無熱情；（3）各大院校儀器分析實驗教學普遍存在著“三多三少”的矛盾[3],遼寧工業(yè)大學（以下簡稱我校）同樣存在這樣的問題。即班級實驗次數(shù)多、每組實驗學生多、驗證性實驗多，而配套教學儀器設備少、獨立操作機會少、設計性和創(chuàng)新性實驗少。（4）實驗課前預習不充分。大部分學生只是“應付”老師的預習檢查，并不能充分理解實驗的原理和步驟，導致實驗過程進行不順利。教學過程中偏重于儀器的操作方法，而忽視了實驗前的樣品預處理部分。預處理是大型儀器測量之前非常關鍵的一步，樣品不同、實驗目標不同、儀器不同，預處理方法也不相同。都有其各自相應的方法。因此，預處理技術的講解和練習是實驗過程的必須步驟。（5）考核方式的缺陷：理論與實驗分開獨立進行考核，導致儀器原理部分死記硬背，并沒有充分理解；實驗課的考核是提交實驗報告，實驗報告很難控制抄襲問題，導致千篇一律，不能真正考核學生的掌握程度。

二、基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的儀器分析教學改革措施

（一）親密擁抱互聯(lián)網(wǎng)，不要被互聯(lián)網(wǎng)拋棄

就像魚兒離不開水一樣，如今的社會運行和發(fā)展已經(jīng)離不開互聯(lián)網(wǎng)?；ヂ?lián)網(wǎng)將會成為水、電一樣的基礎設施；它會像潮水一樣漫過傳統(tǒng)低效的洼地；“互聯(lián)網(wǎng)+”是一個趨勢，加的是傳統(tǒng)的各行各業(yè)。騰訊董事會主席兼 CEO馬化騰說，加媒體產(chǎn)生網(wǎng)絡媒體，加娛樂產(chǎn)生網(wǎng)絡游戲；加零售產(chǎn)生電子商務。易觀國際董事長兼 CEO于揚說，傳統(tǒng)的廣告加上互聯(lián)網(wǎng)成就了百度，傳統(tǒng)集市加上互聯(lián)網(wǎng)成就了淘寶，傳統(tǒng)百貨賣場加上互聯(lián)網(wǎng)成就了京東，傳統(tǒng)銀行加上互聯(lián)網(wǎng)成就了支付寶，傳統(tǒng)的安保服務加上互聯(lián)網(wǎng)成就了 360，傳統(tǒng)的紅娘加上互聯(lián)網(wǎng)成就了世紀佳緣。那“互聯(lián)網(wǎng)+教育”會變成什么呢？一所學校、一位老師、一間教室，這是傳統(tǒng)教育。一張網(wǎng)、一個移動終端，幾百萬學生，學校任你挑、老師由你選，這就是“互聯(lián)網(wǎng)+教育”[4-5]。第一代教育以書本為核心，第二代教育以教材為核心，第三代教育以輔導和案例方式出現(xiàn)，如今的第四代教育，才是真正以學生為核心。中國工程院院士李京文表示，中國教育正在邁向4.0時代。

“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃將迅速蔓延開來，站在教育一線的教師更要與時俱進，跟上時代發(fā)展的步伐，面對大數(shù)據(jù)時代，面對這些新時代的“數(shù)字的原著民”，教育方式方法改革迫在眉睫，國內(nèi)外已有許多高校開展了“互聯(lián)網(wǎng)+”的教育模式，并取得良好效果，針對儀器分析教學特點和難點，互聯(lián)網(wǎng)將為我們提供更多的資源和教學方法改革的平臺。充分利用互聯(lián)網(wǎng)，親密擁抱互聯(lián)網(wǎng)，不要被互聯(lián)網(wǎng)拋棄。

（二）翻轉課堂、任務驅(qū)動教學模式、微課、幕課的悄然加入，智能手機為學習終端的多通道的教學方式

邁阿密大學“微觀經(jīng)濟學” 翻轉課堂實驗，Lage和 Platt( 2000b)詳細介紹了他們自 1996 年起如何在邁阿密大學“微觀經(jīng)濟學”課程中運用、實施翻轉課堂的理念與方法[6]。經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)：相對于傳統(tǒng)課堂，教師和學生更喜歡翻轉課堂；學生和教師之間的交互增多了，不僅師生掌握了理論知識，同時還提高了學生的溝通技能；在實踐探索方面，重慶市聚奎中學走在了全國的前列，成為國內(nèi)基礎教育領域翻轉課堂教學實踐的一面旗幟。學生通過網(wǎng)絡平臺完成預習，組內(nèi)互助解決個人獨立學習時產(chǎn)生的學習問題，組內(nèi)討論后集中將疑難問題由組長集中向老師請教。翻轉課堂顛覆了“教師講+ 學生聽”的教學過程。翻轉課堂是把知識傳授的過程放在課下，學生在上課前就完成了對課程內(nèi)容的自學；課堂的時間用于學生的作業(yè)答疑、集中討論，小組的協(xié)作探究以及師生之間的深入交流等，這是把知識內(nèi)化的過程放在了課上。這種形式能夠調(diào)動學生學習的能動性，更提高了學習效率和深度。

根據(jù)前人的經(jīng)驗，結合我校的基礎狀況和實際問題，從實際出發(fā)，構建合適的翻轉課堂模式：首先教師制作學習方案，布置任務，提供資料供大家預習。課上，利用 15分鐘的時間針對預習內(nèi)容進行提問，學生同時可以向老師提問。引出今天要講解的主要問題。針對教學難點教師制作微課視頻、flash動畫等給大家演示，并將資料公開于網(wǎng)絡平臺；課后，大家可以在網(wǎng)絡平臺上進行交流和討論。翻轉課堂有助于真正實現(xiàn)以學生為中心的因材施教和自主學習。

（三）實驗室網(wǎng)絡信息管理平臺的構建

針對“三多三少”問題，構建實驗室網(wǎng)絡信息管理平臺，學生可以自由選課。與老師約定實驗時間，分組分批進入實驗室，解決儀器少，人多的問題。同時，在管理平臺上，教師可上傳大量的學習資料供學生使用，做好充分預習，拓展學生知識面，提高自主學習的能力。并設有教師學生交互平臺，學生有問題可以提問，教師和同學都可以回復，并且回復有獎勵，在此網(wǎng)絡平臺進行討論，調(diào)動學生的積極性，解決學習中的問題，加深對知識的理解。

（四）師資配備大調(diào)動、理論教學與實驗教學一體化

針對理論教學和實驗教學脫離以及儀器分析內(nèi)容寬泛的問題。重新調(diào)整教師課程分配制度，儀器分析課程由多名老師同時擔任，每名老師只講授一部分章節(jié)，并負責其對應理論章節(jié)的實驗部分。實驗教學與理論教學相輔相成，是培養(yǎng)新世紀人才的重要環(huán)節(jié)。提出“實驗-理論-實驗”的“交互式”教學模式，例如教師在講授原子吸收光譜分析這一章節(jié)之前，首先帶領學生到實驗室認識原子吸收光譜儀，并做一個簡單的驗證性的演示實驗，使學生對該儀器有個宏觀認識并激發(fā)學生對理論知識的渴求，提高學生學習理論的饑渴度；然后再回到課堂，這時學生對理論知識的講解已經(jīng)迫不及待，提高了學習效率，更好的達到教學目標。對理論知識講解結束后，又回到實驗室；此時，學生對理論知識有了一定的理解并可能激發(fā)出一些想法需要實驗來驗證，以小組為中心，自行設計實驗，然后通過實驗室網(wǎng)絡平臺預約實驗時間，完成實驗及報告。

教師和教學內(nèi)容的重新匹配與“交互式”教學模式的結合，教師可根據(jù)授課內(nèi)容調(diào)整理論和實驗時間以及授課地點，增加對學生學習情況的了解和互動，充分做到理論和實驗相輔相成，更好的調(diào)動學生的學習熱情。并且，每名老師只負責一種儀器，減輕教師的負擔，增加對該內(nèi)容的深入研究，做到更精更細，這將會取得很好的教學效果。

三、改革儀器實驗教學的考核評價方法

針對高校的學生自學時間比較短、上課密度比較大，且自身自學能力比較弱的特點，為考出學生的真實水平，教師在設計本課程的考試試卷時應從多方面考慮。傳統(tǒng)的考試中有很大一部分內(nèi)容涉及記憶，而實際上有些專業(yè)內(nèi)容是只要理解就可以，無需死記硬背，若要學生花費大量的時間去記憶既浪費了時間又背離了考試的真正用意。針對這一問題，吸取本科教學中的有利因素，將考試形式稍加改動，既達到了考核學生應知應會知識的作用，又調(diào)動了學生學習、迎考的積極性。例如，將理論考試與實驗考試相結合，在考核體系中除進行有效的閉卷理論筆試外，再加上實驗考核。根據(jù)兩部分成績給出最終成績。既考核了學生的理論理解能力又考核了實驗操作能力。其中，實驗考試可以以小組為單位，4人一組，一起做實驗，評委老師3-4人，通過考查學生的實驗規(guī)范性，動手操作能力，和實驗方案設計合理性及創(chuàng)新性，以及后期數(shù)據(jù)處理的規(guī)范性為標準，再通過答辯，自述和提問，給每個小組評分。

四、結束語

“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的教學模式是未來發(fā)展的方向和時代發(fā)展的主流，它將顛覆傳統(tǒng)的教育、教學模式。通過分析《儀器分析》這門課程本身的特點和教學過程中出現(xiàn)的普遍問題，基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的教學新理念，一方面通過采用翻轉課堂、任務驅(qū)動教學模式、微課、幕課等新式教學方法以及構建實驗室網(wǎng)絡信息管理平臺，另一方面，在考試形式上一改過去傳統(tǒng)的做法，注重實驗和理論相輔相成，不過，遺憾的是，本文沒有對該新型教學方法的實際應用案例進行介紹。在接下來的工作中，我們將按照設計研究逐步改進的思路，將“互聯(lián)網(wǎng)+儀器分析教學”模型付諸實施，看其效果如何，并根據(jù)實踐反饋不斷改進，形成一種更為可靠而有效的模式。

[1] 楊勇.《儀器分析》課程教學方法探討[J]，陜西教育(高教)，2008(6): 84.

[2] 陳浩，李慶，李勝清，等.儀器分析課程教學改革與實踐[J].大學化學，2006，21(3): 20 -22.

[3] 欒崇林.高職《儀器分析》課程理論教學之思考[J].廣東化工，2005(10): 72 -73.

[4] 劉靜, 尚永輝, 劉建波,等.提高儀器分析實驗教學質(zhì)量,培養(yǎng)創(chuàng)新型人才[J].實驗科學與技術,2010,8(3):79-82.

[5] 鐘曉流，宋述強，焦麗珍.信息化環(huán)境中基于翻轉課堂理念的教學設計研究[J].開放教育研究, 2013,19(1): 58-63.

[6] 胡弼成，王祖霖. “大數(shù)據(jù)”對教育的作用、挑戰(zhàn)及教育變革趨勢—— 大數(shù)據(jù)時代教育變革的最新研究進展綜述[J].現(xiàn)代大學教育, 2015 (4): 98-104.

(責任編校：付春玲)

G642.4

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：1674-327X (2017)01-0130-03

10.15916/j.issn1674-327x.2017.01.039

2015-10-21

賈蘭(1982-)，女，遼寧海城人，講師，博士。