趙曉麗， 劉曉航， 王 笛， 吳利俠， 夏 炎

（南開大學化學學院，中心實驗室，天津300071）

0 引 言

眾所周知，理工科研究生的科研工作離不開大量的分析測試，因此，研究生對大型儀器的工作原理、儀器操作、圖譜解析等知識的學習有迫切的需要。以我校中心實驗室為例，早在20世紀90年代，隨著學校大型精密貴重儀器的購置，為了使研究生較好地利用先進的高精密儀器，掌握現(xiàn)代儀器分析方法，為從事科學研究奠定基礎，中心實驗室就面向全校一年級碩士研究生開設了儀器分析實驗課程。同時期在全國其他高校中，也有將大型儀器設備用于實驗教學的設想和實踐［1-7］，大型儀器用于學生的實驗教學，不僅能提高大型儀器的使用率和投資效益，改善教學條件、提高實驗教學的質(zhì)量［8-10］，更能提高學生的科研能力，培養(yǎng)出適應社會的創(chuàng)新型人才。至今各高校仍在不斷探索和實踐不同的方法來提高大型儀器實驗課堂的教學效果［11-16］。

1 定制課提出的背景

2020年春季學期受新冠肺炎影響，為響應“停課不停教，停課不停學”的政策，各理論課均改為線上授課，線上授課是基于互聯(lián)網(wǎng)技術為學生提供授課的一種方式，它不受地點的限制，實現(xiàn)了當前形勢下學生足不出戶學習的目的。

中心實驗室原有的儀器分析實驗課程采用傳統(tǒng)的課堂授課模式，即“現(xiàn)場講授原理、介紹儀器結構、進行操作演示”，這種模式能讓學生近距離觀察儀器結構、學習測試過程，但也有很多不足：①儀器理論抽象且復雜，單憑現(xiàn)場根據(jù)儀器講解難以系統(tǒng)掌握，學生往往難以理解透徹；現(xiàn)場觀看儀器，僅能觀看到儀器外貌，儀器內(nèi)部結構無法掌握。②實驗操作，通常是授課老師在儀器旁演示或者僅少數(shù)學生能夠上手操作，并且因為實驗室空間限制，導致部分學生不能清晰地觀察到操作過程，學習效果難以保障。③由于課程主要面向研究生一年級新生，因課程進行時學生還未完全進入實驗室開展科研工作，對于需要重點掌握和探討的問題尚不清楚，導致學生不能抓住重點，學習效果不甚理想。

因此，在充分調(diào)研化學學院各學科各年級近150名研究生同學需求的基礎上（見圖1），中心實驗室結合之前研究生儀器分析實驗課，以騰訊會議為平臺，推出了研究生分析儀器培訓和技術交流定制課，包括14場線上儀器技術交流講座（如圖2），除了原有傳統(tǒng)的色譜、質(zhì)譜等內(nèi)容之外，也根據(jù)學生需求，增加了化學院其他平臺儀器如激光共聚焦儀、X-射線單晶衍射儀等內(nèi)容，同時也對研究生在實驗數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析以及如何保障數(shù)據(jù)安全等問題進行了講解。希望以這門實驗課為基礎探索出一種線上培訓定制課的新模式，從而提高教學質(zhì)量，做好大型儀器培訓，培養(yǎng)出能適應社會的創(chuàng)新型科研人才。

圖1 對學院研究生關于儀器培訓需求調(diào)研結果

圖2 中心實驗室線上培訓安排

2 線上培訓定制課的實施及體會

2.1 課程內(nèi)容根據(jù)調(diào)研結果針對性安排

相比較傳統(tǒng)課堂“排好課表學生上，我講你聽互動少”的上課模式，近年來在如何調(diào)動學生積極性、如何了解學生所需要這兩個問題上進行了摸索。經(jīng)過精心設計調(diào)查問卷，得到學生的真實需求，從而進行課程安排，稱這個安排為“定制課”。定制課的好處顯而易見：首先以調(diào)查問卷獲取信息，在充分了解學生需求上進行實驗內(nèi)容設置，可以從儀器類別、授課內(nèi)容、授課方式等多方面滿足學生要求。

以此可總結出定制課的特點，包括：①講課內(nèi)容能滿足學生需要，因為所有實驗都是根據(jù)調(diào)查問卷排序選出，選取的儀器種類是學生感興趣和需要的，線上課程PPT制作時可根據(jù)需要添加儀器結構詳細信息或動畫演示更能滿足學習需求（如圖3）。②授課教師大部分是一線測試教師，有大量實際樣品測試經(jīng)驗，對各課題組樣品類型和實驗室情況都比較了解，講座內(nèi)容更有針對性。此外，還根據(jù)儀器情況及學生需求邀請儀器公司應用工程師、校外學術專家等進行多層次講解。如根據(jù)調(diào)研需求，邀請了在分析化學領域非常有造詣的嚴秀平教授進行了一次關于實驗數(shù)據(jù)安全講座，嚴教授跟研究生分享了科研過程中“如何進行數(shù)據(jù)處理，如何確保數(shù)據(jù)安全”。從標準溶液的配制到有效數(shù)字的保留，從實驗條件優(yōu)化到文章用詞斟酌，給研究生上了一次非常詳細深入的研究生學術規(guī)范課。受到了學生廣泛好評，連線人數(shù)超過300人，達到騰訊會議連線人數(shù)上限。

圖3 線上培訓授課內(nèi)容實時截圖

2.2 運用不同方式調(diào)動學生參與積極性

因講授內(nèi)容是根據(jù)學生的調(diào)查問卷設計，所以學生本身對課程有較高的積極性。此外授課過程中將儀器測試與生活實際相結合，融入課程思政元素，比如在用大型儀器解決生活中的一些問題方面，紅外光譜組的老師還例舉了紅外光譜不僅可以為科研進行化合物結構表征，在實踐中中心實驗室紅外光譜儀器組還為海事局進行撞船事故責任方確認的例子，通過漆片紅外光譜比對，確認事故方；原子光譜測試老師列舉了在食品藥品分析中老百姓普遍關心的重金屬超標問題，使用原子光譜可以輕松解決這些問題；掃描電鏡老師講解疫情期間各種類型口罩的內(nèi)部結構……這些大型儀器與生活相結合的實例使學生易于接受，很大程度調(diào)動了學生積極性、讓更多的學生專注在課堂上，在愉悅、輕松的學習氛圍中掌握知識。

此外，儀器公司為了活躍課堂氣氛、提高互動頻率，贊助了小禮物進行抽獎，中心實驗室還為積極參與問答的學生提供免費測試的機會。這些緊跟當下潮流的線上互動形式，增添了線上培訓的趣味性，調(diào)動了學生參與的積極性。

課程后，為讓學生更好地掌握學習內(nèi)容，中心實驗室還將授課PPT推送在實驗室公眾號上（見圖4），一方面可以幫助同學們溫故知新，加深鞏固所學的理論知識；另一方面可以讓學生在今后的科研學習中遇到問題時能有一手資料可以查詢，通過自主學習，提升學生整體實驗素質(zhì)和素養(yǎng)。2

圖4 微信公眾號推送線上培訓PPT

.3 從課堂效果和調(diào)查問卷總結經(jīng)驗

本次線上培訓定制課吸引了約1 300人次師生學習，從學習人數(shù)看，大大超過常規(guī)的課堂授課人數(shù)。另外，為了更好地評價本輪線上培訓的效果，課程結束后從培訓內(nèi)容、培訓是否有收獲、教師講課水平等方面設計了一個調(diào)查問卷，根據(jù)調(diào)查問卷結果顯示（見圖5），學生普遍感覺這輪線上培訓收獲很大、講授的老師整體水平高、培訓內(nèi)容充實。調(diào)查問卷也對學生在本輪培訓之外的儀器需求和是否需要進行實驗操作視頻錄制等問題進行了調(diào)研，便于后期更好地改進。

圖5 線上培訓后的調(diào)查問卷結果

3 結 語

依據(jù)學生需求進行的線上培訓定制課，能較好地調(diào)動學生參與的積極性，并從儀器原理、樣品制備、圖譜解析等多方面滿足學生需求，拓寬了儀器的培訓渠道，打破了時間和空間的限制，提供了優(yōu)質(zhì)的教學資源。未來，將定期線上培訓和線下課堂結合，同時也進行了實驗操作部分視頻錄制，使學生在理解儀器原理、儀器構造等理論知識的基礎上再通過觀看儀器操作視頻，全面掌握儀器測試相關知識。此外維護公眾號作為溝通交流平臺，更好地服務于研究生科研創(chuàng)新工作，為提高大型儀器實驗使用效果和培養(yǎng)具有科研創(chuàng)新能力的人才發(fā)揮更大作用。