智慧樹平臺+翻轉課堂在《儀器分析》課程的實踐探索

來守軍，關曉琳，李姍姍，雷 蕓，董鳳霞，李 喬，陳 玉，張 鑫，張文靜

(1．蘭州文理學院 化工學院，甘肅 蘭州 730000；2．西北師范大學 化工學院，甘肅 蘭州 730070)

《儀器分析》課程一門介紹實踐性技術的課程，重在培養學生對給定分析任務的解析能力、實驗能力、數據分析能力以及儀器的使用和維護等能力。通過為期兩個月的線上教學，發現線上教學處在諸多問題和挑戰。首先，由于線上教學進行的遠端視頻教學，無法監督每一位同學的學習參與程度，更多依靠學生的自覺性，很難保證學生在整個授課過程的精神集中程度。其次，由于多人同時在線，網絡不暢等因素的客觀存在，教學過程會出現中斷現象。再次，師生間、同學之間的情感交流不暢通[1]。另外，因為缺少當面提問、測試等實戰性練習，總體教學效果不太理想。本課題已經在《儀器分析》課程方面進行了較為系統的課程改革，開展了基于工作過程系統化方面的儀器分析課程改革以及以儀器分析課程課程思政方面的實踐[2]。亟需借鑒網絡授課和傳統授課的優秀經驗進行改革，其中基于優秀網絡平臺的翻轉課堂設計是比較好的解決方法。

1 智慧樹平臺與翻轉課堂的融合

智慧樹網絡教學平臺與翻轉課堂的融合是集合線上教學和線下教學(主體課堂)相結合的混合式教學。智慧樹網絡教學平臺主要提供網絡資源(包括課程平臺、教學資源、課程練習、對學生跟蹤管理等)。在課前教師可以發布相應的學習資料和課前問題，學生通過自主查閱資料完成基本知識學習，同時可以借助大學MOOC等資源完善預習。在接下來的環節，學生在課上與教師不再是講和聽得關系，而是一起通過提問討論等交流互動完成新知識的內化和鞏固；通過翻轉課堂，將個性化學習思路拓展到網絡教育[3]。智慧樹網絡教學平臺和翻轉課堂的結合是以智慧樹網絡教學平臺優質教育資源為基礎，學生針對這些資源進行學習，充分體現因材施教、學習自主，在這里充分體會到多樣化的學習方式，包括體驗學習、協作訓練、多重交互、自主探究等。國外研究者進行了翻轉課堂的理論研究，但是由于各國實際教學現狀的差異，在翻轉課堂實踐依然存在諸多問題[4]。國內對于翻轉課堂的應用起步比較晚，主要集中在實訓和實踐課程的應用。就《儀器分析》課程而言，主要集中在儀器分析實驗，而涉及儀器分析理論課程或者理論與實踐相結合的翻轉課堂比較少，特別是結合畢業生能力提升和職業化訓練方面的研究和實踐更少。

《儀器分析》課程不僅涉及光學、電學以及色譜等內容，同時大型儀器的原理差別比較大，一直是化學化工類課程中較難的部分。同時，由于各個高校的實際條件差異性較大，學生在學習理論知識后，對于實驗技術的掌握更為困難，所以導致學生的實際學習效果不佳。構建理論知識與實驗課堂之間的聯系，有助于學生理論知識的消化，深刻了解儀器的構造。但是依然面臨一個問題就是，課后無法選擇合適時間繼續學習，從而使得前期的學習效果不能很好內化，最終學生進入了學習儀器原理、儀器構造等知識點時感到枯燥、乏味，導致無法激發學習積極性的循環，從而影響學習效果。所以對于儀器分析課程的翻轉教學非常有必要[5]。國內研究者對于儀器分析實驗的翻轉課堂進行初步設計，采用藍墨云班平臺下，探索了翻轉課堂在儀器分析實驗教學中的應用；但是基于智慧樹等大型教學平臺的相關翻轉課堂還很少，沒有系統的利用大型平臺進行有效的教學探索。

2 《儀器分析》課程中“四個維度”的推行

從“四個維度”即時空、師資、內容、方式著手，利用智慧樹教學平臺有效促進教學課堂。通過學生課前預習、課中完成知識吸收與內化、課后教師布置練習作業或者拓展性學習任務，線上與線下學生與教師交流互動的方式，改變傳統教學模式[6-7]。

儀器分析課程涉及的各種儀器的分析方法和原理各不相同，導致各章節內容相對獨立，章節之間的關聯性不強，如何構建不同部分之間的聯系非常有難度。基于此，以智慧樹教學平臺為基礎，將翻轉課堂運用于儀器分析課程教學中，主要包括課前預習、課堂互動、課后強化三個教學環節的具體安排。

2.1 課前預習

儀器分析是我校應用型課程建設的課程之一。課程組是借助智慧樹網絡教學平臺，在課前向學生發布教學日歷、教學課件、視頻以及學習任務單等學習資料，滿足學生線上學習的需求，時間一般控制在5～10 min。例如：pH值得含義是什么？工業廢水pH值測定方法有哪些，優缺點如何？化學電池的工作基礎是什么？如何構建分析方法，是否可以用思維導圖形式表達？學生需要在網絡教學平臺上問答討論區作答。同時根據同學們討論的情況，調整教學內容。

2.2 課堂互動

通過搶答活動活躍課堂氣氛。例如針對有機化學實驗中，由苯合成環己烷，雖然合成過程不困難，但是關鍵在得到的產品與原料如何分離的問題。通過討論，得出苯和環己烷的沸點非常接近，常規的分離方法無法實現，只能利用色譜法解決。通過大腦風暴法，討論和收集解決實際問題的建議，通過集體討論得出結論。例如，儀器分析常用的物理性質，不同學生的認識程度不同，通過頭腦風暴，學生在光學、電學、熱學等中做出選擇。詞云的結果是同學們對于光學的傾向度比較高，從而在教學中強化這方面的提升。采用項目教學，有小組組長匯報分享討論的形式進行強化。對于舉一反三類型的設計采用分組教學。例如，兒童牙膏中含氟量的分析在，學生以小組的形式討論問題，教師也積極參與其中，監督并引導學生的討論，最后由教師作點評和總結。傳統教學與翻轉課堂有機結合，不僅能增強了學生的自主學習意識，激發學生的學習積極性，對于團隊意識、職業化意識等也有促進，更有利于師生的協同發展。

2.3 課后強化

重視學生的獨立思維培養，布置創新性課題。例如，油條的含鋁量測定，白酒品質的分析，新合成藥片的結果確定為案例，讓學生積極思考并探討選擇什么方法和儀器檢測特定物質。以學生未來可能的工作崗位或實際工作內容為導向，結合國家或行業標準方法，切實完成真實項目。例如當引入項目議題為原子吸收分光光度測定微量物質時，分別從原子化方式提出國標方法制鹽工業中銅離子的測定、紡織品中重金屬離子測定、無機化工產品中鎘含量測定、固體廢物中總汞的測定。學生按照具體要求提交項目分析書，作為課程考核的重要組成部分。

3 結束語

依托智慧樹平臺，融合翻轉教學模式，有利于發揮網絡教學及資源的優勢，可以作為傳統教學強有力的補充，能夠比較充分的激發學生的學習積極性。在儀器分析課程教學中，通過網上平臺建設、資源建設以及課堂實踐的推進，網絡平臺和翻轉教學融合的教學方式，說明必將能夠更好推進新時代的教學改革，實現以學生為本的教育初衷。