慕課資源助力儀器分析實驗教學翻轉課堂

摘 要：儀器分析是化學類本科生一門重要的專業基礎課程，實驗教學中存在課時少，學生得不到有效思維訓練等問題。翻轉課堂顛覆了傳統的教學模式，而引進國際流行的慕課資源助力課前預習，可以有效提高學生的自主學習能力，增加教學互動性，強化理論教學的效果。

關鍵詞：慕課；儀器分析；翻轉課堂

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

我校的分析測試中心是學校教學和科研的重要陣地，面向化工、材料、紡織等學院的許多專業開設儀器分析課程，對培養學生的實驗操作能力和思維創新能力發揮著重要作用。

1 儀器分析實驗課教學存在的問題

《儀器分析》是理工科院校化學及相關學科本科生的一門重要的專業基礎課，課程內容主要包括光化學、電化學、色譜和質譜等，涉及化學、物理學、電子學和數學等學科領域，知識點多，內容抽象，很多知識點理解難度大[ 1 ]。

實驗教學是把抽象的理論知識和具體的實驗活動相結合的教學過程。如何提高課堂教學質量，在有限的時間內調動學生的學習積極性，一直是考驗儀器分析實驗教學工作者的難題。

從我校儀器分析實驗多年來的教學實踐看，該課程主要存在以下幾方面的問題。

1.1 實驗課程的課時較少

《儀器分析》課程分為理論課和實驗課兩部分，二者的課時數通常按3∶1的比例分配，實驗課時數較少。

部分同學因為高中階段的化學基礎薄弱，對先修課程如大學化學的知識掌握不全面，原本希望通過實驗課培養學生分析問題和解決問題的能力，但這一教學目標很難實現，因為要先復習基礎理論，之后又要練習基本的實驗技能。

1.2 實驗課與理論課的時間安排脫節

由于理論課的時間較長，通常實驗課安排在理論課幾個星期后才進行，使得學生不能及時深入地去理解理論知識。在實驗課上，經常發現學生對相關的理論知識概念混淆，理解不深。

1.3 實驗儀器數量有限且較貴重

由于大型精密儀器數量的限制，我們通常將學生以小組為單位進行實驗，無法做到讓每個學生全程獨立操作。這一做法會導致實驗能力較強的同學沒有成就感，而較差的同學在團隊作業中沒有壓力感。另外，對于一些較為貴重的儀器，同學們只能觀看老師的演示操作，沒有實際動手的機會。

上述問題嚴重影響了儀器分析實驗課程的教學效果，急需采納新的教學模式進行改革。

2 翻轉課堂的特點

大學生自主創新學習一直是美國高等教育的特色。近年來，創新型教育理論在我國成為研究熱點，人們越來越認可自主學習的重要性，國內許多重點大學也都陸續改進了化學類實驗課程的教學模式。

教學過程分為知識傳授和知識內化兩個階段。在傳統的教學模式中，知識傳授由教師在課堂上講授完成，知識內化則需要學生在課后通過習題作業或手動實踐來完成。翻轉課堂（Flipped Classroom）則是將這兩個階段在時間上做了重新的規劃和調整。知識傳授過程在課外進行，由同學自行選擇合適的方式接受新知識；而知識內化的過程則發生在課堂上，同學之間、同學和老師之間協作探究自主學習過程中遺留的問題，互相交流更多[ 2 ]。

翻轉課堂開創了全新的教學模式，教師由傳統的知識傳授者轉變為驅動學生學習的促進者和指導者，學生也從知識的接納者轉變為知識的探求者，教學效果有了大幅度的提升[ 3 ]。

由于翻轉課堂通常借助信息化的技術手段，不斷涌現的新型網絡教學環境成為知識傳授的重要途徑。

3 儀器分析實驗課程實現翻轉課堂的關鍵環節

重視學生課前的自主學習。要想安排好實驗教學，學生需要首先充分理解理論教學中涉及到的原理和方法，進而通過實驗操作來驗證和鞏固各知識點。

由于實際教學過程中，實驗課和相關理論課的距離時間較長，學生對理論知識的理解已較為生疏，所以及時在實驗課前充電，充分復習相關的知識點十分必要。

自主學習的方式可以靈活多變。在網絡時代，同學們已經習慣通過網絡搜尋最新的信息。網絡課堂的存在形式也在悄然發生著變化。前些年我們學習的標桿是國家級精品課程，該項目是教育部在2003年啟動的。

誠然，國家精品課程匯聚了一流的教師隊伍，一流的教學內容和一流的教學管理，是講解質量很高的示范性課程，但是其教學組織形式仍舊比較傳統，教學視頻多為教室課堂實錄，一節課時間大約50分鐘，學習者容易視聽疲勞。

而我國從2013年推出的慕課等微型教學視頻每一集的播放時間僅十幾分鐘，短小精悍，學習吸收效率更高。

實驗項目的組織形式可由驗證行變為分析討論型。由于同學們在課前做了充分的預習，在課時較短的實驗課時間內，我們的任務就可由以往的驗證知識點或原理轉變為分析實驗現象和問題。通過研討不同實驗步驟對實驗結果的影響，思考直觀的實驗數據存在差異的原因，有助于同學們加深對實驗原理的認識。

由于各個學校的大型儀器的品牌、型號都不一樣，其具體的應用軟件操作步驟也不相同，但這并不影響各類實驗的框架和流程。我們需要學生最終掌握的是基礎的理論知識，而不是針對某一具體儀器的軟件操作步驟。因此，我們在實驗課上更注重對操作技巧和實驗結果的討論，而弱化軟件操作。

4 慕課融入學生課前自主學習的優勢

慕課（MOOC）是大規模開放式網絡開放課程（Massive Open Online Courses）的縮寫。慕課與傳統的網絡課程不同，它更注重教學互動。這一新型的互聯網在線學習模式一經興起，就吸引了國內外學者的普遍關注[ 4 ]。

紐約時報把2012年稱為“MOOC元年”。由高等院校創建的MOOC平臺主要有Coursera、Udacity和edX。隨后的2013年則是“中文MOOC元年”，由清華大學首先研發推出，現發展為學堂在線。2014年，愛課程網和網易合作推出了擁有中國自主知識產權的慕課平臺中國大學MOOC，免費提供國內許多一流高校的課程。

慕課課程內容豐富靈活，學習時間自由，學習者可以根據自身的學習體驗來決定是否需要反復學習。在中國大學MOOC網站上，儀器分析被納入分析化學課程。通過第一階段化學分析的學習，先讓學生掌握基本的化學分析方法、原理和計算，具備初步的數據評價能力和文獻查閱能力， 之后才轉入第二階段儀器分析的學習。由于儀器分析是根據物質的光、電、聲、磁、熱等物理和化學特性對物質的組成和結構等信息進行分析和測量，在化學分析后再學習光譜、波譜、色譜等現代分析技術，有助于讓學生更加系統的掌握物質結構的解析方法，培養實事求是的科學態度和嚴謹的科學作風。

慕課的課程主頁面通常包括課件、討論區、進度、考試這幾部分。在課程視頻的學習過程中，有關于所講知識點的小測試，完成測試才會繼續播放。視頻時常通常不超過15分鐘，可以隨時快進或后退，也可以反復觀看。討論區是學習者之間或與老師之間討論交流的區域。大家可以在發帖區域搜索自己遇到的問題，或許以前也有人問過，并且已經被答復，也可以通過訂閱郵件的方式獲悉論壇中最新發布的消息。在進度區，學習者還可以看到自己的學習排名情況，這樣的設計有利于激發學習者的積極性。

5 結語

高校教學改革的目的是提高教學水平，培養出基礎知識扎實，具有應用性和開拓性的創新型人才。合理的利用慕課資源，不僅可以培養學生的自主學習能力，還能在課時不變的情況下有效提高儀器分析實驗課的教學互動性，挖掘學生的主動性。

參考文獻：

[1] 徐守芳，陸宏志.以問題為導向 以學生為主體的儀器分析教學改革[J].實驗室科學，2015，18（5）：112-114，118.

[2] 王彥沙，劉松艷.翻轉課堂教學模式在大學化學實驗教學中的應用[J].大學化學，2016，31（4）：17-21.

[3] 張玉明，王彥芳，曲占良，劉秀華，唐婷.基于翻轉課堂理念的分子生物學實驗教學改革與探索[J].教育教學論壇，2016（38）：260-262.

[4] 石乃恩.慕課時代的儀器分析理論課堂教學改革與實踐[J].科技視界，2016（1）：22，59.

作者簡介：

王丹丹（1982-），女，漢族，江蘇鹽城人，碩士，講師，研究方向：實驗儀器分析。