基于“互聯網+”背景的儀器分析類課程MTSAE教學模式構建

代冬梅，陳佳，沈昊宇,＊，龍能兵，干寧,＊

1寧波大學材料科學與化學工程學院，浙江 寧波 315211

2浙大寧波理工學院，浙江 寧波 315100

2017年9月，三部委聯合印發《關于公布世界一流大學和一流學科建設高校及建設學科名單的通知》，自此“雙一流”建設真正進入了全面啟動和實施階段，而伴隨著“雙一流”建設的高等教育國際化戰略也進入全面攻堅階段。在此戰略背景下，要求我們在教育實踐中注重以國家重大戰略性需求為導向，培養具有合作精神、工程實踐能力和國際化視野的創新性人才[1]。眾多高校也積極貫徹與實施這一理念，開展相關課程教學的改革與實踐[2-5]。同濟大學土木工程學科在實踐中探索適合的國際化對策[2]，夏遼源等[3]提出了“內涵式”發展已成為新時期我國高等教育國際化的主要任務，主要是樹立國際化的教育理念與意識、確定國際化的培養目標、推進師資隊伍國際化、實現研究領域國際化、強化國際化交流與合作研究等多項舉措。北京科技大學化學與生物工程學院建立了基于“互聯網+”的生物化學新教學模式[4]，即包涵傳統教學(TCTM)、小規模限制性在線課堂(SPOC)和翻轉課堂(FCM)的混合教學新模式，該模式取得了較為滿意的教學效果。Dai等[5]組織中國學生參加跨國高等教育項目跨中澳兩個系統進行學習，跨文化交流開闊了學生的國際化視野，豐富了其學習經歷和體驗。

儀器分析類課程是化學類專業本科及研究生階段重要的專業基礎課，是分析化學的重要分支。主要研究物質化學成分鑒定、組分含量測定、物質結構和形態等化學信息的有關原理及分析技術，是理論和技術含量很高的應用性學科，具有多學科交叉性、發展性和前沿性，也是眾多領域培養復合型高層次專業人才必不可少的學習課程。而目前該類課程的教學多為傳統課程教學加課內實驗的方式進行，在理論和實踐教學中還存在一些共性問題亟待解決[6,7]。在理論教學方面，在相對封閉的課堂內和有限的學時內，多以教師填鴨式講授為主，學生缺乏自主創新能力。加之現代儀器更新快、教學內容多，理論較抽象，導致學生學習興趣度不高，缺少自主課外學習的機會和意愿，教學質量難以提高。在實踐教學方面，受大型儀器數量的限制，每個學生個體實際上機操作的時間仍然偏少，動手能力提高有限。評價方法也基本是結果性評價，缺乏全面反映學生主體的過程評價指標。此外，實時了解和掌握儀器分析相關技術的革新和發展，吸收和消化儀器分析最新研究成果，對學生創新實踐能力的培養尤為重要。而時下很多高校對該類課程的教學存在著前沿性不顯著、教學方法缺乏多樣性、學生工程實踐水平低、攻關和團隊合作能力匱乏等突出問題，嚴重制約了他們的自主創新能力和綜合素質培養。當今大學生多是伴隨著互聯網+成長起來的 90后和 00后，他們普遍思維活躍、知識面寬、自學能力強、樂于接受互聯網和國際新事物，因勢利導，培養其創新性思維和綜合實踐能力，可為拔尖人才脫穎而出提供機會。因此，在高校開展儀器分析類課程的教學模式改革具有重要意義。

為了解決儀器分析類課程教學上存在的上述問題，在互聯網+和高等教育國際化的背景下，圍繞培養“外向型和國際型”人才的目標，我們近年在儀器分析類課程教學中進行了積極探索和實踐[8,9]，構建了“慕課 MOOCs +團隊作業 Teamproject +學術研討 Seminar +國外-國內課堂互通 Abroadhomeclassroom +全方位評價Evaluation in all dimensions的課程教學模式(簡稱MTSAE，即上述五種教學途徑的首字母進行組合)”。該模式通過采用MOOCs網絡教學(M)、團隊協作(T)、學術研討(S)，國際-國內課堂互通(A)和全方位評價(E)等方式來引導學生積極參與到問題導向式(PBL)和案例化(CBL)教學活動中；由此充分發揮學生的主觀能動性，擴充前沿知識儲備，增強自我管理意識，從而提高其工程實踐能力、團隊合作精神、國際化視野與綜合素質。該模式可以打破時空限制，互動+虛擬，足不出戶就能跨國交流學習，有效地激發了學生的學習興趣和熱情，提升了學生的國際視野和學術交流能力，實現了一場“要我學”到“我要學”的變革。

1 圍繞學生工程實踐能力和國際化水平培養，構建MTSAE教學新模式

以培養學生自主創新能力和綜合實踐能力為目標，我們在高等分析化學課程(寧波大學研究生課程)和儀器分析雙語課程(浙江大學寧波理工學院本科生課程)的教學實踐中，通過搭建“國內外互通課堂”的框架體系和全方位的課程評價體系，構建了與國際接軌的MTSAE課程教學模式(如圖1所示)。該模式采用開放式教學，通過在線課程與線下課堂相補充、虛擬仿真與真題真做相結合、理論教學與實踐科研相融合，在教學過程中注重學生全程參與及多元評價。

圖1 MTSAE教學模式示意圖

1.1 MOOCs教學(M)

學生在上課前通過慕課(MOOCs，含教學內容PPT、文獻綜述、學術報告、真樣實做的操作視頻和國外教學課件與視頻等豐富的教學資料 http://mooc1.chaoxing.com/course/201053918.html)進行自學(圖2)。課程內容按難度分層次，兼顧本科生和研究生教學要求。通過文獻調研和對畢業生進行回訪，將教學內容分成三個層次進行整合優化(圖3)，讓學生既從理論到實際全面透徹地掌握相關知識和技能，又有機會接觸到尖端的大型儀器與分析方法的最新研究進展，統籌兼顧，達到培養學生實際應用能力和因材施教的目的，以適應社會對人才的實際需要。

圖2 MOOCs學習平臺

圖3 教學內容分層次優化示意圖

1.2 團隊作業(T)和學術研討(S)

學生以團隊方式完成MOOCs學習討論和真題真做的實驗團隊作業，通過翻轉課堂學習，進行學術匯報和討論。具體流程包括：學生根據專題布置任務，收集資料、開展討論和整理成PPT匯報、進行實驗操作、課堂視頻展示等(圖4)。在這些團隊項目中，綜合考查了學生的課題設計、動手實踐、文獻綜述和論文寫作等專業能力，更重要的是考查了學生的項目勝任能力。例如：用6種大型分析儀器完成某化妝品的質量檢驗工作，并判斷是否符合相關標準規定，具體項目內容和實施流程如表1所示。

圖4 團隊作業與seminar研討

表1 用6種大型分析儀器協同完成某化妝品的質量檢驗

1.3 國外-國內課堂互通模式(A)

為提升學生國際視野和學術交流能力，開展了“三互”國際合作人才培養新方式，即“導師互補、學生互派、課堂互動”。通過國內外課堂互通的初步嘗試，利用寧波大學云課堂，以及Skype、Tel-Telegram等網絡互通 APP，建立了國內外課堂互通模式。如我校在高等分析化學課堂教學中，直接連線芬蘭赫爾辛基大學化學系的課堂現場。大家運用英語就“奧運會中興奮劑的測定方法”進行“結對討論”。達到了“不在一起上課，勝似一起上課”建設初衷，這就是當前寧波大學研究生課堂改革的其中一面鏡子。異地學生能夠即時聆聽雙方導師的現場授課，異國的學子也能實時討論問題、合作開展項目，既鍛煉了英文應用，又加深了友誼。國外-國內互通課堂與舊式網絡課程有所區別的是，其賦予了學生與教師同學交流的權利，而不是呆板的、機械的視頻播放與接收，更充分調動了學生的積極性，讓學生感受到課堂的樂趣。了國際科技前沿，近距離感受國外的學習過程，大大開闊了國際視野，鍛煉了學生的國際交流能力(圖5)。

圖5 國內外課堂互通與“三互”國際交流

1.4 全方位評價體系(E)

全方位評價體系改革了傳統教學評價中以教師為主導的單向評價的不足，變原來的單純依靠結果評價為全過程、精準個性化評價，旨在全方位反映學生學習情況(圖6)。其包括了學生和教師共同打分的八種教學評價方式。將教師單向的結果評價轉變為教師學生間的形成性評價。包括：MOOCs、在線視頻、微信QQ問答、網絡研討、團隊作品、課堂測試、實驗技能考核等。而成績的形成則由個人分數(個人表現)+組分(小組表現)構成，兩者分數各取50%。而個人成績由組長和教師共同評定，主要考查平時上課的課堂交流，項目參與程度以及網絡討論活躍程度等。組分則由團隊作業執行情況和學術研討匯報的成績綜合給定，具體由三部分組成：專業報告與論文(50%)，PPT制作(20%)，課堂匯報與答疑(30%)。

圖6 全方位的課程評價體系組成及其使用情況

2 實踐效果

通過MTSAE教學模式的實踐，讓學生從“要我學”轉變為“我要學”，提升了學生的國際學術交流能力、自主創新能力、團隊合作能力、綜合實踐能力，并促進了“教學研”一體化建設的良性循環。

2.1 開闊國際視野，提升國際學術交流能力

近五年來，浙大寧波理工學院共有25人次升入國外高校繼續深造，年均出國深造率為2.2%。涌現出不少優秀學子，其中寧波大學2016屆藍同學(芬蘭赫爾辛基大學博士)、寧波大學2017屆繆同學(牛津大學博士)均表示MTSAE教學模式讓自己的潛能得到極大發揮，全面提升了科研能力。

2.2 自主創新能力提高，科研創新成果豐碩

近五年，寧波大學通過課程培養參加省級以上創新課題21項；第一作者發表SCI論文121篇，其中64篇為一區或TOP期刊論文；45人次獲學校或者國家獎學金，參加省級以上挑戰杯、創新課題17項；授權國家發明專利26項；11人次獲得學校創新創業獎學金。近五年，浙大寧波理工學院本科生校級科研立項162項，發表中文和SCI論文共39篇，申請專利8項。

2.3 畢業生綜合實踐能力和團隊合作能力強

畢業生質量調查抽樣反饋顯示，學生對MTSAE模式的滿意度遠高于其他教學模式。寧波出入境檢驗檢疫局技術中心等用人單位認為，該模式培養出的學生“實踐基礎扎實、團隊意識強，在實踐動手能力、職業素養等方面表現突出”。浙大寧波理工學院畢業生方同學(復旦大學副教授)開發的“微流控核酸一體機研發及在病原體診斷中的應用”項目，入選上海市啟明星計劃人員名單。他反映在MTSAE教學中學會了管理和團隊合作，學會了與人有效溝通，大大提高了自己的創新創業水平。

2.4 形成了“教學研”一體化建設的良性循環

指導教師在指導實驗的過程中結合學生實驗碰到的問題和新的想法又可以進一步深化科研與技術革新的內容，新的科研成果可以再增添到新一屆學生的教學中，實現真正意義上的教學相長與螺旋上升的良好機制。形成了“教學研”一體化建設的良性循環。

3 結語

基于互聯網+背景下的MTSAE教學模式不僅可以在儀器分析類課程中使用，也可以推廣到很多工程實踐類課程中。而且可以實現本碩打通，目前已經推廣至浙江大學研究生院寧波教學基地、南京師范大學、浙江師范大學、聊城大學等十來所學校生物工程、材料、化工和制藥類本科和研究生教學中。在此模式下課堂突破了時空的跨越，不僅讓本校學生參與體驗，更重要的是會與國內外其他院校的師生實現共同互動，達到了“不在一起上課，勝似一起上課”的建設初衷，由此帶來教學方式的革命，受到國內、國外參與高校及師生的高度稱贊。經過幾年實踐后效果明顯，學生的培養質量大幅度提高，在省內外形成較大的影響力和示范性。

前蘇聯教育家巴班斯基指出：“教學方法的最優化程序中一個最重要的、也是最困難的問題，是合理地選擇各種教學方法并使之達到這樣的結合，即在該條件下，在有限的時間內獲得最好的教學效果。[10]”教師對每個環節都不能放松，而對于實踐性、交叉性極強和發展迅速的儀器分析類課程的教學更是如此。MTSAE模式引領課堂的嘗試將不斷完善積累經驗，實現多地區、多校間的同步互動，形成優質教育資源輻射面擴大常態化，促進優質教育資源的共建、共享。