高校“儀器分析”實驗課線上+線下混合教學模式探究

薛麗貞 費旭 李曉佩

摘要近兩年，混合式教學成了高等教育變革和創新的熱點問題，傳統的實驗課教學模式已經不適用于當今的教育教學環境。對高校實驗課進行教學改革，不僅能保障良好的教育教學質量，也能滿足人才培養需求，提高學生的實踐創新能力。文章主要探究了高校“儀器分析”實驗課教改模式，立足于實驗課堂，提出了實驗課“線上+線下”混合教學模式的建設方案及思考。

關鍵詞 高校；混合教學模式；儀器分析；實驗課

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.13.031

1高校教育教學現狀

近年來，隨著信息技術的不斷發展，“線下+線上”混合教學模式以其靈活的組織形式、多元化的教學資源和先進的教學理念等諸多優勢成為各高校主流的教學模式[1]。混合式教學是傳統課堂教學與在線學習的結合，是真實教室環境與虛擬網絡環境的混合，更便于師生溝通[2]。混合式教學的目標是讓學生主動參與學習，調動學生的學習積極性，利用多元化的教學手段提升學生的學習效率[3]。

從目前的研究進展來看，“線上+線下”混合教學模式與教學改革創新探究的維度不全面，雙線教學銜接、教學質量保障、教師隊伍建設等課題的探究也不夠深入。另外，學生對混合式教學模式的適應程度也沒有具體的數據支撐。混合式教學模式從“線下”轉為“線上”的過渡方式也需要在實踐中不斷探索和研究。

“儀器分析”是一門綜合實驗課，大連工業大學開設的“儀器分析”實驗課包含XRD衍射分析、紫外光譜分析、紅外光譜分析和掃描電子顯微分析。在傳統教學中，實驗教學內容更新慢，實驗項目設置多年沒有變化，儀器分析理論課程和實驗課程不同步，也沒有對分析方法的社會應用和發展方向進行設計，學生只知其然而不知其所以然。另一方面，傳統實驗教學方法程序化形式突出，沒有設置課前預習，學生在對實驗課程一無所知的情況下來到實驗室，教師在課上講解實驗原理、實驗方法、實驗內容后進行操作示范，最后學生分組將教師的實驗仿照重復一遍，做驗證性實驗。這種傳統的實驗教學模式重結果、輕過程，沒有設計實驗方案和論證優化實驗方法環節，沒有激發學生對實驗的興趣，忽視了學生的主體性和主動性[4]。除此之外，傳統實驗教學考核機制單一，只注重對學生實驗結果的評價，實驗報告是考核學生實驗成績的唯一憑證，不能體現學生的實驗素養、實踐動手能力和理論結合實踐的能力。這種傳統的實驗教學限制了學生對理論知識的理解和掌握，也不能提升學生對實驗室規章制度和實驗室安全的認識，更限制了學生創新能力的發揮。

2實驗課混合式教學模式探索

2.1“儀器分析”實驗課授課方式改革

實驗課與專業理論課不同，離不開實踐操作，也離不開儀器和實驗場地，實現實驗課“線上”授課具有較大的難度。為了配合理論課的授課進度，提升學生應用理論知識的能力，大連工業大學實驗儀器中心對實驗課從時間安排、內容設計、教授模式等方面進行了改革和探索，構建了一套完整的實驗課“線上+線下”混合教學體系。實驗課混合式教學模式構建如圖1所示。

2.1.1課前預期

在授課之前，實驗課教師需要根據理論課上課時間，做好實驗教學計劃。教師在課前布置預習任務和提出思考問題，旨在督促學生主動學習，善于思考，在規定時間內完成任課教師布置的課前任務[5]。由于是線上發布的通知，學生會由于時間、地點和網絡等因素接收不到單次信息，因此線上發布預習任務采用“5―3―1”的方式，也就是說在完成規定預習時間的前5天、3天和1天，分別通過不同的聯絡方式在班級群里發布預習任務提醒。為了保證預習效果，要求學生在預習任務完成后及時在群里發起預習完成接龍，保證預習任務下達到每位同學。另外，除了利用網絡信息平臺外，還可以結合學校資源，充分保證線上資源的豐富和飽滿。大連工業大學實驗儀器中心有一套完善的大型儀器共享平臺系統，平臺可以上傳公共學習課件。根據學生專業的不同，上傳儀器分析在其相關專業領域內的實際應用案例、實驗設備說明書和實驗教學視頻。針對專業調整教學內容，提高學生的學習興趣。在學生完成視頻學習后教師發起調查問卷，設置2―3個小問題考查學生的預習效果和在預習后對實驗過程的掌握情況，并在調查問卷最后設置提問，授課教師可以針對學生在預習過程中的疑問重點備課。

2.1.2實驗室授課

在實驗室授課階段，要求實驗教師與理論課教師充分溝通，保障線上預習階段與理論課授課進度一致，滿足理論與實踐結合的教學要求。由于線上資源中已經包含實驗演示內容，因此，在線下課程講解時，理論知識內容要少而精。教師開展教學前，需統計線上學生預習效果和提出的疑問及難點，在實驗室線下重點講解，讓學生更深入、更細致地理解實驗重點和細節。教師演示結束后，安排學生分組進行實驗，此時需要考查學生的實驗素養、團隊合作意識及動手能力。教師在旁進行觀察并記錄學生在實驗操作過程中的表現，進行實時打分，作為考核評價的標準之一。

下面以“紅外光譜分析”實驗為例介紹教學改革內容，將傳統的紅外光譜分析實驗課內容根據專業不同做適當的調整。傳統的紅外光譜分析實驗課通常設置兩個實驗，一是以碳酸鈣作為代表學習固體粉末樣品的制備流程和譜圖解析；二是以丙三醇為例學習液體樣品的制備方法和譜圖解析。但是專業不同，學生接觸的樣品也是不同的，用這兩個傳統實驗做視頻講解，再讓學生重復做此類實驗不利于培養學生的實驗探索精神，無法激起學生的學習興趣。因此，在實驗內容設置上，將傳統的碳酸鈣驗證性實驗改為不同固體樣品的實驗，固體樣品包含碳酸鈷、碳酸鋅、碳酸錳等，學生將實驗結果與老師演示樣品進行對比，然后進行譜圖解析。如圖2所示，圖2（a）是教師演示的實驗結果，教師把碳酸根的振動峰位標出，圖2（b）是學生實際測試的一個實驗結果，學生通過對比分析未知樣品含有哪些官能團或者化學鍵，讓學生真正理解紅外光譜測試的應用，認識紅外光譜儀的使用范圍，將實驗室學到的實驗檢測手段與自己的專業有機結合起來，做到學以致用。最后，教師根據實驗結果，布置各個小組的實驗報告要求，分小組設置不同的實驗和作業，學生根據自己的實驗結果分析譜圖開展集體討論，做到生生交互，提高學習熱情。另外，不同的實驗設置相比于單一的實驗設置而言，學生不僅可以接觸到更多的樣品譜圖，擴展知識面，而且有利于培養學生自主分析實驗結果的能力。

2.1.3課后總結

在傳統教學中，學生上完實驗課，上交實驗報告后就宣告此門課程結束，學生不知道實驗報告中數據處理部分及思考題回答得是否正確，也沒有渠道跟教師溝通實驗數據處理中存疑的知識點，學生只能得到一個最終分數，不能及時求解未掌握的知識點并吸收消化。在課改項目中，將課后總結設置為線上環節進行，教師利用網絡平臺將學生實驗操作過程中存在的問題、實驗結果分析步驟、數據處理方法及思考題答案總結發布在線上，讓學生在課后及時查看自己的知識薄弱點。另一方面，為了調動學生的積極性，教師可以將學生的實驗報告拍照上傳在微信群里，讓學生通過網絡投票的方式評選出實驗報告排名，給排名靠前的小組以適量加分獎勵，激發學生的學習熱情。

除此之外，教師還要善于關注和收集專業方面的拓展資料，在備課時要不斷更新自己的資料庫，在課后將相關實驗內容的擴展知識推送給學生。針對不同的專業，將儀器分析在不同專業領域的應用視頻和文獻整理后發送到平臺上，讓學生有針對性地學習，不僅可以提高學生的自學能力，還能拓展學生對本專業知識的認識和眼界。

教師將實驗報告總結和專業學習拓展內容上傳至網絡平臺之后，也要督促學生完成線上學習打卡。但是這部分內容也不能要求過于嚴格，作為課后學習內容，以自主學習為主。實驗報告總結部分作為必學內容，應讓學生清楚自己在實驗過程中存在的問題，明確實驗報告數據處理的正確方法以及簡答題的答案，要求學生學習后上傳學習心得，也作為最終考核的一部分。但是在課外拓展部分，學生可以自主選擇學習內容，只作為選學部分，不做具體要求。這樣可以讓學生靈活安排學習時間和學習內容，提高學生的自主學習能力和思維能力。

2.2“儀器分析”實驗課考核評價體系改革

課程改革不僅僅是對教學內容的改革，也是對課程考核評價體系的改革。在新的混合教學模式下，傳統的實驗課考核評價體系已經不適用于“線上+線下”混合教學模式的推行。這也需要教師結合課程實施的具體方式來設置考核標準，“線上+線下”混合考核模式也需要有合理的分數分配。以紅外光譜分析實驗課為例，課程考核標準可以分為5部分：①課前預習線上答題10%；②線下實驗室實踐操作30%；③實驗報告數據處理和問答題各占20%；④課后線上填寫學習心得20%。通過這樣的分數分配，促使“線上+線下”混合教學模式的有效實施。

3“儀器分析”實驗課混合式教學模式的思考

3.1課程內容更新速度提高

對于實驗課教師來說，如何將實踐操作和理論教學聯系起來是獲得良好教學效果的關鍵因素。因此，傳統實驗課的課件已經不適用于“線上+線下”混合教學模式，教師需要不斷更新教學內容，調研儀器分析在不同專業領域的應用現狀，充實線上教學內容，才能讓學生對實驗內容感興趣，最終達到理想的教學效果。綜上所述，新的教學模式不僅僅是教學模式在形式和方法上的改革，也是對教師教學能力的革新。

3.2師生互動增強

在傳統的實驗教學過程中，教師和學生的互動僅僅體現在實驗室上課的幾個課時，課前課后幾乎沒有互動和交流。由于實驗設備數量和實驗場地的限制，傳統“儀器分析”實驗一般是分組進行，每組上機操作的只有1―2名學生，有1/3的學生沒有機會上機做實驗。但是通過本次教學改革，實現“線上+線下”教學相結合，學生可以利用共享平臺上的視頻反復觀看每個實驗細節。在課前的學生預習提問環節和課后復習中，教師對實驗報告的評判結果和學習心得交流，讓實驗課堂從傳統教學中的一次互動變成了有來有往的緊密聯系，大大增進了學生和教師間的互動頻次。

3.3學生自主學習能力提高

從學習效果來看，傳統“儀器分析”實驗課教學結束后，學生離開實驗室，一周后提交實驗報告就意味著課程結束，80%的學生對實驗課的認知僅僅就是提交一份實驗報告，學生對實驗課的學習熱情和自主學習的積極性幾乎為0。但是教學改革后，學生在課前可以自主選擇學習時間觀看了解與自己專業相關的檢測分析方法，通過視頻將知識點帶入教學中。課后學生的提問積極性也提高了，根據專業設置的不同教學內容也讓學生認識到檢測分析在其專業領域的應用，很多感興趣的同學也會從網絡上查找相關視頻來了解大型儀器分析檢測手段。這種混合教學模式改革大大提升了學生對實驗課的學習興趣，也提高了學生的自主學習能力。

但是，“儀器分析”實驗課教學改革才剛剛開始，仍存在一些不足和需要改進的地方，比如線下教學時間安排受理論課時間限制，排課時間需要與學校多個部門協調。目前大連工業大學也在大力支持實驗課程教學改革，盡量將實驗課時間安排和理論課程進度保持一致，確保學生盡快適應新的實驗課授課模式。另外，網絡不穩定也會影響教學質量，大多數教師會將教學過程錄制下來，在課后共享給學生，學生沒聽清楚的內容可以通過重新觀看教學視頻來鞏固。

4結語

“儀器分析”傳統教學模式存在很多問題，不再適用于當今的教育教學環境。信息技術的發展為實驗課的“線上+線下”混合教學模式的推進提供了技術支持。實驗課“線上+線下”混合教學模式的改革對于教師和學生而言，都是當下最優的教學模式選擇，充分利用網絡共享資源，不斷更新教學內容，提高學生的自主學習能力，更新教學評價體系，對實驗課教學來說是一次大膽的嘗試和革新。雖然還有許多需要改進的地方，但是這次改革的初嘗試是成功的，不足之處還需要實驗教學工作者根據形勢和教學實踐不斷更新改革。

參考文獻

[1]王偉，李欣，薛冰.線上線下混合教學”在研究生培養中的實踐和思考[J].大學， 2021（39）：18-20.

[2]教育部高等教育司.高校在線教育有關情況和下一步工作考慮[EB/OL].（2020-05-14）. http：//www.moe.gov.cn/fbh/live/2020/51987/sfcl/202005/ t20200514_454117.html.

[3]教育部.關于中央部門所屬高校深化教育教學改革的指導意見[EB/OL].（2016-07-04）. http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201607/ t20160718_272133.html.

[4]于阿娟.高校《儀器分析》實驗教學改革創新的探索[J].廣州化工， 2020. 48（19）：128-129.

[5]吳涵.后疫情時代混合式教學的實踐與思考[J].對外經貿，2022（2）： 152-155.