翻轉課堂在儀器分析教學中的應用探索

烏蘭其其格

摘 要：隨著信息技術的飛速發展，教學模式的變革成為教育發展的必然趨勢。作為一種新興的教學模式，翻轉課堂不僅可以促進師生之間的交流與溝通，而且對學生自主學習能力和創新能力的培養也有很大的幫助。本文依據翻轉課堂的教學理念，結合儀器分析課程的特點，探索適合在儀器分析教學中應用翻轉課堂的教學模式。翻轉課堂用于儀器分析課程的教學，既能有效調動學生的學習熱情，又能提高教學效果，同時也為儀器分析課程的教學改革提供新思路。

關鍵詞：儀器分析；教學改革；翻轉課堂；教學模式

中圖分類號：G642? 文獻標識碼：A? 文章編號：1673-260X（2023）09-0107-04

1 儀器分析課程的教學現狀

儀器分析課程是高等院校化學專業和應用化學專業學生必修的基礎理論課程。儀器分析是分析化學的重要組成部分，是以物質的物理或物理化學性質為基礎，通常用特殊的儀器設備對物質的成分、含量、組成及結構等信息進行分析研究的一門科學[1-3]?，F代儀器分析方法是多種儀器方法的組合，這些方法已不單純應用于分析目的，而是廣泛地應用于科學研究或解決各種實際問題。通過儀器分析課程的學習，學生能夠掌握生產、生活和科學研究所需儀器的使用原理及方法，運用所學理論和實踐知識制定實驗研究方案，解決生產、生活和科學研究等方面的問題。隨著科學技術的飛速發展，傳統儀器分析課程教學模式已難以滿足新時代對人才培養質量的要求，傳統的教學模式不利于提高學習效率和課堂教學質量。因此，要根據人才培養目標，轉變教學理念，探索新的教學模式。傳統儀器分析教學模式主要是以灌輸式教學為主，學生往往被動地參與課堂，無法在課堂上快速地消化和吸收教師在課堂上講授的知識。傳統的儀器分析課程教學忽略了對學生能力素質的培養，缺少現代信息技術與教育教學的融合，既不能激發學生的學習興趣，充分發揮學生的學習積極性，更無法有效地對學生進行因材施教。傳統的儀器分析課程教學還普遍存在著課程內容多、課時少、枯燥乏味、可視化差、考核形式單一、學習效率低等問題[4-6]。這些問題在一定程度上影響了對學生創新能力和綜合能力的培養。為了提高儀器分析課程教學效率和教學質量，嘗試對儀器分析教學模式進行改革，將翻轉課堂引入儀器分析課堂教學中，從而激發學生的學習興趣，培養學生的自主學習能力，實現創新型人才培養目標。

2 翻轉課堂教學模式

翻轉課堂起源于美國。2000年Maureen Lage，Glenn Platt在文章中首次介紹了他們在課程中采用“翻轉教學”的模式進行教學，并介紹了在教學過程和所取得的成績[7]。J Wes-ley Baker在同年提出了將網絡作為翻轉課堂的主要工具，使翻轉課堂的根本形態得到了進一步的明確[8]。2007年，美國科羅拉多州的兩位中學教師在教學過程中采用了“翻轉課堂”教學模式，并于2012年舉辦了翻轉課堂“開放日”（Open House），旨在讓更多的人了解翻轉課堂的教學情況和學生的學習狀態，該活動的舉辦促進了翻轉課堂在美國中小學教育中的使用[9]。翻轉課堂采用的教學模式是教師在課前準備學習資源、布置學習任務，學生在課外時間自主學習完成相關知識，然后利用課堂時間進行面對面的答疑及交流的一種教學模式[10-13]。學生在學習平臺或網絡上進行自主學習后，就自己在學習中遇到的問題，上網查閱相關資料或與教師、同學們進行探討，再結合課堂上老師所講授的知識進行整理和分析，并提出相應的問題或解決方案。這些討論和解決問題的過程，不僅使學生自學能力得到了提高，而且學生的研究探索能力也得到了培養。翻轉課堂的教學組織與教學活動設計都圍繞著學生進行，它更注重調動學生主動學習和探究知識的積極性，從而促進學生自主學習能力和創新能力的提高。翻轉課堂的特點在于將知識的傳遞過程從教師的“教”轉向學生的“學”，轉變被動學習為主動學習，讓學生在自主學習和自我發現中獲得知識并內化為自身知識。這樣的授課方式對促進知識融合、信息融合、思維融合都是有好處的。翻轉課堂充分發揮了互聯網技術的優勢，在一定程度上彌補了傳統教學模式中枯燥乏味、可視化差、學習效率低等缺點。這種新的教學模式對培養學生的自主創新能力、學習積極性、自信心有很重要的作用。

3 “翻轉課堂”教學模式在儀器分析教學中的應用

3.1 儀器分析課程“翻轉課堂”的教學流程設計

翻轉課堂的基本教學流程是“問題導入→新知學習→分析和解決問題→鞏固知識→提高能力”。學生利用各種資源課前了解將要學習的知識，在課前對知識有個整體的印象，節省了教師灌輸知識的時間，老師在課堂中解惑，引導學生深入思考，同時也監控學生自主學習的效果。在儀器分析課程翻轉課堂教學設計中，始終秉承“以學生為主體”的教學思想，培養學生探究能力、自主學習能力以及創新能力，讓學生在學習的過程中不斷完善自己，最終構建自身的知識體系。翻轉課堂在儀器分析課程教學中的應用，不僅使靜默的課堂變得更加活潑，學生在課余時間的學習自主性也得到了極大的提升。翻轉課堂教學改變了教師與學生的角色定位，以學生為主體，教師為主導，把傳統的灌輸式教學變為引導式教學，提高了學生對所學知識的理解，增強了學生對知識點的融會貫通，使學生成為知識的積極探索者，同時也提高了學生對知識的綜合運用能力。根據培養目標及大綱的要求，提出了“學生為主體，教師為主導”的翻轉課堂教學模式，其流程如圖1所示。

3.2 儀器分析課程“翻轉課堂”的實施過程

（1）課前自主學習階段。網絡技術的迅速發展為翻轉課堂教學帶來了便利。在儀器分析教學過程中合理的利用泛雅平臺、微信、QQ等線上教學平臺、軟件進行教學，不僅可以增加教學容量，還能夠解決教學中存在的枯燥乏味、可視化差等問題，既能提高學生的學習興趣，又打破了傳統儀器分析課堂教學模式的局限，并且信息的共享，更有利于師生、生生之間的實時溝通和互動[14-16]。翻轉課堂強調學生自主學習，教師主要是引導學生學習，因此，教師應對所授內容進行梳理、歸類，并根據自己的授課時間、學生水平及特點等發放相關課程資源、布置學習任務。教師將課程的重難點知識、原理等按一定的方式歸類，針對重點，難點拍攝課程視頻，利用泛雅平臺等網絡教學平臺，進行課程設計，設置任務點，提出課堂教學需要解決的問題，并借助網絡或學習平臺傳遞發布這些信息資源，組織學生按要求完成學習任務，讓學生結合任務設置的問題，探索解決方法，最終完成任務。按照教學目標，教師遵循“問題導入→新知學習→分析和解決問題→鞏固知識→提高能力”的主線來引導學生，方便學生對知識的學習與理解。教師可以通過網絡收集各種教輔資料，與知識點相關的前沿科研論文，讓學生進行拓展學習，與此同時做好儀器分析課程的線上資源的建設。此外，老師也應該做好在線學習的監督工作。課前自主學習效果直接影響到教學效果，所以教師要通過多方面的手段保證線上學習的質量。教師為課程提供與課程相匹配的優質教學資源，然后教師針對學生線上學習進行考核，最后針對存在的問題進行討論。如在“原子光譜法”這節內容的學習中，一些學生分不清楚原子發射光譜與原子熒光光譜發射原理的區別，針對這一問題，學生可以提前在網絡或平臺上搜集相關資料進行自主學習，教師可以在討論區設置相關討論話題，讓學生們各抒己見進行探討，然后進行總結和答疑。教師對線上學習的各環節進行后臺管理，把學生在線學習的各項成績按一定比例計入綜合成績，從而提升線上學習的教學效果。

（2）課堂內化階段。課堂學習是學生進行知識內化的重要環節。翻轉課堂教學強調以學生為主體，因而在課前應讓學生做好充分的準備以保證課堂教學能順利完成。具體而言，教師需對前期教學資源進行全面地梳理，課堂活動環節則以激發學生學習興趣為目標進行教學設計。在課堂上，教師可以對學生已經了解和掌握的知識略講，詳細講解學生出現錯誤較多的知識點。針對學生在自主學習過程中遇到的問題，教師在課堂上可以引導、啟發學生通過各種教學方法（常用的有討論、辯論、總結、匯報等）來解決問題，學生通過這些學習過程完成知識的內化。課堂評價包括學生個人評價、小組評價和教師點評，學生個人點評有助于對所學知識的歸納總結，小組點評助于促進知識的吸收內化，教師點評統領全局。課堂評價可以有效地檢測學生對知識點的理解和掌握程度。教師針對每個知識點進行評價及反饋，以幫助學生了解自己在各階段中存在的問題及不足之處，同時也為下一階段的教學做好鋪墊。如“高效液相色譜的分類”這節內容，很多學生容易混淆液相色譜的幾種方法，教師在課堂上讓學生進行分組討論，討論液固色譜、液液色譜、化學鍵合色譜等多種色譜方法的原理、固定相、流動相的差異，然后讓學生進行總結，教師對學生總結歸納的知識點進行評價和補足。以“原子熒光光譜”這個知識點為例，教師先通過布置任務點讓學生自主完成相關內容的學習，在課堂學習過程中教師主要采取研討式、引導式，啟發式等教學方式進行教與學互動，調動學生的學習積極性，使學生更好地理解知識點，提高課堂教學效率與教學質量。

（3）課后鞏固拓展階段。教師根據學生的具體情況設計課后作業、章節檢測和課后討論，做到隨時跟蹤，及時反饋和及時調整，達到提高教學效果的目的。教師可以根據學生所提交的作業，對學生的學習情況進行評價，利用網絡平臺，將優秀的作業展示出來，并與同學們進行網上交流，并對課后習題進行講解，從而使學生能夠有效地理解所學內容。教師也可以向學生推薦一些與所涉及知識點相關的視頻，或者是拓展性的知識材料、前沿文章，指導學生進行更深層次的學習。教師還可以利用與所學知識有關的課外活動，加強同學之間的溝通和互動，以鞏固已學知識。如果有足夠的時間，老師們可以鼓勵他們去挑戰老師提供的擴展題，從而提升自己的應用能力。如講完“紅外光譜法”這一章內容后，為了使學生掌握紅外光譜測定法，教師在課后設置關于紅外光譜知識的討論問題，可以讓學生選取具有紅外吸收的樣品到實驗室完成樣品的紅外光譜測定，鞏固學生的理論學習效果。在課后，教師要根據教學任務的完成情況，對教學進行打分和反思，并對教學環節和教學方法進行調整，為今后更好地開展儀器分析翻轉課堂教學提供了一定的借鑒，例如在翻轉課堂教學中，教師在課后要針對學生們的學習情況，對線上教學資源（如視頻的選擇、視頻時長、問題的設置、學習方案的適用性等）等進行分析和評價，及時總結教學經驗。在課后，同學們也要積極地進行自我反思和總結，為以后的學習奠定良好的基礎。

（4）成績評定。建立健全翻轉課堂成績評價系統，既可以客觀地評估學生對知識掌握的水平，同時也可以為儀器分析課程的教學改革和創新提供參考。傳統儀器分析教學多以期末考試的成績評價學生一學期的學習情況，這種考核方式方法單一，考核的內容、范圍不全面，忽略了對學生學習過程的考核，很難實現對學生學習全過程的有效評價，不利于綜合評定學生的學習成效。基于翻轉課堂教學的特點，我們采用了過程化考核形式評價方式，課程的綜合成績以平時成績、過程考核和結果考核的形式進行綜合評定。平時成績主要是考查學生平時學習情況以及學生的學習態度等方面的情況。過程考核結果主要包括學生課前自主學習情況，課中答疑解惑，小組探究，交流匯報，課后總結等方面。結果考核主要考查學生對所學知識、理論的掌握程度以及綜合運用能力。過程化評價貫穿整個學習過程，減輕了學生期末考試集中復習的壓力，提高儀器分析課程成績評價的透明性和公正性[17，18]。從另一個角度來看，平時成績、過程考核和結果考核還可以分為線上和線下考核兩大部分。線上考核主要是在線上學習平臺上進行，教師設置評分項目、評分比例，學生在平臺上學習后，系統自動打出分數，主要由觀看課程視頻、回答問題情況、線上討論交流和線上階段性測試成績等構成。線上成績占總成績的百分之六十以上，多樣性線上考核可以考查學生自主學習情況、與同學們的協作學習的情況以及探究學習的情況，還能夠培養學生深入思考的能力。線下成績主要由線下交流互動情況、線下作業和期末考試成績構成。線下成績占總成績比的百分之四十或以下。過程化考核方式能夠以多個角度、多種形式、多層次對學生的成績做出公平、合理的評價，更加注重過程性，緩解了學生期末“一考定成績”的壓力，另外，還能能夠讓學生更多地關注線上學習，更好地利用翻轉課堂教學的優勢。

4 結語

翻轉課堂為傳統的儀器分析課堂注入了新的血液，補充了原有教學模式的不足之處，充分體現了“以學生為主體”的教學理念，采用翻轉課堂模式進行的教學，既能有效地調動學生的學習積極性，激發學習熱情，又能增進師生之間的交流，提高學生的自主學習能力和創新能力。翻轉課堂是對課堂教學結構的變革，利用這種教學模式傳授知識，需要對教師的教學方法、學生的學習方法重新進行規劃。運用翻轉課堂教學要不斷提升教師的專業技能，合理安排教學活動與教學內容，教師不僅要教授知識，還要承擔起培養學生自主學習、獨立思考、團隊協作能力等任務。在儀器分析課程的翻轉課堂教學過程中也存在著諸如學生學習自覺性不強、教師備課任務重等問題，因此今后還需要不斷地探索、改進、總結、逐步完善翻轉課堂的各個環節，完善儀器分析翻轉課堂教學模式。以翻轉課堂為基礎的儀器分析課程教學模式，將在信息技術日新月異的今天，為互聯網時代的儀器分析課程教學提供新思路，從而推動儀器分析教學質量與層次再上新臺階。

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