張 慧，呂青濤，容 蓉，張國英，孫啟慧

(山東中醫(yī)藥大學(xué)，山東 濟南 250355)

《儀器分析實驗》是我院中藥學(xué)類各專業(yè)開設(shè)的一門重要的必修實驗課程，教學(xué)目標是使學(xué)生理解和掌握儀器分析理論知識，培養(yǎng)學(xué)生操作常見大型精密儀器的實踐能力，培養(yǎng)獨立分析解決問題和科研創(chuàng)新能力。在“互聯(lián)網(wǎng)+”的大背景下，隨著技術(shù)的進步，知識更新進一步加快，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性，掌握高階性知識，增加課程的挑戰(zhàn)度，是人才培養(yǎng)的核心目標[1-2]。傳統(tǒng)教學(xué)模式已不能滿足當今大學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，教師依據(jù)課程自身特點，改革教學(xué)模式，豐富學(xué)習(xí)資源，及時更新學(xué)習(xí)內(nèi)容，以學(xué)生為中心，有利于增加學(xué)生學(xué)習(xí)主動性，靈活學(xué)生學(xué)習(xí)時間與學(xué)習(xí)環(huán)境，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的形成[3-6]，有利于更好地培養(yǎng)適應(yīng)社會發(fā)展的人才的需求[7-8]。因此，我們開發(fā)和建設(shè)了儀器分析實驗的線上數(shù)字化教學(xué)資源平臺，并與線下實體實驗教學(xué)有機融合，建立了“知否”實驗教學(xué)模式，并于中藥學(xué)類等專業(yè)的儀器分析實驗教學(xué)過程中進行了實施和應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，科研能力及創(chuàng)新精神，以期達到中藥學(xué)類專業(yè)人才培養(yǎng)目標，并為儀器分析實驗教學(xué)的進一步教改提供參考奠定基礎(chǔ)。

1 儀器分析實驗教學(xué)中存在的問題

《儀器分析實驗》課程目前在教學(xué)過程中存在教學(xué)難點和突出問題。

1.1 理論知識抽象復(fù)雜 學(xué)生學(xué)習(xí)熱情不高

由于《儀器分析》理論課程涉及物理學(xué)、有機化學(xué)、計算機科學(xué)等多個學(xué)科，具有理論抽象、內(nèi)容更新快、應(yīng)用性強等特點，儀器分析實驗作為儀器分析理論課的實踐課程，大部分學(xué)生認為儀器的原理抽象、構(gòu)造復(fù)雜，不能深入理解，學(xué)習(xí)熱情不高。

1.2 精密儀器數(shù)量不足 學(xué)生學(xué)習(xí)自主性不高

由于實驗所用大型儀器精密度相對較高，數(shù)量相對不足，學(xué)生真正動手操作的儀器類型非常有限，無法直觀的接觸儀器內(nèi)部構(gòu)件，學(xué)生學(xué)習(xí)起來比較抽象枯燥。另外，大型儀器對操作人員技術(shù)要求較高，在上課過程中教師擔心學(xué)生操作不當而帶來損失，僅僅通過老師演示操作進行實驗教學(xué)，學(xué)生操作機會少，學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性嚴重不足，部分學(xué)生甚至完全是被動式的學(xué)習(xí)。導(dǎo)致大部分學(xué)生的儀器操作能力差，進行畢業(yè)設(shè)計對儀器無從下手，限制了人才培養(yǎng)目標的完成。

1.3 數(shù)字教學(xué)資源對傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式產(chǎn)生了挑戰(zhàn)

傳統(tǒng)儀器分析實驗教學(xué)模式多以教師向?qū)W生講解、演示實驗操作和學(xué)生觀摩為主，課后學(xué)生撰寫提交實驗報告，學(xué)生在學(xué)習(xí)時間、空間上都受到限制，學(xué)習(xí)效果較差。近年來，依托網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)輔助、各高校陸續(xù)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，慕課就是一種很好的數(shù)字教學(xué)資源共享與應(yīng)用模式[9-11]。將慕課和傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式進行有機融合推行教學(xué)改革與實踐，不僅改變了實驗教學(xué)模式，而且改變了教學(xué)流程，重點是以學(xué)生為中心，學(xué)生通過團隊協(xié)作學(xué)習(xí)，教師對學(xué)生進行針對性的指導(dǎo)，其具有與傳統(tǒng)教學(xué)模式截然不同的特點和獨特的優(yōu)勢，也成為提高實驗教學(xué)質(zhì)量的重要手段之一。

2 教學(xué)環(huán)境建設(shè)

2.1 教學(xué)團隊建設(shè)

通過開發(fā)建設(shè)《儀器分析實驗》課程的教育教學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程資源平臺，“知否”教學(xué)模式的設(shè)計與實踐，改革教學(xué)內(nèi)容和方法，加強教學(xué)交流學(xué)習(xí)，促進教學(xué)研討，提高教學(xué)水平，開展教學(xué)研究改革創(chuàng)新，提高團隊的教學(xué)水平。

2.2 教學(xué)內(nèi)容的重新構(gòu)建

儀器分析實驗課程內(nèi)容豐富，但由于儀器更新相對較慢及數(shù)量不足等條件制約，只能利用現(xiàn)有的儀器設(shè)備，重構(gòu)實驗教學(xué)內(nèi)容開展實驗，來培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新能力。我們根據(jù)《儀器分析實驗》教學(xué)大綱、教學(xué)目標，自編了《儀器分析實驗》講義，對課程實驗項目進行總體規(guī)劃、整合和設(shè)計。本課程開展的實驗項目主要包括紫外—可見分光光度法定性定量分析、紅外光譜圖的測繪、柱色譜分析、薄層色譜分析、紙色譜分析、氣相色譜法定性定量分析、高效液相色譜定性定量分析、氣質(zhì)聯(lián)用測定蘑菇醇含量和液質(zhì)聯(lián)用測定蘆丁結(jié)構(gòu)等。

2.3 在線網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)

根據(jù)校在線網(wǎng)絡(luò)課程要求，在超星“在線學(xué)堂”平臺開發(fā)并建設(shè)了儀器分析實驗網(wǎng)絡(luò)課程。數(shù)字教學(xué)資源包括：實驗項目教學(xué)視頻，教學(xué)課件ppt、講義和學(xué)生作業(yè)題庫等。作業(yè)庫包含每個實驗項目作業(yè)：實驗預(yù)習(xí)作業(yè)和實驗報告作業(yè)，作業(yè)題型有填空題、簡答題、論述題、波普解析題、數(shù)據(jù)分析等，并制定作業(yè)參考答案和評分標準(見圖1)。課前發(fā)布作業(yè)給學(xué)生，課后學(xué)生在網(wǎng)上完成并提交作業(yè)，在線批閱作業(yè)給出成績。儀器分析實驗在線網(wǎng)絡(luò)課程網(wǎng)址(https：//mooc1-1.chaoxing.com/course/201869526.html)。

圖1 儀器分析實驗網(wǎng)課作業(yè)庫

3 基于慕課的“知否”實驗教學(xué)模式的設(shè)計與實踐

3.1 “知否”實驗教學(xué)模式的設(shè)計

根據(jù)”以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，建立發(fā)展了基于慕課的 “知否”實驗教學(xué)模式，開拓了教學(xué)研究新思維，提高了教師的教學(xué)水平和教學(xué)效果?！爸瘛苯虒W(xué)模式為“知否知知否知”六步(見表1)。

表1 “知否”實驗教學(xué)模式(知否知知否知)

“知否”教學(xué)模式的設(shè)計由課前學(xué)生網(wǎng)絡(luò)在線學(xué)習(xí)、課堂實驗教學(xué)以及課后復(fù)習(xí)鞏固組成，涉及教學(xué)目標與內(nèi)容的設(shè)計、教學(xué)資源的開發(fā)與利用、學(xué)習(xí)活動的設(shè)定與開展、考核評價的完善等環(huán)節(jié)。整個教學(xué)模式突出以學(xué)生為主體教學(xué)理念，通過慕課與實驗課堂的融合，使教與學(xué)效率得到大幅提高。

3.2 “知否”教學(xué)模式實驗項目的設(shè)計

在“知否”實驗教學(xué)模式的實施過程中，如何合理地設(shè)計好實驗項目十分關(guān)鍵。以“固體、液體紅外光譜的測繪”實驗項目為例，如何圍繞教學(xué)大綱與教學(xué)目標，將實驗?zāi)康?、步驟、內(nèi)容、儀器操作、、學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)時間等進行合理設(shè)計與安排，有效保證實驗教學(xué)的順利開展，筆者結(jié)合該項目內(nèi)容與特點設(shè)計出 “知否”教學(xué)模式實驗項目設(shè)計圖(見圖2)。

圖2 “知否”教學(xué)模式實驗項目設(shè)計圖——固體、液體紅外光譜圖的測繪為例

3.3 完善考核方式

儀器分析實驗課的考核多采用經(jīng)典的模式即平時成績加上期末考試成績，期末考試也是統(tǒng)一試卷、標準答案[12]。開展“知否”教學(xué)模式改革后，為了更合理地對學(xué)生的實驗成績進行評價，實驗考核標準也做出了相應(yīng)地調(diào)整。學(xué)生成績由線上成績50%+課程積分10%+期末考試成績40%組成(見表2)?？己嗽u價形式注重過程和形成性評價，在形式上改為學(xué)生提前在網(wǎng)課預(yù)習(xí)實驗視頻和講義ppt，在網(wǎng)上交預(yù)習(xí)作業(yè)；實驗過程中以團隊合作進行實驗，手機拍照記錄實驗現(xiàn)象數(shù)據(jù)、當堂完成實驗結(jié)果數(shù)據(jù)處理，小組匯報結(jié)果；課后在網(wǎng)上交實驗報告作業(yè)。期末進行答卷考試?？己藰藴首⒅貙W(xué)生形成性評價和自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和高階思維能力。

表2 “知否”教學(xué)模式的考核評價標準

3.4 “知否”教學(xué)模式的實踐

本著教師引導(dǎo)、學(xué)生為主體，師生共建共享的原則，建設(shè)了校在線網(wǎng)絡(luò)開放慕課平臺，并將此融入實驗教學(xué)的課堂當中，開展了儀器分析實驗“知否”教學(xué)模式改革與實踐。于2019-2020學(xué)年第一學(xué)期和2020-2021學(xué)年第一學(xué)期的《儀器分析實驗》教學(xué)中，推行了兩輪，并在實踐中對教學(xué)模式進行了不斷完善，補充，并逐步將此教學(xué)模式常態(tài)化(見圖3)。

圖3 學(xué)生網(wǎng)上作業(yè)截圖

4 教改的幾點體會

4.1 重構(gòu)實驗教學(xué)內(nèi)容體系，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和科研能力，重新構(gòu)建了實驗項目內(nèi)容，把原來某一儀器的兩個分開的定性和定量實驗，整合成一個綜合性的定性定量實驗，如紫外、氣相色譜和高效液相色譜的定性定量實驗。合并后的實驗項目綜合性增加了，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科研能力、高階思維能力。另外教研室的呂青濤教授開發(fā)了新的實驗項目“內(nèi)標標準曲線法氣質(zhì)聯(lián)用分析蘑菇醇含量”，該項目利用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀內(nèi)標標準曲線法測定蘑菇醇的含量，使學(xué)生熟悉掌握目前先進的儀器分析技術(shù)，了解其科研應(yīng)用前沿，培養(yǎng)學(xué)生實踐能力，增加了學(xué)生的高階知識。在反饋中學(xué)生認為此實驗項目比較有意思也較難，具有一定的挑戰(zhàn)度。

4.2 以學(xué)生為中心 培養(yǎng)學(xué)生團隊精神

課前學(xué)生可以預(yù)習(xí)慕課實驗教學(xué)資源，完成實驗預(yù)習(xí)作業(yè)。由學(xué)生來決定如何學(xué)習(xí)以及什么時候?qū)W習(xí)，不再單純地依賴有限的實驗課堂和實驗室場地。課后，學(xué)生通過在線網(wǎng)課平臺完成并提交實驗報告，老師進行批閱。學(xué)生可以通過網(wǎng)課平臺進行討論、復(fù)習(xí)，鞏固學(xué)習(xí)成果。

而實驗課也發(fā)生了變化，課堂中，由于儀器數(shù)目有限，需要學(xué)生分立小組進行團隊合作完成實驗，要求小組設(shè)計實驗方案，成員做明確分工，分別作為組長(組織實驗)、操作手(實驗操作)、記錄員(記錄實驗數(shù)據(jù)、譜圖拍照)、匯報人(匯報實驗結(jié)果)等。要求每個學(xué)生都要行動起來，團結(jié)協(xié)作完成實驗項目。課下小組同學(xué)互相幫助、互相督促、團結(jié)友愛、共同進步。團隊實驗方法不僅克服了由于大型儀器更新相對較慢及數(shù)量不足等條件的限制，培養(yǎng)了學(xué)生團結(jié)合作的精神、發(fā)揮學(xué)生個性、提高學(xué)生分析解決問題的能力和創(chuàng)新能力，提高了實驗課的教學(xué)效果。

4.3 注重教學(xué)總結(jié)與反思

在各實驗項目完成之后，通過匯報讓學(xué)生對所做實驗進行總結(jié)反思，解決實驗中存在的疑惑，鞏固已經(jīng)完成的實驗項目，掌握高階知識。比如紅外光譜測繪實驗項目結(jié)束后，通過讓學(xué)生匯報解析測繪的樣品的光譜圖，得到化合物的結(jié)構(gòu)式。高效液相色譜定性定量實驗完成后，每個小組匯報自己的實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果，分析色譜圖，講解實驗的原理，定性的原理和定量的方法。學(xué)生通過這些及時對實驗內(nèi)容的反饋和總結(jié)，提高了學(xué)生實驗自主性，鞏固了學(xué)生的高階知識(見圖4)。

圖4 學(xué)生匯報實驗結(jié)果、解析紅外光譜圖

在完成課程的考核后，就教學(xué)內(nèi)容、方法、效果制作調(diào)查問卷，了解學(xué)生對于新實驗教學(xué)模式的想法和感受，也是希望學(xué)生對本門課程做出總結(jié)和反思，95%以上的學(xué)生認為新教學(xué)模式非常好，很有收獲。有位同學(xué)在問卷中寫到“我發(fā)現(xiàn)通過實驗的學(xué)習(xí)，對儀器分析的熱愛更加深厚了，也希望對以后的儀器創(chuàng)新和發(fā)展能盡一份力。”同學(xué)們真摯的對我們肯定的句句話語使我們倍感欣慰。我們也會聽取同學(xué)們的建議，總結(jié)教改的成敗得失，吸取教訓(xùn)，繼續(xù)砥礪前行。

5 結(jié) 語

《儀器分析實驗》是加深學(xué)生對儀器分析基礎(chǔ)理論知識理解、認識和應(yīng)用的一門實驗課程，直接關(guān)系到學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新能力和自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)?；谠诰€慕課，通過創(chuàng)新整合實驗內(nèi)容，開展實施“知否”教學(xué)模式改革和實踐，提高了學(xué)生在實驗環(huán)節(jié)的自主性，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性和高階思維潛能，為以后的科研和工作打好基礎(chǔ)，并實現(xiàn)了實驗報告無紙化，節(jié)能環(huán)保。作為儀器分析實驗教學(xué)工作者，總結(jié)教學(xué)過程中的經(jīng)驗和遇到的問題，為提高教學(xué)質(zhì)量和今后的教改提供參考和借鑒。