張 偉，宋懷慶

(1 西南科技大學分析測試中心，四川 綿陽 621010；2 西南科技大學環(huán)境與資源學院，四川 綿陽 621010)

“現(xiàn)代分析測試技術”是高等學校中材料科學與工程、應用化學、材料物理、功能材料、環(huán)境工程、礦物加工工程、生物技術、生物工程、食品科學與工程、制藥工程、核化工與核燃料工程、輻射防護與核安全等專業(yè)理工科本科生和研究生學習專業(yè)理論知識、掌握研究手段、進行論文寫作的重要專業(yè)基礎課程。課程的主要內(nèi)容是介紹當今各主要分析測試技術的基本原理、探測過程、處理技術及應用。課程的核心任務是依據(jù)物質(zhì)的物理及化學性質(zhì)，利用特殊且復雜的儀器設備獲取分析數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)對目標物質(zhì)的組成、結構、形貌及狀態(tài)的分析。課程的目標是通過理論與實踐的教學過程，重點培養(yǎng)學生運用所學方法和工具全面、系統(tǒng)的解決生產(chǎn)實際和科學研究中遇到問題的能力?！艾F(xiàn)代分析測試技術”課程具有分析方法眾多、理論知識和研究成果涵蓋多學科等特性，課程內(nèi)容包括了光譜分析、色譜分析、質(zhì)譜分析、電化學分析和熱分析等方法，涉及了化學、物理學、電子學和數(shù)學等多個學科領域，因此對學生的理性思維、邏輯思維和綜合應用等能力具有較高的要求。

1 “現(xiàn)代分析測試技術”課程教學現(xiàn)狀

作為一門理論、實踐和技術含量很高的應用性課程，由于現(xiàn)階段各個高校在教學師資、大型儀器數(shù)量和學時等方面的差異性較大，“現(xiàn)代分析測試技術”的課程教學主要存在如下問題：

(1)“現(xiàn)代分析測試技術”的教學過程通常分為課堂理論教學和實驗教學兩個環(huán)節(jié)。在課堂理論教學中，“現(xiàn)代分析測試技術”課程內(nèi)容豐富、知識面廣，需要講授的十幾種大型儀器的基本原理差別又較大，導致各章節(jié)內(nèi)容之間相對獨立，章節(jié)的關聯(lián)性不強。教師在課堂授課時基本采用傳統(tǒng)的板書或PPT灌輸式教學，學生只能邊聽邊做筆記的被動接受知識。一堂課下來，教師和學生都很累，但教學效果并不理想。有些理論知識抽象、難懂，學生理解起來有難度，長期積累會導致學生感到學習的枯燥、乏味，不僅無法激發(fā)學生學習的積極性，而且學習后的內(nèi)化效果也不好。而有些學生為了應付考試，很多知識純粹是死記硬背，根本沒有掌握所學知識的要點，這十分不利于學生學習能力的提升。

(2)實驗教學是培養(yǎng)學生實踐操作能力的重要環(huán)節(jié)，目的就是讓學生通過親自動手操作、鍛煉操作技能，掌握不同分析儀器的基本操作方法和測試技術，能夠正確處理相關實驗數(shù)據(jù)并作出科學、合理的分析測定結論。在傳統(tǒng)的“現(xiàn)代分析測試技術”實驗教學環(huán)節(jié)，受大型儀器購置數(shù)量有限、儀器價格昂貴等因素的限制，實驗課的教學主要以“教師演示、學生觀摩”為主。進入實驗室后，先由教師講解儀器基本原理、構造和操作規(guī)程，再帶領學生完成基礎的實踐操作過程。如果遇到更為復雜的操作和實驗內(nèi)容，教師則會花費更多的時間去講解。這樣一來，留給學生自主操作練習的時間就極為有限。學生自主操作儀器機會偏少，對于實際操作過程中的實驗知識點和操作技能并未真正掌握，學生則很難在較短的時間里發(fā)現(xiàn)問題并溝通交流，不利于學生實踐能力的提升。另外，為了讓大多數(shù)同學能夠接觸更多的儀器，教師設計的實驗課也多以驗證性實驗為主，學生在學習中只能照抄照搬，缺少自己獨立性的思考和創(chuàng)新，缺少團隊之間的協(xié)作。

(3)在“現(xiàn)代分析測試技術”傳統(tǒng)課程教學中，教師對學生的課程考核往往采取平時成績、實驗報告成績和期末考試成績的結構加和確定。平時成績通常依賴學生的課堂出勤率，實驗報告成績依據(jù)實踐教學之后學生提交的實習報告，期末考試成績則只關注學生對于考題的答題正確率。這種評價考核方式比較單一，例如在實驗報告環(huán)節(jié)，單一驗證性實驗后的實驗報告基本千篇一律、毫無創(chuàng)新，有些同學甚至一味的追求實驗報告的整潔和字數(shù)，還會抄襲實驗報告、篡改實驗數(shù)據(jù)。對于期末考試，有些同學為了能順利通過考試往往在考前突擊背誦，忽略了實踐中對于儀器基本原理和基本構造的認知過程。這種考核方式不能真實反饋學生對于已學知識的內(nèi)化情況，也不能真實反映教師的講授效果。

基于以上三點問題，我們發(fā)現(xiàn)無論是傳統(tǒng)授課中的填鴨式教學、驗證性實驗，還是單一的評價考核方式，最終都表現(xiàn)為學生學習時理論知識和實驗技術不能有機結合起來。這樣的過程完全達不到“現(xiàn)代分析測試技術”課程的教學目的。那么，如何在有限的課時內(nèi)，構建起理論知識和實驗課堂之間的聯(lián)系，讓學生切實的學習到現(xiàn)代分析測試技術的理論知識，同時又具備解決問題的實踐能力，已成為”現(xiàn)代分析測試技術”課程教學中需要迫切解決的關鍵問題。

2 翻轉(zhuǎn)課堂教學模式在現(xiàn)代分析測試技術課程教學中應用的可行性

翻轉(zhuǎn)課堂，又稱為“反轉(zhuǎn)課堂”或“顛倒課堂”，最早于2000年由美國學者J.Weley Baker提出[1]，它是一種將傳統(tǒng)教學中的兩個學習過程翻轉(zhuǎn)過來的新型教學模式，是一種融合網(wǎng)絡教學和傳統(tǒng)教學的混合式教學[2]。與傳統(tǒng)教學模式不同，翻轉(zhuǎn)課堂教學模式，首先由任課教師在網(wǎng)絡教學平臺上發(fā)布音視頻等電子學習教材后，學生利用碎片化時間自主完成課前預習；然后在課堂上教師通過問題驅(qū)動教學檢驗學生的學習效果并對重難點進行剖析、對知識運用進行講解，通過答疑解惑、交流探討等師生互動形式引導學生完成知識內(nèi)化和鞏固。這種教學模式打破了傳統(tǒng)教學中教師主導課堂傳授和學生被動接受知識的模式，通過重組教學流程與教學結構，轉(zhuǎn)變了教師和學生長久以來建立的絕對的“教”和“學”的角色。讓學生自主控制時間，促使學生從“要我學”的被動學習轉(zhuǎn)變成“我要學”的主動學習，有效提升了學生自主學習能力和學習意識，真正體現(xiàn)了“以學生為中心”和“因材施教”的教育理念。課前，教師通過網(wǎng)絡教學平臺發(fā)布相關理論課程和實踐課程教學資料，學生在完成預習工作的基礎上可根據(jù)自身需求針對某一知識點反復多次查閱、觀看教學資料和視頻，有利于在知識點的內(nèi)化上幫助學生加深印象，提高學習效果。利用網(wǎng)絡技術，教師除了可提供與課本相關的基礎教學資料之外，還可以將其他優(yōu)質(zhì)成品教育資源分享給學生，比如國家精品在線開放課程、慕課或虛擬仿真實驗教學平臺等。這些資源可供優(yōu)秀的學生拓展更廣的知識面。由于學生在課前已經(jīng)自主進行了課程的學習，所以在課中教師的講授則不必面面俱到，教師可以通過設置不同難度等級的問題來檢驗學生對于基礎知識的理解，節(jié)約的課堂教學時間可以通過交流互動、小組活動的方式開展重難點的講解、知識點的運用以及答疑解惑等。這一教學環(huán)節(jié)的重構非常有利于學生對于知識內(nèi)化的吸收。翻轉(zhuǎn)課堂這種教學模式在激發(fā)學生學習興趣，提高學習效率和教學質(zhì)量、提升教師工作滿意度等方面均具有較好的促進作用[3]，目前已經(jīng)廣泛應用在各類現(xiàn)代教育教學中。

3 翻轉(zhuǎn)課堂教學模式在現(xiàn)代分析測試技術課程教學中的設計

根據(jù)“現(xiàn)代分析測試技術”課程教學內(nèi)容和基本學情分析，結合微視頻、微課件等網(wǎng)絡教學資源和虛擬仿真實驗平臺，綜合設計了我?！艾F(xiàn)代分析測試技術”課程教學的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式，包括課前預習、課中互動學習和課后鞏固與拓展三個環(huán)節(jié)。

3.1 課前預習

課前預習是翻轉(zhuǎn)課堂的基礎。教師在課前需將相關教學資料推送至網(wǎng)絡教學平臺，學生在規(guī)定的時間內(nèi)進入網(wǎng)絡教學平臺學習課程的相關知識。在這種相對開放的學習環(huán)境中，如何促使學生自主、高效的完成課前預習呢？這就需要在教學素材準備和學習效果評價兩個環(huán)節(jié)精心設計。(1)教學素材。由于“現(xiàn)代分析測試技術”課程涉及的各種儀器分析方法和原理各不相同，各章節(jié)內(nèi)容相對獨立。開課之前，教師需要認真規(guī)劃、理順各種分析方法的教學順序，制備短小精悍(時間5～10 min)的視頻、音頻、PPT課件等學習資料。借助網(wǎng)絡教學平臺，教師在課前向?qū)W生發(fā)布教學日歷、教學目標、教學課件等相關學習資料。教師發(fā)布上述內(nèi)容后，學生可以利用課間、飯后、睡前等碎片化時間進入網(wǎng)絡教學平臺學習課程的相關知識。我們可以將現(xiàn)代分析測試技術理論課程中比較難懂的基本原理、儀器構造等知識點通過視頻動畫的形式生動、形象的傳輸給學生，便于學生學習理解。在實驗課教學之前，我們可以將實驗原理、實驗步驟、儀器操作的微視頻和數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)等推送至網(wǎng)絡教學平臺，同時還要求學生進入虛擬仿真實驗平臺進行模擬實驗操作。(2)學習效果評價。學生完成學習后，需要在網(wǎng)絡教學平臺完成知識點測試題并提交預習筆記。教師根據(jù)學生的答題情況和預習筆記，可以充分了解學生的學習情況。另外，教師會定期在網(wǎng)絡教學平臺答疑，對學生在自主學習和實驗探究中遇到的問題進行解答。根據(jù)學生在上述兩部分的反饋，教師能夠及時調(diào)整、組織后續(xù)課堂內(nèi)容及安排。

3.2 課中互動學習

翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的第二部分是課堂環(huán)節(jié)，這也是有效促使學生完成知識內(nèi)化的重要環(huán)節(jié)。和傳統(tǒng)教學的課堂環(huán)節(jié)不同，翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的課堂環(huán)節(jié)更多體現(xiàn)的是教師和學生的互動。因為在課前學生已經(jīng)進行了充分的預習與虛擬實驗訓練，所以一些簡單的、基礎的知識不需要占用課堂時間講解，教師可根據(jù)學生課前預習效果評價的反饋，對重點和難點知識進行深入剖析和講解，讓學生加深對所學知識的理解和掌握[4]。面對一些容易產(chǎn)生歧義的知識點教師需要設計一些問題讓同學們思考討論。討論以小組為單位，學生針對問題進行不同看法的闡述，教師監(jiān)督引導并進行正確總結。在實驗課中，教師則是將講解的重點放在儀器的操作規(guī)程和重點步驟上，而不需要花費太多時間再去重復講解儀器的基本原理和構造等基礎知識，節(jié)省的時間留給學生進行實踐操作和討論。實驗操作時，鼓勵學生以小組為單位，分工協(xié)作完成。課前教師將精心設計的多元實驗任務下發(fā)給同學們，課上同學們自行組隊完成實驗任務并進行組內(nèi)討論，教師在旁及時糾正學生實驗操作中的錯誤。通過學生自主操作、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的方式，促使他們積極主動探究實驗現(xiàn)象，深化理論與實踐間的聯(lián)系，進一步完成知識內(nèi)化。在課堂教學中，將傳統(tǒng)教學與翻轉(zhuǎn)課堂有機結合，不僅能增強學生的自主學習意識，激發(fā)學生的積極性，對于團隊意識、職業(yè)化意識也有促進，有利于師生的協(xié)同發(fā)展。

3.3 課后鞏固與拓展

課堂教學結束后，為了使學生鞏固所學知識，須向?qū)W生布置課后作業(yè)。課后作業(yè)的內(nèi)容則是以該堂課內(nèi)容為基礎的、切合社會實際的且具有知識拓展性的作業(yè)，例如，可以“奶制品中的三聚氰胺”、“油條中的鋁”、“白酒品質(zhì)的分析”等為案例[5]，讓學生積極思考并探索可以選用什么分析方法檢測其中的有毒有害物質(zhì)。學生根據(jù)課堂所學知識并查閱相關資料，最后形成自己獨特的設計方案。教師及時批改作業(yè)并進行點評。作業(yè)的完成情況可作為學生平時成績的評價依據(jù)之一。實驗課教學結束后，教師需要求學生及時提交實驗報告。實驗報告除了包括常規(guī)的實驗原理、實驗步驟、實驗結果和數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容之外，還需對自身實驗教學視頻的學習情況進行總結。教師批閱實驗報告，將實驗報告中存在的通性問題通過網(wǎng)絡教學平臺與學生進行交流，將優(yōu)秀的實驗報告進行展示。每章教學內(nèi)容完成后，教師可在網(wǎng)絡教學平臺有針對性推送某種現(xiàn)代分析測試技術方法的前沿發(fā)展資料，不僅能夠拓展教學內(nèi)容，還能進一步強化學生對學科發(fā)展前沿水平和技能的了解與掌握。最后，我們根據(jù)學生在課前、課中和課后的多方面表現(xiàn)進行綜合成績評定，成績評定包含了學生課前自主預習效果、課中互動表現(xiàn)、實踐操作能力展現(xiàn)、課后作業(yè)完成度和實驗報告撰寫五個部分。翻轉(zhuǎn)課堂教學模式學生成績評定的原則是既重視結果，又重視過程與能力。

4 結 語

“現(xiàn)代分析測試技術”作為高等學校理工科專業(yè)的重要專業(yè)基礎課程之一，其知識點繁多且難度較大。將基于微課、微視頻和虛擬仿真實驗平臺的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式引入“現(xiàn)代分析測試技術”的理論和實驗課堂教學中，不僅打破了傳統(tǒng)灌輸式的教學現(xiàn)狀，使現(xiàn)代分析測試技術種類繁多、晦澀難懂的儀器原理易于理解和記憶，也在課程的教學改革中充分調(diào)動了學生學習的興趣和積極性，提升了學生的自主學習能力和創(chuàng)新意識。在“現(xiàn)代分析測試技術”課程教學改革中，基于翻轉(zhuǎn)課堂教學特點，依托網(wǎng)絡教學平臺和虛擬仿真實驗平臺，構建“現(xiàn)代分析測試技術”新型翻轉(zhuǎn)課堂教學模式，可以更好的推進全媒體時代下的教學改革，實現(xiàn)最終以學生為根本的教育初衷。