基于MOOC設計的學生仿真互動儀器分析示教實驗

□郝利君 駱雪芳 季一兵

基于MOOC設計的學生仿真互動儀器分析示教實驗

□郝利君 駱雪芳 季一兵

近年來，隨著“慕課”技術的不斷發展，在國家教育政策發展指導下，高校的授課方式正在不斷改革并完善。基于“MOOC”理念，本單位構建慕課仿真互動平臺，并將其應用于儀器分析示教實驗中，取得了很好的教學效果并逐步推廣擴大應用范圍。

儀器分析；示教實驗；慕課

教育部發布的 《教育信息化十年發展規劃 （2011-2020年）》中指出，教育信息化的發展以教育理念創新為先導，以優質教育資源和信息化學習環境建設為基礎，以學習方式和教育模式創新為核心。基于政策導向，利用 “慕課”的授課特點，可以有效改變傳統的教學模式，提高教學效率，并縮短經濟文化有巨大差異的地區距離。“慕課”，即 “大規模在線開放課程”（Massive Open OnlineCourse，簡稱mooc或“慕課”），從2008年慕課初始形成到2011年慕課迅速為世人所知并快速發展，世界各地的學生都可利用互聯網學習到大學課程。“慕課”的操作也很容易，一般先申請想要參與學習的課程，注冊好用戶名和登錄密碼后，就能在線互動學習了。

目前，我國高校的 “慕課”發展仍然處于起步摸索階段，很多學校開始嘗試并已經開設 “慕課”形式的教學模式。慕課在我國的發展必須走契合我國國情的路徑，也要走契合高校專業特點的路徑，這就要求我們不斷探索實踐，讓這種創新教育模式能夠合理健康地發展下去。

一、儀器分析示教實驗課簡介及存在問題

“儀器分析實驗”是中國藥科大學理學院分析化學教研室為基礎藥學理科基地、國家生命科學與技術人才培養基地、食品質量與安全以及臨床藥學等專業開設的一門獨立的儀器分析實驗課程，旨在驗證儀器分析理論與方法，發展學生儀器分析實驗技能，并初步學習利用所學的方法和技能解決實際樣品測定的能力。

“儀器分析示教實驗”是 “儀器分析實驗”中以教師操作演示為主的實驗課程。包括紅外分光光度計 （FT-IR）、毛細管氣相 （CGC）、毛細管電泳 （CE）和液質聯用 （LCMS）等四個儀器操作示教實驗。

目前示教實驗的開設因儀器、時間、授課方式等方面的問題，教學效果并不理想，存在的主要問題有以下幾個方面：①班級人數多，實驗教學難度大；②教師規范化操作有待提高，教學質量難以保證；③示教實驗教學效果不理想；④面對面的單次教學不能滿足學生課后復習和拓展學習的要求。

教師在講解儀器使用過程中，學生擠在教師周圍，站在后面的同學對儀器具體操作聽不清，甚至看不到，極大地局限了學生對于分析儀器的操作認識，在具體實驗過程中會出現各種不規范的情況，對于學生自己是知識點缺乏的損失，對于實驗室來說是貴重儀器的維護損失，比如在氣相色譜儀以及高效液相色譜儀的使用中，由于操作不當，經常出現針頭彎曲的情況；在紅外儀器的使用過程中，壓片模具也經常受到不同程度的損傷，導致壓片無法成型等，這些都是由于不規范操作引起。由于儀器與場地條件所限，有些儀器不能滿足所有上課同學一起動手操作的要求，雖然開設部分示教實驗，取得一定教學效果，但是相對參與性實驗來說，學生的學習時間短、參與度低，對相關實驗不能產生有效持續的興趣。

二、“慕課”平臺構建意義

如果引入慕課教學，可以設計網上多個在線學習考核模塊，層次清楚，分工明確。在實驗開始之前，學生可以在網上看到具體操作視頻以及相關儀器分析知識點介紹，對將要學習的分析儀器有個直觀的認識，通過觀看教研室集體創作的示教教案，盡可能避免出現專業性錯誤；在正式上課時，能起到事半功倍的效果，使學生更加全面了解

所用精密儀器的操作流程，很好地輔助理論知識學習；在之后的專業學習過程中，學生也可以隨時上網查看相關儀器分析實驗過程，不受時間和場地限制。加深印象的同時，對于進一步深入學習研究專業內容也會有較大的幫助，學生可隨時與教師線上交流或通過課程設置的題目自行思考并完成考核，從而提高學生對儀器分析實驗整體的認知程度和學習興趣，真正起到驗證理論和激發學生學習興趣，培養學生創新精神的目的。

1.提高學生預習效果

傳統的書本接受知識預習，有些專業性強的知識點不易理解，達不到預習效果。引入 “慕課”教學，能使學生在實驗開始之前，通過 “慕課”的預習模塊了解相關知識點、熟悉相關儀器的操作流程和使用要點，對將要學習的實驗內容有直觀的認識。

2.了解精密儀器使用規范

在正式實驗課的操作中，通過教師的現場講解，學生可以進一步加深印象，并能夠更規范地使用儀器，從而較好地保護分析儀器，一舉兩得。

3.實現24小時不間斷學習

隨時上網查看；加深印象；提高興趣；培養創新精神。在之后的專業學習過程中，學生可以隨時上網查看相關儀器分析實驗過程，加深印象的同時，對于進一步深入學習研究專業內容也會有較大的幫助，從而提高學生對儀器分析實驗整體的認知程度和學習興趣，真正起到驗證理論和激發學生學習興趣，培養學生創新精神的目的。

4.加強學生與教師之間的溝通

傳統教學方式使學生一般只能在課間與教師簡短交流，而慕課教學方式，搭建了學生與教師溝通平臺，學生隨時提問，教師隨時回答，及時解決問題，高效學習知識。

5.隨時調整考核方式

實驗課的考查一般通過現場考查學生動手操作以及數據處理的規范性來實現。通過 “慕課”考核模塊可構建線上考核標準，使學生學習更全面，考核方式靈活多樣。

三、基于 “MOOC”設計的仿真互動平臺的構建

1.“慕課”平臺實踐特色

目前本教研室的 “慕課”平臺已經基本搭建好并在一定范圍內試運行。經過實踐發現此平臺應用效果好，比起傳統教學模式有獨到的特色和優勢。通過對 “慕課”教學的深入了解與學習，本校逐步探索出一個適合相關專業學生儀器分析實驗的學習方式，把 “慕課”優勢與實驗教學相結合，使學生真正高效全面地掌握實驗課程的相關知識。在 “慕課”的學習的過程中逐步建立師生良好互動，使學生能夠有問題及時解決，教師也能及時了解學生所學實驗內容的薄弱之處，在實驗室的講解環節能做到有的放矢地授課。在 “慕課”線上的實施過程中，教師能夠逐漸摸索出定性或者定量的考核評價體系，使學生在線上也能夠及時發現自身問題并加以糾正。

（1）在“慕課”平臺實現儀器示教，使傳統教學與現代技術充分結合。實踐中主要以 “儀器分析示教實驗”的“慕課”課程設計為平臺，達到學生只要有網絡覆蓋的情況下，不受時間、空間限制，隨時隨地進入 “儀器化分析實驗室”進行學習和具體儀器 “實驗操作”的目的，從而保障學生規范、高效地掌握各類儀器的使用和操作。

（2）設計模塊科學，分類明確。我們以整個儀器分析示教實驗課程為主線，以涉及的具體實驗儀器為版塊，以實驗的實際操作為內容，添加討論和考核環節，做到設計科學，界面友好，操作簡單，易于學習。

（3）示教多角度，學習高效率。傳統示教實驗演示操作過程弊端較多，前已詳細講述，網上示教可以多角度拍攝、講解制作，通過集體創作，避免專業性錯誤，使學生學習更便捷高效。

2.“慕課”平臺構建的詳細內容

（1）“慕課”的開發流程。“慕課”建設的整個流程劃分為以下5個部分： ①平臺的建設和確立。首先要選擇投放課程的平臺，也就是常說的 “架服務器”。要建設在線課程，服務器的準備是必不可少的。②授課教師的抉擇。錄制課程的任課教師應具備豐富的相關實驗講解經驗，講解思路清晰，操作儀器規范。③課程對象的設定。原本儀器分析示教實驗課程開設有確定的學生群體。但在此基礎上改為慕課時，必須要重新考慮和確認這個問題，只有在確定了所針對學習者的層次和基礎之后，才便于修訂授課內容。④課程的審定。比如介紹課程的關鍵信息，把課程的一些關鍵信息在視頻里反映出來。視頻應該如何錄制，動畫應該呈現哪些內容，等等。⑤課程的上線與修改。在經過前期文字編寫，錄制和基本模塊制作之后，“慕課”課程就可以上線了——上線的時候將貼出課程開放的時間段、課程的各方面信息、課程考核機制、優秀成績的評價機制，以便讓學習者能夠去注冊觀看。而在一個學期結束之后，教師們需要總結經驗，教師之間也可以互相交流，以確定下一次開課的設定以及下輪課程內容和形式的改善。

（2）主要內容模塊設計。實驗儀器的操作是儀器分析課程的主要內容，分為講解、示范、操作三個步驟。本課題將重點解決在 “慕課”教學環境中如何將三個步驟有機結合，確保學生真正能夠學到儀器運行的原理、具體使用方法、操作中注意事項和易出錯的環節。

①教師講課錄像——VCR：課題組將根據前期實驗調研和準備情況撰寫詳細的實驗分步操作講義以及實驗視頻的拍攝腳本，保證實驗錄制的順利進行。

②將實際教學過程中涉及的實驗儀器用動畫的形式展現給學生。對實驗儀器的運行原理、操作過程、結果分析以及重點注意事項呈獻給在線學習的學生，在慕課上線后學生易于掌握知識點以及規范使用分析儀器。

③每個分析儀器都具有在線模擬操作功能，使學生仿佛置身于實驗室中實際操作，便于學生更直觀地了解并接觸儀器。學生在仿真操作過程中，若出現操作程序或按錯鍵等不規范錯誤，系統可以及時提醒；學生也可以在線反饋自己在模擬過程中遇到的問題，請教師在線回答。

（3）考核環節。慕課作為網上在線開放演示課程，在形式與內容上相較于實驗室現場講解并操作儀器的實驗發生了較大的改變，如何客觀全面地評價實驗效果也將是本項目的關鍵問題之一。評價包括對學生的考評，用于實驗成績的評定；學生及實驗實施的教師對改革的意見、建議等。評價指標有些可以定量，有些只能定性。我們將總結前期工作的經驗，探索各項評價指標在成績評定中的貢獻，調整評價權重，制定更為詳細合理的學生成績評定辦法供教師使用，以保證成績的相對公正，并更加客觀地評估實驗實施的效果。

[1]王麗華.美國“慕課”的新發展及對中國的啟示——基于對斯隆聯盟系列調查評估報告的解讀[J].高校教育管理,2014,8(5):34-40,72.

[2]王蓁,田佳欣.慕課在我國發展的SWOT分析[J].新課程(下), 2013,(7):74-75.

[3]MH Baturay.An Overview of the World of MOOCs[J].Procedia-Social and Behavioral Sciences,2015,174(1):427-433.

[4]朱慶峰.我國高等教育“慕課”發展的困境及理路選擇[J].教育發展研究,2014,(23):73-77.

（編輯：王春蘭）

G642.0

A

1671-0568（2016）32-0089-02

郝利君，碩士，中國藥科大學理學院實驗師。研究方向：分析化學；駱雪芳，博士，中國藥科大學副教授。研究方向：藥物質量分析；季一兵，博士，中國藥科大學教授，博士生導師。研究方向：藥物分析新方法與新材料。