“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下虛實(shí)結(jié)合“儀器分析實(shí)驗(yàn)”教學(xué)改革與實(shí)踐

田迪英，畢麗君，張鴻發(fā)，董麗娟

（浙江工商大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，浙江杭州310018）

“儀器分析實(shí)驗(yàn)”是食品、生物、環(huán)境、應(yīng)化專(zhuān)業(yè)一門(mén)重要的實(shí)踐類(lèi)教學(xué)課程，是從事食品、生化、環(huán)境、應(yīng)用化學(xué)及農(nóng)林、醫(yī)學(xué)、公安等領(lǐng)域不可或缺的工具和分析手段。越來(lái)越多的學(xué)生反映：實(shí)習(xí)、就業(yè)面試時(shí)，常常被問(wèn)及對(duì)分析儀器的掌握、應(yīng)用情況，且很多時(shí)候作為能否錄用的先決條件。所以熟練掌握大型分析儀器，成為學(xué)生從事本專(zhuān)業(yè)的立足之本。如何采用精確的教學(xué)內(nèi)容、方法，使學(xué)生熟練掌握儀器原理、操作并應(yīng)用于實(shí)際研究工作中，應(yīng)是教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重中之重。

1 “儀器分析實(shí)驗(yàn)”教學(xué)現(xiàn)狀

“儀器分析實(shí)驗(yàn)”借助于大型分析儀器對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性、定量、形態(tài)等的檢驗(yàn)、檢測(cè)。儀器的結(jié)構(gòu)、原理、分析方法涉及物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)等多學(xué)科知識(shí)點(diǎn)，邏輯性強(qiáng)，原理抽象。而近幾年受高考改革制度的影響，來(lái)本校修讀與此門(mén)課程相關(guān)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生高中大多沒(méi)系統(tǒng)學(xué)過(guò)物理、化學(xué)知識(shí)，理解多有偏頗；再者原子吸收儀、色譜儀、質(zhì)譜儀等等大都價(jià)格昂貴，成本高，數(shù)量少，學(xué)生實(shí)驗(yàn)需分批分組，由此也助長(zhǎng)了一些學(xué)生的依賴(lài)性。既缺乏理論，也缺乏實(shí)際操作，教學(xué)效果欠佳。

本教研組在以往教學(xué)中看到上述問(wèn)題，采取了一些措施：將所有大型儀器在課外對(duì)學(xué)生開(kāi)放，但因?qū)W生理論基礎(chǔ)薄弱，需老師指導(dǎo)、示范，否則存在昂貴儀器損壞、實(shí)驗(yàn)失敗、意外事故，額外增加了教師的責(zé)任與工作量。

基于儀器的數(shù)量、學(xué)生水平，以前實(shí)驗(yàn)大多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，綜合性實(shí)驗(yàn)為輔的教學(xué)模式，導(dǎo)致學(xué)生缺少創(chuàng)新思維的鍛煉。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，檢驗(yàn)檢測(cè)服務(wù)業(yè)作為國(guó)家質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略的重要基礎(chǔ)，對(duì)檢測(cè)人才需求量、對(duì)人才的技術(shù)技能提出了更高的要求。現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容與手段很難滿足市場(chǎng)的需求，引入現(xiàn)代化的教學(xué)內(nèi)容、方法勢(shì)在必行。

2 “互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，實(shí)施虛實(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的可行性

當(dāng)今社會(huì)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迅猛發(fā)展，微信、微博、微視頻等已全方位滲透，轉(zhuǎn)發(fā)、分享、評(píng)論、點(diǎn)贊、自由地表達(dá)自己的觀點(diǎn)、相互交流在“90、00后”群體中得到全面展示；資源共享、互動(dòng)交流的特性，為大規(guī)模開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)課程提供了強(qiáng)大的服務(wù)保障，也迎合了學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展需求。

3 “互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，虛實(shí)結(jié)合“儀器分析實(shí)驗(yàn)”教學(xué)改革與實(shí)踐

3.1 “儀器分析實(shí)驗(yàn)”內(nèi)容的修訂、重構(gòu)

依據(jù)本教研組成員多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、課程性質(zhì)、內(nèi)容，我們對(duì)“儀器分析實(shí)驗(yàn)”內(nèi)容進(jìn)行修訂、重構(gòu)，建立“基礎(chǔ)性—綜合性—探索性”實(shí)驗(yàn)三大層次的“教學(xué)互進(jìn)系統(tǒng)”，讓“儀器分析實(shí)驗(yàn)”更好地銜接大一基礎(chǔ)，大三、大四專(zhuān)業(yè)課程的內(nèi)容，使學(xué)生適應(yīng)從基礎(chǔ)教育向?qū)I(yè)教育的轉(zhuǎn)變；構(gòu)建實(shí)驗(yàn)所用大型儀器結(jié)構(gòu)、原理、操作過(guò)程、數(shù)據(jù)處理過(guò)程、注意事項(xiàng)的“微課視頻”；開(kāi)發(fā)“虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”，打破時(shí)空局限，提供學(xué)生自主學(xué)習(xí)的空間，為實(shí)驗(yàn)室實(shí)景操作、開(kāi)放提供基礎(chǔ)。

3.2 “互聯(lián)網(wǎng)+”實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施方法

教學(xué)改革成功的關(guān)鍵取決于實(shí)施方法，若方法得當(dāng)，可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣、潛能，實(shí)驗(yàn)由被動(dòng)轉(zhuǎn)為主動(dòng)：主動(dòng)預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，主動(dòng)做實(shí)驗(yàn)，主動(dòng)分析、解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，進(jìn)而提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維。基于此，本教研組根據(jù)本課程的教學(xué)內(nèi)容，采取微課視頻—虛擬仿真—虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)方法。

儀器分析實(shí)驗(yàn)所用儀器（紫外分光光譜儀，熒光光譜儀，氣相、液相色譜儀，液－質(zhì)譜、氣-質(zhì)譜聯(lián)用，電感耦合等）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，理論抽象。為了激發(fā)學(xué)生興趣，進(jìn)實(shí)驗(yàn)室前我們把事先錄制完成的微課視頻，借助網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)共享給學(xué)生，要求學(xué)生自習(xí)后，再借助虛擬仿真實(shí)驗(yàn)練習(xí)操作，最后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室先由學(xué)生討論，再由教師總結(jié)并解決學(xué)生視頻、仿真后留存的疑問(wèn)，最后現(xiàn)場(chǎng)操作完成基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)。

完成基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)后，同學(xué)們對(duì)儀器結(jié)構(gòu)、原理等有了一定了解，可以熟練地操作儀器，在此基礎(chǔ)上開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行綜合性實(shí)驗(yàn)。綜合實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生以組為單位，根據(jù)實(shí)驗(yàn)特性、自己的興趣點(diǎn)錄制微視頻，完成后提交至相關(guān)平臺(tái)，指導(dǎo)老師組織相關(guān)教師、實(shí)驗(yàn)組員進(jìn)行點(diǎn)評(píng)、完善，建立微課視頻庫(kù)。

完成綜合性實(shí)驗(yàn)后學(xué)生對(duì)所用的大型儀器有了深入的了解，學(xué)生根據(jù)自己的興趣，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，選擇研究的對(duì)象，利用學(xué)院現(xiàn)有的大型儀器進(jìn)行測(cè)試、分析，提交科研小論文。

3.3 實(shí)施效果分析

3.3.1 實(shí)施效果比較

從本課題審批通過(guò)到實(shí)施已有一年，參與人數(shù)共213人。為了能及時(shí)獲得學(xué)生對(duì)儀器分析知識(shí)掌握程度，我們把所用大型儀器（紫外分光光譜儀、熒光光譜儀，氣相、液相色譜儀，液—質(zhì)譜、氣-質(zhì)譜聯(lián)用、電感耦合等）的原理、操作方法、樣品預(yù)處理要求、注意事項(xiàng)的重點(diǎn)和難點(diǎn)開(kāi)發(fā)了相應(yīng)試題庫(kù)，在線上對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核；數(shù)據(jù)處理、儀器故障排除、實(shí)驗(yàn)報(bào)告書(shū)寫(xiě)、文獻(xiàn)查閱、研究性實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、科研小論文書(shū)寫(xiě)的合理性和規(guī)范性在線下進(jìn)行考核，考核后的正確性、規(guī)范性與實(shí)施前同類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生進(jìn)行比較，見(jiàn)表1。

表1 教改前、后知識(shí)點(diǎn)考核正確率或規(guī)范率比較

3.3.2 實(shí)施教改滿意度調(diào)查

教學(xué)改革效果不僅僅是學(xué)生掌握知識(shí)的效果評(píng)價(jià)，更重要的是學(xué)習(xí)對(duì)象對(duì)其學(xué)習(xí)的滿意度評(píng)價(jià)。為了更好地受教于學(xué)生，本教研組根據(jù)課程內(nèi)容、授課方式發(fā)放了213份調(diào)查表進(jìn)行滿意度調(diào)查，回收213份，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 教改后授課內(nèi)容、方式滿意度調(diào)查表

4 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)改革是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，本教研組采取微課視頻——虛擬仿真——虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)方式對(duì)“儀器分析實(shí)驗(yàn)”進(jìn)行了改革，初步建立了基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的創(chuàng)新性教學(xué)模式，改革初有成效，學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、對(duì)各種大型儀器的操作能力、表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)意識(shí)、分析解決問(wèn)題的能力都有明顯提高，為培養(yǎng)學(xué)生的科研意識(shí)奠定了一定的基礎(chǔ)。