基于MOOC设计的学生仿真互动仪器分析示教实验

□郝利君 骆雪芳 季一兵

基于MOOC设计的学生仿真互动仪器分析示教实验

□郝利君 骆雪芳 季一兵

近年来，随着“慕课”技术的不断发展，在国家教育政策发展指导下，高校的授课方式正在不断改革并完善。基于“MOOC”理念，本单位构建慕课仿真互动平台，并将其应用于仪器分析示教实验中，取得了很好的教学效果并逐步推广扩大应用范围。

仪器分析；示教实验；慕课

教育部发布的 《教育信息化十年发展规划 （2011-2020年）》中指出，教育信息化的发展以教育理念创新为先导，以优质教育资源和信息化学习环境建设为基础，以学习方式和教育模式创新为核心。基于政策导向，利用 “慕课”的授课特点，可以有效改变传统的教学模式，提高教学效率，并缩短经济文化有巨大差异的地区距离。“慕课”，即 “大规模在线开放课程”（Massive Open OnlineCourse，简称mooc或“慕课”），从2008年慕课初始形成到2011年慕课迅速为世人所知并快速发展，世界各地的学生都可利用互联网学习到大学课程。“慕课”的操作也很容易，一般先申请想要参与学习的课程，注册好用户名和登录密码后，就能在线互动学习了。

目前，我国高校的 “慕课”发展仍然处于起步摸索阶段，很多学校开始尝试并已经开设 “慕课”形式的教学模式。慕课在我国的发展必须走契合我国国情的路径，也要走契合高校专业特点的路径，这就要求我们不断探索实践，让这种创新教育模式能够合理健康地发展下去。

一、仪器分析示教实验课简介及存在问题

“仪器分析实验”是中国药科大学理学院分析化学教研室为基础药学理科基地、国家生命科学与技术人才培养基地、食品质量与安全以及临床药学等专业开设的一门独立的仪器分析实验课程，旨在验证仪器分析理论与方法，发展学生仪器分析实验技能，并初步学习利用所学的方法和技能解决实际样品测定的能力。

“仪器分析示教实验”是 “仪器分析实验”中以教师操作演示为主的实验课程。包括红外分光光度计 （FT-IR）、毛细管气相 （CGC）、毛细管电泳 （CE）和液质联用 （LCMS）等四个仪器操作示教实验。

目前示教实验的开设因仪器、时间、授课方式等方面的问题，教学效果并不理想，存在的主要问题有以下几个方面：①班级人数多，实验教学难度大；②教师规范化操作有待提高，教学质量难以保证；③示教实验教学效果不理想；④面对面的单次教学不能满足学生课后复习和拓展学习的要求。

教师在讲解仪器使用过程中，学生挤在教师周围，站在后面的同学对仪器具体操作听不清，甚至看不到，极大地局限了学生对于分析仪器的操作认识，在具体实验过程中会出现各种不规范的情况，对于学生自己是知识点缺乏的损失，对于实验室来说是贵重仪器的维护损失，比如在气相色谱仪以及高效液相色谱仪的使用中，由于操作不当，经常出现针头弯曲的情况；在红外仪器的使用过程中，压片模具也经常受到不同程度的损伤，导致压片无法成型等，这些都是由于不规范操作引起。由于仪器与场地条件所限，有些仪器不能满足所有上课同学一起动手操作的要求，虽然开设部分示教实验，取得一定教学效果，但是相对参与性实验来说，学生的学习时间短、参与度低，对相关实验不能产生有效持续的兴趣。

二、“慕课”平台构建意义

如果引入慕课教学，可以设计网上多个在线学习考核模块，层次清楚，分工明确。在实验开始之前，学生可以在网上看到具体操作视频以及相关仪器分析知识点介绍，对将要学习的分析仪器有个直观的认识，通过观看教研室集体创作的示教教案，尽可能避免出现专业性错误；在正式上课时，能起到事半功倍的效果，使学生更加全面了解

所用精密仪器的操作流程，很好地辅助理论知识学习；在之后的专业学习过程中，学生也可以随时上网查看相关仪器分析实验过程，不受时间和场地限制。加深印象的同时，对于进一步深入学习研究专业内容也会有较大的帮助，学生可随时与教师线上交流或通过课程设置的题目自行思考并完成考核，从而提高学生对仪器分析实验整体的认知程度和学习兴趣，真正起到验证理论和激发学生学习兴趣，培养学生创新精神的目的。

1.提高学生预习效果

传统的书本接受知识预习，有些专业性强的知识点不易理解，达不到预习效果。引入 “慕课”教学，能使学生在实验开始之前，通过 “慕课”的预习模块了解相关知识点、熟悉相关仪器的操作流程和使用要点，对将要学习的实验内容有直观的认识。

2.了解精密仪器使用规范

在正式实验课的操作中，通过教师的现场讲解，学生可以进一步加深印象，并能够更规范地使用仪器，从而较好地保护分析仪器，一举两得。

3.实现24小时不间断学习

随时上网查看；加深印象；提高兴趣；培养创新精神。在之后的专业学习过程中，学生可以随时上网查看相关仪器分析实验过程，加深印象的同时，对于进一步深入学习研究专业内容也会有较大的帮助，从而提高学生对仪器分析实验整体的认知程度和学习兴趣，真正起到验证理论和激发学生学习兴趣，培养学生创新精神的目的。

4.加强学生与教师之间的沟通

传统教学方式使学生一般只能在课间与教师简短交流，而慕课教学方式，搭建了学生与教师沟通平台，学生随时提问，教师随时回答，及时解决问题，高效学习知识。

5.随时调整考核方式

实验课的考查一般通过现场考查学生动手操作以及数据处理的规范性来实现。通过 “慕课”考核模块可构建线上考核标准，使学生学习更全面，考核方式灵活多样。

三、基于 “MOOC”设计的仿真互动平台的构建

1.“慕课”平台实践特色

目前本教研室的 “慕课”平台已经基本搭建好并在一定范围内试运行。经过实践发现此平台应用效果好，比起传统教学模式有独到的特色和优势。通过对 “慕课”教学的深入了解与学习，本校逐步探索出一个适合相关专业学生仪器分析实验的学习方式，把 “慕课”优势与实验教学相结合，使学生真正高效全面地掌握实验课程的相关知识。在 “慕课”的学习的过程中逐步建立师生良好互动，使学生能够有问题及时解决，教师也能及时了解学生所学实验内容的薄弱之处，在实验室的讲解环节能做到有的放矢地授课。在 “慕课”线上的实施过程中，教师能够逐渐摸索出定性或者定量的考核评价体系，使学生在线上也能够及时发现自身问题并加以纠正。

（1）在“慕课”平台实现仪器示教，使传统教学与现代技术充分结合。实践中主要以 “仪器分析示教实验”的“慕课”课程设计为平台，达到学生只要有网络覆盖的情况下，不受时间、空间限制，随时随地进入 “仪器化分析实验室”进行学习和具体仪器 “实验操作”的目的，从而保障学生规范、高效地掌握各类仪器的使用和操作。

（2）设计模块科学，分类明确。我们以整个仪器分析示教实验课程为主线，以涉及的具体实验仪器为版块，以实验的实际操作为内容，添加讨论和考核环节，做到设计科学，界面友好，操作简单，易于学习。

（3）示教多角度，学习高效率。传统示教实验演示操作过程弊端较多，前已详细讲述，网上示教可以多角度拍摄、讲解制作，通过集体创作，避免专业性错误，使学生学习更便捷高效。

2.“慕课”平台构建的详细内容

（1）“慕课”的开发流程。“慕课”建设的整个流程划分为以下5个部分： ①平台的建设和确立。首先要选择投放课程的平台，也就是常说的 “架服务器”。要建设在线课程，服务器的准备是必不可少的。②授课教师的抉择。录制课程的任课教师应具备丰富的相关实验讲解经验，讲解思路清晰，操作仪器规范。③课程对象的设定。原本仪器分析示教实验课程开设有确定的学生群体。但在此基础上改为慕课时，必须要重新考虑和确认这个问题，只有在确定了所针对学习者的层次和基础之后，才便于修订授课内容。④课程的审定。比如介绍课程的关键信息，把课程的一些关键信息在视频里反映出来。视频应该如何录制，动画应该呈现哪些内容，等等。⑤课程的上线与修改。在经过前期文字编写，录制和基本模块制作之后，“慕课”课程就可以上线了——上线的时候将贴出课程开放的时间段、课程的各方面信息、课程考核机制、优秀成绩的评价机制，以便让学习者能够去注册观看。而在一个学期结束之后，教师们需要总结经验，教师之间也可以互相交流，以确定下一次开课的设定以及下轮课程内容和形式的改善。

（2）主要内容模块设计。实验仪器的操作是仪器分析课程的主要内容，分为讲解、示范、操作三个步骤。本课题将重点解决在 “慕课”教学环境中如何将三个步骤有机结合，确保学生真正能够学到仪器运行的原理、具体使用方法、操作中注意事项和易出错的环节。

①教师讲课录像——VCR：课题组将根据前期实验调研和准备情况撰写详细的实验分步操作讲义以及实验视频的拍摄脚本，保证实验录制的顺利进行。

②将实际教学过程中涉及的实验仪器用动画的形式展现给学生。对实验仪器的运行原理、操作过程、结果分析以及重点注意事项呈献给在线学习的学生，在慕课上线后学生易于掌握知识点以及规范使用分析仪器。

③每个分析仪器都具有在线模拟操作功能，使学生仿佛置身于实验室中实际操作，便于学生更直观地了解并接触仪器。学生在仿真操作过程中，若出现操作程序或按错键等不规范错误，系统可以及时提醒；学生也可以在线反馈自己在模拟过程中遇到的问题，请教师在线回答。

（3）考核环节。慕课作为网上在线开放演示课程，在形式与内容上相较于实验室现场讲解并操作仪器的实验发生了较大的改变，如何客观全面地评价实验效果也将是本项目的关键问题之一。评价包括对学生的考评，用于实验成绩的评定；学生及实验实施的教师对改革的意见、建议等。评价指标有些可以定量，有些只能定性。我们将总结前期工作的经验，探索各项评价指标在成绩评定中的贡献，调整评价权重，制定更为详细合理的学生成绩评定办法供教师使用，以保证成绩的相对公正，并更加客观地评估实验实施的效果。

[1]王丽华.美国“慕课”的新发展及对中国的启示——基于对斯隆联盟系列调查评估报告的解读[J].高校教育管理,2014,8(5):34-40,72.

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[4]朱庆峰.我国高等教育“慕课”发展的困境及理路选择[J].教育发展研究,2014,(23):73-77.

（编辑：王春兰）

G642.0

A

1671-0568（2016）32-0089-02

郝利君，硕士，中国药科大学理学院实验师。研究方向：分析化学；骆雪芳，博士，中国药科大学副教授。研究方向：药物质量分析；季一兵，博士，中国药科大学教授，博士生导师。研究方向：药物分析新方法与新材料。