基于“互联网+”的仪器分析理论教学与实验教学方法改革

贾 兰，周 铎，赵 光

(辽宁工业大学 化学与环境工程学院，辽宁 锦州 121001)

基于“互联网+”的仪器分析理论教学与实验教学方法改革

贾 兰，周 铎，赵 光

(辽宁工业大学 化学与环境工程学院，辽宁 锦州 121001)

在“互联网+”的行动计划下，针对仪器分析理论和实验教学现状及存在的问题，面向“数字的原著民”，从培养学生创新意识和创新能力要求出发，以原子吸收光谱分析为例，对仪器分析理论和实验课程教学体系进行重新构建，对原有的实验教学内容、方法和手段进行改革和调整，提出了以互联网为基础的先学后教的翻转课堂模式以及以微课、幕课为代表的课前预习方式，以智能手机为学习终端的多通道的创新型教学方式。在仪器分析实验教学中，强调理论教学与实验教学一体化，提出“实验-理论-实验”的“交互式”教学方法，加深对理论知识的理解和对实验的渴望，进而利用互联网构建实验室网络信息管理平台的课后辅导模式，形成实验教学新模式。

互联网+；仪器分析；原子吸收；教学改革；翻转课堂；创新能力

2015年十二届全国人大三次会议上，李克强总理在政府工作报告中首次提出“互联网+”行动计划。创新2.0下互联网发展新形态的“互联网+”概念提出标志着信息时代全新阶段的到来，云计算、物联网、大数据等将成为接下来很长一个时期的时代主题。“互联网+”[1]就是“互联网+各个传统行业”，在“互联网+”时代，各种传统行业纷纷投身于互联网发展的浪潮中，其目的是更好地利用互联网技术服务于传统行业，那么教育行业作为传统行业，毋庸置疑要跟上时代发展的步伐，“互联网+教育”将是教育工作者的研究重点和发展方向。微课、慕课等创新教学形式已进入学生课堂。大学英语、计算机技术等公共基础课的教学模式改革已经开启“互联网+教育”模式。仪器分析作为化学学科的一个重要分支，因其课程涉及内容广泛，较抽象，难于理解，仪器设备昂贵，数量少等问题的存在一直是高校教学中难度较大的一门学科，教学工作者在此方面做了大量的研究和改革，但是效果并不理想。“互联网+”利用信息通信技术以及互联网平台，让互联网与教育进行深度融合，为仪器分析教学方法的改革和创新带来了生机和希望。根据互联网的特点，结合本校仪器分析理论和实验教学中存在的难点问题，以熟练掌握各种大型仪器操作的基本技能、拓宽学生的知识面，激发学生对仪器分析课程的兴趣，提高学生运用综合知识能力和创新能力为目标，从改革课程教学模式和手段、实验形式、考核方法、理论和实验相结合等方面着手，探讨了有关仪器分析理论和实验教学改革的新途径。

一、仪器分析理论和实验教学体系的特点与现状分析

仪器分析课程是环境科学和环境工程专业的基础必修课程，仪器分析教学包括了基础理论部分和实验部分。其中理论教学课时为 32学时，实验课时为 32学时。涉及近十种大型仪器的原理及实验，且各种大型仪器的分析方法的原理基础各不相同，导致各章节内容比较独立，整体内容分散、显得杂乱。因此，被称之为化学类学科中一门难度较大的学科[2]，大部分学生反映这门课程的知识理论很难理解，且对实验技术也很难掌握，学生考试的通过率也很低。这为教学工作带来一定的困难。通过分析，总结本校以往的理论基础教学和实验教学存在以下问题：

（1）教学方法手段落后。随着信息化教学的发展，多媒体教学的日益普及，我们仍然采用板书的教学方法，缺少了形象直观的图像、图形、图表、flash动画等元素。这会导致学生在听述枯燥的仪器原理、仪器构造等知识点时感到枯燥、乏味，从而对整个课程产生厌倦。（2）理论教学与实验严重脱离。学生先学理论课程，全部学习完毕后再进入各个实验，在实验课程中，学生联想不到实验理论，在学习理论时也不认识仪器，理论和实验严重脱离，难于理解实验原理并对理论和实验都毫无热情；（3）各大院校仪器分析实验教学普遍存在着“三多三少”的矛盾[3],辽宁工业大学（以下简称我校）同样存在这样的问题。即班级实验次数多、每组实验学生多、验证性实验多，而配套教学仪器设备少、独立操作机会少、设计性和创新性实验少。（4）实验课前预习不充分。大部分学生只是“应付”老师的预习检查，并不能充分理解实验的原理和步骤，导致实验过程进行不顺利。教学过程中偏重于仪器的操作方法，而忽视了实验前的样品预处理部分。预处理是大型仪器测量之前非常关键的一步，样品不同、实验目标不同、仪器不同，预处理方法也不相同。都有其各自相应的方法。因此，预处理技术的讲解和练习是实验过程的必须步骤。（5）考核方式的缺陷：理论与实验分开独立进行考核，导致仪器原理部分死记硬背，并没有充分理解；实验课的考核是提交实验报告，实验报告很难控制抄袭问题，导致千篇一律，不能真正考核学生的掌握程度。

二、基于“互联网+”的仪器分析教学改革措施

（一）亲密拥抱互联网，不要被互联网抛弃

就像鱼儿离不开水一样，如今的社会运行和发展已经离不开互联网。互联网将会成为水、电一样的基础设施；它会像潮水一样漫过传统低效的洼地；“互联网+”是一个趋势，加的是传统的各行各业。腾讯董事会主席兼 CEO马化腾说，加媒体产生网络媒体，加娱乐产生网络游戏；加零售产生电子商务。易观国际董事长兼 CEO于扬说，传统的广告加上互联网成就了百度，传统集市加上互联网成就了淘宝，传统百货卖场加上互联网成就了京东，传统银行加上互联网成就了支付宝，传统的安保服务加上互联网成就了 360，传统的红娘加上互联网成就了世纪佳缘。那“互联网+教育”会变成什么呢？一所学校、一位老师、一间教室，这是传统教育。一张网、一个移动终端，几百万学生，学校任你挑、老师由你选，这就是“互联网+教育”[4-5]。第一代教育以书本为核心，第二代教育以教材为核心，第三代教育以辅导和案例方式出现，如今的第四代教育，才是真正以学生为核心。中国工程院院士李京文表示，中国教育正在迈向4.0时代。

“互联网+”行动计划将迅速蔓延开来，站在教育一线的教师更要与时俱进，跟上时代发展的步伐，面对大数据时代，面对这些新时代的“数字的原著民”，教育方式方法改革迫在眉睫，国内外已有许多高校开展了“互联网+”的教育模式，并取得良好效果，针对仪器分析教学特点和难点，互联网将为我们提供更多的资源和教学方法改革的平台。充分利用互联网，亲密拥抱互联网，不要被互联网抛弃。

（二）翻转课堂、任务驱动教学模式、微课、幕课的悄然加入，智能手机为学习终端的多通道的教学方式

迈阿密大学“微观经济学” 翻转课堂实验，Lage和 Platt( 2000b)详细介绍了他们自 1996 年起如何在迈阿密大学“微观经济学”课程中运用、实施翻转课堂的理念与方法[6]。经过试验发现：相对于传统课堂，教师和学生更喜欢翻转课堂；学生和教师之间的交互增多了，不仅师生掌握了理论知识，同时还提高了学生的沟通技能；在实践探索方面，重庆市聚奎中学走在了全国的前列，成为国内基础教育领域翻转课堂教学实践的一面旗帜。学生通过网络平台完成预习，组内互助解决个人独立学习时产生的学习问题，组内讨论后集中将疑难问题由组长集中向老师请教。翻转课堂颠覆了“教师讲+ 学生听”的教学过程。翻转课堂是把知识传授的过程放在课下，学生在上课前就完成了对课程内容的自学；课堂的时间用于学生的作业答疑、集中讨论，小组的协作探究以及师生之间的深入交流等，这是把知识内化的过程放在了课上。这种形式能够调动学生学习的能动性，更提高了学习效率和深度。

根据前人的经验，结合我校的基础状况和实际问题，从实际出发，构建合适的翻转课堂模式：首先教师制作学习方案，布置任务，提供资料供大家预习。课上，利用 15分钟的时间针对预习内容进行提问，学生同时可以向老师提问。引出今天要讲解的主要问题。针对教学难点教师制作微课视频、flash动画等给大家演示，并将资料公开于网络平台；课后，大家可以在网络平台上进行交流和讨论。翻转课堂有助于真正实现以学生为中心的因材施教和自主学习。

（三）实验室网络信息管理平台的构建

针对“三多三少”问题，构建实验室网络信息管理平台，学生可以自由选课。与老师约定实验时间，分组分批进入实验室，解决仪器少，人多的问题。同时，在管理平台上，教师可上传大量的学习资料供学生使用，做好充分预习，拓展学生知识面，提高自主学习的能力。并设有教师学生交互平台，学生有问题可以提问，教师和同学都可以回复，并且回复有奖励，在此网络平台进行讨论，调动学生的积极性，解决学习中的问题，加深对知识的理解。

（四）师资配备大调动、理论教学与实验教学一体化

针对理论教学和实验教学脱离以及仪器分析内容宽泛的问题。重新调整教师课程分配制度，仪器分析课程由多名老师同时担任，每名老师只讲授一部分章节，并负责其对应理论章节的实验部分。实验教学与理论教学相辅相成，是培养新世纪人才的重要环节。提出“实验-理论-实验”的“交互式”教学模式，例如教师在讲授原子吸收光谱分析这一章节之前，首先带领学生到实验室认识原子吸收光谱仪，并做一个简单的验证性的演示实验，使学生对该仪器有个宏观认识并激发学生对理论知识的渴求，提高学生学习理论的饥渴度；然后再回到课堂，这时学生对理论知识的讲解已经迫不及待，提高了学习效率，更好的达到教学目标。对理论知识讲解结束后，又回到实验室；此时，学生对理论知识有了一定的理解并可能激发出一些想法需要实验来验证，以小组为中心，自行设计实验，然后通过实验室网络平台预约实验时间，完成实验及报告。

教师和教学内容的重新匹配与“交互式”教学模式的结合，教师可根据授课内容调整理论和实验时间以及授课地点，增加对学生学习情况的了解和互动，充分做到理论和实验相辅相成，更好的调动学生的学习热情。并且，每名老师只负责一种仪器，减轻教师的负担，增加对该内容的深入研究，做到更精更细，这将会取得很好的教学效果。

三、改革仪器实验教学的考核评价方法

针对高校的学生自学时间比较短、上课密度比较大，且自身自学能力比较弱的特点，为考出学生的真实水平，教师在设计本课程的考试试卷时应从多方面考虑。传统的考试中有很大一部分内容涉及记忆，而实际上有些专业内容是只要理解就可以，无需死记硬背，若要学生花费大量的时间去记忆既浪费了时间又背离了考试的真正用意。针对这一问题，吸取本科教学中的有利因素，将考试形式稍加改动，既达到了考核学生应知应会知识的作用，又调动了学生学习、迎考的积极性。例如，将理论考试与实验考试相结合，在考核体系中除进行有效的闭卷理论笔试外，再加上实验考核。根据两部分成绩给出最终成绩。既考核了学生的理论理解能力又考核了实验操作能力。其中，实验考试可以以小组为单位，4人一组，一起做实验，评委老师3-4人，通过考查学生的实验规范性，动手操作能力，和实验方案设计合理性及创新性，以及后期数据处理的规范性为标准，再通过答辩，自述和提问，给每个小组评分。

四、结束语

“互联网+教育”的教学模式是未来发展的方向和时代发展的主流，它将颠覆传统的教育、教学模式。通过分析《仪器分析》这门课程本身的特点和教学过程中出现的普遍问题，基于“互联网+”的教学新理念，一方面通过采用翻转课堂、任务驱动教学模式、微课、幕课等新式教学方法以及构建实验室网络信息管理平台，另一方面，在考试形式上一改过去传统的做法，注重实验和理论相辅相成，不过，遗憾的是，本文没有对该新型教学方法的实际应用案例进行介绍。在接下来的工作中，我们将按照设计研究逐步改进的思路，将“互联网+仪器分析教学”模型付诸实施，看其效果如何，并根据实践反馈不断改进，形成一种更为可靠而有效的模式。

[1] 杨勇.《仪器分析》课程教学方法探讨[J]，陕西教育(高教)，2008(6): 84.

[2] 陈浩，李庆，李胜清，等.仪器分析课程教学改革与实践[J].大学化学，2006，21(3): 20 -22.

[3] 栾崇林.高职《仪器分析》课程理论教学之思考[J].广东化工，2005(10): 72 -73.

[4] 刘静, 尚永辉, 刘建波,等.提高仪器分析实验教学质量,培养创新型人才[J].实验科学与技术,2010,8(3):79-82.

[5] 钟晓流，宋述强，焦丽珍.信息化环境中基于翻转课堂理念的教学设计研究[J].开放教育研究, 2013,19(1): 58-63.

[6] 胡弼成，王祖霖. “大数据”对教育的作用、挑战及教育变革趋势—— 大数据时代教育变革的最新研究进展综述[J].现代大学教育, 2015 (4): 98-104.

(责任编校：付春玲)

G642.4

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：1674-327X (2017)01-0130-03

10.15916/j.issn1674-327x.2017.01.039

2015-10-21

贾兰(1982-)，女，辽宁海城人，讲师，博士。