基于腾讯会议系统的研究生线上仪器培训定制课探索

赵晓丽， 刘晓航， 王 笛， 吴利侠， 夏 炎

（南开大学化学学院，中心实验室，天津300071）

0 引 言

众所周知，理工科研究生的科研工作离不开大量的分析测试，因此，研究生对大型仪器的工作原理、仪器操作、图谱解析等知识的学习有迫切的需要。以我校中心实验室为例，早在20世纪90年代，随着学校大型精密贵重仪器的购置，为了使研究生较好地利用先进的高精密仪器，掌握现代仪器分析方法，为从事科学研究奠定基础，中心实验室就面向全校一年级硕士研究生开设了仪器分析实验课程。同时期在全国其他高校中，也有将大型仪器设备用于实验教学的设想和实践［1-7］，大型仪器用于学生的实验教学，不仅能提高大型仪器的使用率和投资效益，改善教学条件、提高实验教学的质量［8-10］，更能提高学生的科研能力，培养出适应社会的创新型人才。至今各高校仍在不断探索和实践不同的方法来提高大型仪器实验课堂的教学效果［11-16］。

1 定制课提出的背景

2020年春季学期受新冠肺炎影响，为响应“停课不停教，停课不停学”的政策，各理论课均改为线上授课，线上授课是基于互联网技术为学生提供授课的一种方式，它不受地点的限制，实现了当前形势下学生足不出户学习的目的。

中心实验室原有的仪器分析实验课程采用传统的课堂授课模式，即“现场讲授原理、介绍仪器结构、进行操作演示”，这种模式能让学生近距离观察仪器结构、学习测试过程，但也有很多不足：①仪器理论抽象且复杂，单凭现场根据仪器讲解难以系统掌握，学生往往难以理解透彻；现场观看仪器，仅能观看到仪器外貌，仪器内部结构无法掌握。②实验操作，通常是授课老师在仪器旁演示或者仅少数学生能够上手操作，并且因为实验室空间限制，导致部分学生不能清晰地观察到操作过程，学习效果难以保障。③由于课程主要面向研究生一年级新生，因课程进行时学生还未完全进入实验室开展科研工作，对于需要重点掌握和探讨的问题尚不清楚，导致学生不能抓住重点，学习效果不甚理想。

因此，在充分调研化学学院各学科各年级近150名研究生同学需求的基础上（见图1），中心实验室结合之前研究生仪器分析实验课，以腾讯会议为平台，推出了研究生分析仪器培训和技术交流定制课，包括14场线上仪器技术交流讲座（如图2），除了原有传统的色谱、质谱等内容之外，也根据学生需求，增加了化学院其他平台仪器如激光共聚焦仪、X-射线单晶衍射仪等内容，同时也对研究生在实验数据处理、数据分析以及如何保障数据安全等问题进行了讲解。希望以这门实验课为基础探索出一种线上培训定制课的新模式，从而提高教学质量，做好大型仪器培训，培养出能适应社会的创新型科研人才。

图1 对学院研究生关于仪器培训需求调研结果

图2 中心实验室线上培训安排

2 线上培训定制课的实施及体会

2.1 课程内容根据调研结果针对性安排

相比较传统课堂“排好课表学生上，我讲你听互动少”的上课模式，近年来在如何调动学生积极性、如何了解学生所需要这两个问题上进行了摸索。经过精心设计调查问卷，得到学生的真实需求，从而进行课程安排，称这个安排为“定制课”。定制课的好处显而易见：首先以调查问卷获取信息，在充分了解学生需求上进行实验内容设置，可以从仪器类别、授课内容、授课方式等多方面满足学生要求。

以此可总结出定制课的特点，包括：①讲课内容能满足学生需要，因为所有实验都是根据调查问卷排序选出，选取的仪器种类是学生感兴趣和需要的，线上课程PPT制作时可根据需要添加仪器结构详细信息或动画演示更能满足学习需求（如图3）。②授课教师大部分是一线测试教师，有大量实际样品测试经验，对各课题组样品类型和实验室情况都比较了解，讲座内容更有针对性。此外，还根据仪器情况及学生需求邀请仪器公司应用工程师、校外学术专家等进行多层次讲解。如根据调研需求，邀请了在分析化学领域非常有造诣的严秀平教授进行了一次关于实验数据安全讲座，严教授跟研究生分享了科研过程中“如何进行数据处理，如何确保数据安全”。从标准溶液的配制到有效数字的保留，从实验条件优化到文章用词斟酌，给研究生上了一次非常详细深入的研究生学术规范课。受到了学生广泛好评，连线人数超过300人，达到腾讯会议连线人数上限。

图3 线上培训授课内容实时截图

2.2 运用不同方式调动学生参与积极性

因讲授内容是根据学生的调查问卷设计，所以学生本身对课程有较高的积极性。此外授课过程中将仪器测试与生活实际相结合，融入课程思政元素，比如在用大型仪器解决生活中的一些问题方面，红外光谱组的老师还例举了红外光谱不仅可以为科研进行化合物结构表征，在实践中中心实验室红外光谱仪器组还为海事局进行撞船事故责任方确认的例子，通过漆片红外光谱比对，确认事故方；原子光谱测试老师列举了在食品药品分析中老百姓普遍关心的重金属超标问题，使用原子光谱可以轻松解决这些问题；扫描电镜老师讲解疫情期间各种类型口罩的内部结构……这些大型仪器与生活相结合的实例使学生易于接受，很大程度调动了学生积极性、让更多的学生专注在课堂上，在愉悦、轻松的学习氛围中掌握知识。

此外，仪器公司为了活跃课堂气氛、提高互动频率，赞助了小礼物进行抽奖，中心实验室还为积极参与问答的学生提供免费测试的机会。这些紧跟当下潮流的线上互动形式，增添了线上培训的趣味性，调动了学生参与的积极性。

课程后，为让学生更好地掌握学习内容，中心实验室还将授课PPT推送在实验室公众号上（见图4），一方面可以帮助同学们温故知新，加深巩固所学的理论知识；另一方面可以让学生在今后的科研学习中遇到问题时能有一手资料可以查询，通过自主学习，提升学生整体实验素质和素养。2

图4 微信公众号推送线上培训PPT

.3 从课堂效果和调查问卷总结经验

本次线上培训定制课吸引了约1 300人次师生学习，从学习人数看，大大超过常规的课堂授课人数。另外，为了更好地评价本轮线上培训的效果，课程结束后从培训内容、培训是否有收获、教师讲课水平等方面设计了一个调查问卷，根据调查问卷结果显示（见图5），学生普遍感觉这轮线上培训收获很大、讲授的老师整体水平高、培训内容充实。调查问卷也对学生在本轮培训之外的仪器需求和是否需要进行实验操作视频录制等问题进行了调研，便于后期更好地改进。

图5 线上培训后的调查问卷结果

3 结 语

依据学生需求进行的线上培训定制课，能较好地调动学生参与的积极性，并从仪器原理、样品制备、图谱解析等多方面满足学生需求，拓宽了仪器的培训渠道，打破了时间和空间的限制，提供了优质的教学资源。未来，将定期线上培训和线下课堂结合，同时也进行了实验操作部分视频录制，使学生在理解仪器原理、仪器构造等理论知识的基础上再通过观看仪器操作视频，全面掌握仪器测试相关知识。此外维护公众号作为沟通交流平台，更好地服务于研究生科研创新工作，为提高大型仪器实验使用效果和培养具有科研创新能力的人才发挥更大作用。