高校“仪器分析”实验课线上+线下混合教学模式探究

薛丽贞 费旭 李晓佩

摘要近两年，混合式教学成了高等教育变革和创新的热点问题，传统的实验课教学模式已经不适用于当今的教育教学环境。对高校实验课进行教学改革，不仅能保障良好的教育教学质量，也能满足人才培养需求，提高学生的实践创新能力。文章主要探究了高校“仪器分析”实验课教改模式，立足于实验课堂，提出了实验课“线上+线下”混合教学模式的建设方案及思考。

关键词 高校；混合教学模式；仪器分析；实验课

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.13.031

1高校教育教学现状

近年来，随着信息技术的不断发展，“线下+线上”混合教学模式以其灵活的组织形式、多元化的教学资源和先进的教学理念等诸多优势成为各高校主流的教学模式[1]。混合式教学是传统课堂教学与在线学习的结合，是真实教室环境与虚拟网络环境的混合，更便于师生沟通[2]。混合式教学的目标是让学生主动参与学习，调动学生的学习积极性，利用多元化的教学手段提升学生的学习效率[3]。

从目前的研究进展来看，“线上+线下”混合教学模式与教学改革创新探究的维度不全面，双线教学衔接、教学质量保障、教师队伍建设等课题的探究也不够深入。另外，学生对混合式教学模式的适应程度也没有具体的数据支撑。混合式教学模式从“线下”转为“线上”的過渡方式也需要在实践中不断探索和研究。

“仪器分析”是一门综合实验课，大连工业大学开设的“仪器分析”实验课包含XRD衍射分析、紫外光谱分析、红外光谱分析和扫描电子显微分析。在传统教学中，实验教学内容更新慢，实验项目设置多年没有变化，仪器分析理论课程和实验课程不同步，也没有对分析方法的社会应用和发展方向进行设计，学生只知其然而不知其所以然。另一方面，传统实验教学方法程序化形式突出，没有设置课前预习，学生在对实验课程一无所知的情况下来到实验室，教师在课上讲解实验原理、实验方法、实验内容后进行操作示范，最后学生分组将教师的实验仿照重复一遍，做验证性实验。这种传统的实验教学模式重结果、轻过程，没有设计实验方案和论证优化实验方法环节，没有激发学生对实验的兴趣，忽视了学生的主体性和主动性[4]。除此之外，传统实验教学考核机制单一，只注重对学生实验结果的评价，实验报告是考核学生实验成绩的唯一凭证，不能体现学生的实验素养、实践动手能力和理论结合实践的能力。这种传统的实验教学限制了学生对理论知识的理解和掌握，也不能提升学生对实验室规章制度和实验室安全的认识，更限制了学生创新能力的发挥。

2实验课混合式教学模式探索

2.1“仪器分析”实验课授课方式改革

实验课与专业理论课不同，离不开实践操作，也离不开仪器和实验场地，实现实验课“线上”授课具有较大的难度。为了配合理论课的授课进度，提升学生应用理论知识的能力，大连工业大学实验仪器中心对实验课从时间安排、内容设计、教授模式等方面进行了改革和探索，构建了一套完整的实验课“线上+线下”混合教学体系。实验课混合式教学模式构建如图1所示。

2.1.1课前预期

在授课之前，实验课教师需要根据理论课上课时间，做好实验教学计划。教师在课前布置预习任务和提出思考问题，旨在督促学生主动学习，善于思考，在规定时间内完成任课教师布置的课前任务[5]。由于是线上发布的通知，学生会由于时间、地点和网络等因素接收不到单次信息，因此线上发布预习任务采用“5―3―1”的方式，也就是说在完成规定预习时间的前5天、3天和1天，分别通过不同的联络方式在班级群里发布预习任务提醒。为了保证预习效果，要求学生在预习任务完成后及时在群里发起预习完成接龙，保证预习任务下达到每位同学。另外，除了利用网络信息平台外，还可以结合学校资源，充分保证线上资源的丰富和饱满。大连工业大学实验仪器中心有一套完善的大型仪器共享平台系统，平台可以上传公共学习课件。根据学生专业的不同，上传仪器分析在其相关专业领域内的实际应用案例、实验设备说明书和实验教学视频。针对专业调整教学内容，提高学生的学习兴趣。在学生完成视频学习后教师发起调查问卷，设置2―3个小问题考查学生的预习效果和在预习后对实验过程的掌握情况，并在调查问卷最后设置提问，授课教师可以针对学生在预习过程中的疑问重点备课。

2.1.2实验室授课

在实验室授课阶段，要求实验教师与理论课教师充分沟通，保障线上预习阶段与理论课授课进度一致，满足理论与实践结合的教学要求。由于线上资源中已经包含实验演示内容，因此，在线下课程讲解时，理论知识内容要少而精。教师开展教学前，需统计线上学生预习效果和提出的疑问及难点，在实验室线下重点讲解，让学生更深入、更细致地理解实验重点和细节。教师演示结束后，安排学生分组进行实验，此时需要考查学生的实验素养、团队合作意识及动手能力。教师在旁进行观察并记录学生在实验操作过程中的表现，进行实时打分，作为考核评价的标准之一。

下面以“红外光谱分析”实验为例介绍教学改革内容，将传统的红外光谱分析实验课内容根据专业不同做适当的调整。传统的红外光谱分析实验课通常设置两个实验，一是以碳酸钙作为代表学习固体粉末样品的制备流程和谱图解析；二是以丙三醇为例学习液体样品的制备方法和谱图解析。但是专业不同，学生接触的样品也是不同的，用这两个传统实验做视频讲解，再让学生重复做此类实验不利于培养学生的实验探索精神，无法激起学生的学习兴趣。因此，在实验内容设置上，将传统的碳酸钙验证性实验改为不同固体样品的实验，固体样品包含碳酸钴、碳酸锌、碳酸锰等，学生将实验结果与老师演示样品进行对比，然后进行谱图解析。如图2所示，图2（a）是教师演示的实验结果，教师把碳酸根的振动峰位标出，图2（b）是学生实际测试的一个实验结果，学生通过对比分析未知样品含有哪些官能团或者化学键，让学生真正理解红外光谱测试的应用，认识红外光谱仪的使用范围，将实验室学到的实验检测手段与自己的专业有机结合起来，做到学以致用。最后，教师根据实验结果，布置各个小组的实验报告要求，分小组设置不同的实验和作业，学生根据自己的实验结果分析谱图开展集体讨论，做到生生交互，提高学习热情。另外，不同的实验设置相比于单一的实验设置而言，学生不仅可以接触到更多的样品谱图，扩展知识面，而且有利于培养学生自主分析实验结果的能力。

2.1.3课后总结

在传统教学中，学生上完实验课，上交实验报告后就宣告此门课程结束，学生不知道实验报告中数据处理部分及思考题回答得是否正确，也没有渠道跟教师沟通实验数据处理中存疑的知识点，学生只能得到一个最终分数，不能及时求解未掌握的知识点并吸收消化。在课改项目中，将课后总结设置为线上环节进行，教师利用网络平台将学生实验操作过程中存在的问题、实验结果分析步骤、数据处理方法及思考题答案总结发布在线上，让学生在课后及时查看自己的知识薄弱点。另一方面，为了调动学生的积极性，教师可以将学生的实验报告拍照上传在微信群里，让学生通过网络投票的方式评选出实验报告排名，给排名靠前的小组以适量加分奖励，激发学生的学习热情。

除此之外，教师还要善于关注和收集专业方面的拓展资料，在备课时要不断更新自己的资料库，在课后将相关实验内容的扩展知识推送给学生。针对不同的专业，将仪器分析在不同专业领域的应用视频和文献整理后发送到平台上，让学生有针对性地学习，不仅可以提高学生的自学能力，还能拓展学生对本专业知识的认识和眼界。

教师将实验报告总结和专业学习拓展内容上传至网络平台之后，也要督促学生完成线上学习打卡。但是这部分内容也不能要求过于严格，作为课后学习内容，以自主学习为主。实验报告总结部分作为必学内容，应让学生清楚自己在实验过程中存在的问题，明确实验报告数据处理的正確方法以及简答题的答案，要求学生学习后上传学习心得，也作为最终考核的一部分。但是在课外拓展部分，学生可以自主选择学习内容，只作为选学部分，不做具体要求。这样可以让学生灵活安排学习时间和学习内容，提高学生的自主学习能力和思维能力。

2.2“仪器分析”实验课考核评价体系改革

课程改革不仅仅是对教学内容的改革，也是对课程考核评价体系的改革。在新的混合教学模式下，传统的实验课考核评价体系已经不适用于“线上+线下”混合教学模式的推行。这也需要教师结合课程实施的具体方式来设置考核标准，“线上+线下”混合考核模式也需要有合理的分数分配。以红外光谱分析实验课为例，课程考核标准可以分为5部分：①课前预习线上答题10%；②线下实验室实践操作30%；③实验报告数据处理和问答题各占20%；④课后线上填写学习心得20%。通过这样的分数分配，促使“线上+线下”混合教学模式的有效实施。

3“仪器分析”实验课混合式教学模式的思考

3.1课程内容更新速度提高

对于实验课教师来说，如何将实践操作和理论教学联系起来是获得良好教学效果的关键因素。因此，传统实验课的课件已经不适用于“线上+线下”混合教学模式，教师需要不断更新教学内容，调研仪器分析在不同专业领域的应用现状，充实线上教学内容，才能让学生对实验内容感兴趣，最终达到理想的教学效果。综上所述，新的教学模式不仅仅是教学模式在形式和方法上的改革，也是对教师教学能力的革新。

3.2师生互动增强

在传统的实验教学过程中，教师和学生的互动仅仅体现在实验室上课的几个课时，课前课后几乎没有互动和交流。由于实验设备数量和实验场地的限制，传统“仪器分析”实验一般是分组进行，每组上机操作的只有1―2名学生，有1/3的学生没有机会上机做实验。但是通过本次教学改革，实现“线上+线下”教学相结合，学生可以利用共享平台上的视频反复观看每个实验细节。在课前的学生预习提问环节和课后复习中，教师对实验报告的评判结果和学习心得交流，让实验课堂从传统教学中的一次互动变成了有来有往的紧密联系，大大增进了学生和教师间的互动频次。

3.3学生自主学习能力提高

从学习效果来看，传统“仪器分析”实验课教学结束后，学生离开实验室，一周后提交实验报告就意味着课程结束，80%的学生对实验课的认知仅仅就是提交一份实验报告，学生对实验课的学习热情和自主学习的积极性几乎为0。但是教学改革后，学生在课前可以自主选择学习时间观看了解与自己专业相关的检测分析方法，通过视频将知识点带入教学中。课后学生的提问积极性也提高了，根据专业设置的不同教学内容也让学生认识到检测分析在其专业领域的应用，很多感兴趣的同学也会从网络上查找相关视频来了解大型仪器分析检测手段。这种混合教学模式改革大大提升了学生对实验课的学习兴趣，也提高了学生的自主学习能力。

但是，“仪器分析”实验课教学改革才刚刚开始，仍存在一些不足和需要改进的地方，比如线下教学时间安排受理论课时间限制，排课时间需要与学校多个部门协调。目前大连工业大学也在大力支持实验课程教学改革，尽量将实验课时间安排和理论课程进度保持一致，确保学生尽快适应新的实验课授课模式。另外，网络不稳定也会影响教学质量，大多数教师会将教学过程录制下来，在课后共享给学生，学生没听清楚的内容可以通过重新观看教学视频来巩固。

4结语

“仪器分析”传统教学模式存在很多问题，不再适用于当今的教育教学环境。信息技术的发展为实验课的“线上+线下”混合教学模式的推进提供了技术支持。实验课“线上+线下”混合教学模式的改革对于教师和学生而言，都是当下最优的教学模式选择，充分利用网络共享资源，不断更新教学内容，提高学生的自主学习能力，更新教学评价体系，对实验课教学来说是一次大胆的尝试和革新。虽然还有许多需要改进的地方，但是这次改革的初尝试是成功的，不足之处还需要实验教学工作者根据形势和教学实践不断更新改革。

参考文献

[1]王伟，李欣，薛冰.线上线下混合教学”在研究生培养中的实践和思考[J].大学， 2021（39）：18-20.

[2]教育部高等教育司.高校在线教育有关情况和下一步工作考虑[EB/OL].（2020-05-14）. http：//www.moe.gov.cn/fbh/live/2020/51987/sfcl/202005/ t20200514_454117.html.

[3]教育部.关于中央部门所属高校深化教育教学改革的指导意见[EB/OL].（2016-07-04）. http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201607/ t20160718_272133.html.

[4]于阿娟.高校《仪器分析》实验教学改革创新的探索[J].广州化工， 2020. 48（19）：128-129.

[5]吴涵.后疫情时代混合式教学的实践与思考[J].对外经贸，2022（2）： 152-155.