基于騰訊會議系統(tǒng)的研究生線上儀器培訓(xùn)定制課探索

趙曉麗， 劉曉航， 王 笛， 吳利俠， 夏 炎

（南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院，中心實驗室，天津300071）

0 引 言

眾所周知，理工科研究生的科研工作離不開大量的分析測試，因此，研究生對大型儀器的工作原理、儀器操作、圖譜解析等知識的學(xué)習(xí)有迫切的需要。以我校中心實驗室為例，早在20世紀90年代，隨著學(xué)校大型精密貴重儀器的購置，為了使研究生較好地利用先進的高精密儀器，掌握現(xiàn)代儀器分析方法，為從事科學(xué)研究奠定基礎(chǔ)，中心實驗室就面向全校一年級碩士研究生開設(shè)了儀器分析實驗課程。同時期在全國其他高校中，也有將大型儀器設(shè)備用于實驗教學(xué)的設(shè)想和實踐［1-7］，大型儀器用于學(xué)生的實驗教學(xué)，不僅能提高大型儀器的使用率和投資效益，改善教學(xué)條件、提高實驗教學(xué)的質(zhì)量［8-10］，更能提高學(xué)生的科研能力，培養(yǎng)出適應(yīng)社會的創(chuàng)新型人才。至今各高校仍在不斷探索和實踐不同的方法來提高大型儀器實驗課堂的教學(xué)效果［11-16］。

1 定制課提出的背景

2020年春季學(xué)期受新冠肺炎影響，為響應(yīng)“停課不停教，停課不停學(xué)”的政策，各理論課均改為線上授課，線上授課是基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為學(xué)生提供授課的一種方式，它不受地點的限制，實現(xiàn)了當(dāng)前形勢下學(xué)生足不出戶學(xué)習(xí)的目的。

中心實驗室原有的儀器分析實驗課程采用傳統(tǒng)的課堂授課模式，即“現(xiàn)場講授原理、介紹儀器結(jié)構(gòu)、進行操作演示”，這種模式能讓學(xué)生近距離觀察儀器結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)測試過程，但也有很多不足：①儀器理論抽象且復(fù)雜，單憑現(xiàn)場根據(jù)儀器講解難以系統(tǒng)掌握，學(xué)生往往難以理解透徹；現(xiàn)場觀看儀器，僅能觀看到儀器外貌，儀器內(nèi)部結(jié)構(gòu)無法掌握。②實驗操作，通常是授課老師在儀器旁演示或者僅少數(shù)學(xué)生能夠上手操作，并且因為實驗室空間限制，導(dǎo)致部分學(xué)生不能清晰地觀察到操作過程，學(xué)習(xí)效果難以保障。③由于課程主要面向研究生一年級新生，因課程進行時學(xué)生還未完全進入實驗室開展科研工作，對于需要重點掌握和探討的問題尚不清楚，導(dǎo)致學(xué)生不能抓住重點，學(xué)習(xí)效果不甚理想。

因此，在充分調(diào)研化學(xué)學(xué)院各學(xué)科各年級近150名研究生同學(xué)需求的基礎(chǔ)上（見圖1），中心實驗室結(jié)合之前研究生儀器分析實驗課，以騰訊會議為平臺，推出了研究生分析儀器培訓(xùn)和技術(shù)交流定制課，包括14場線上儀器技術(shù)交流講座（如圖2），除了原有傳統(tǒng)的色譜、質(zhì)譜等內(nèi)容之外，也根據(jù)學(xué)生需求，增加了化學(xué)院其他平臺儀器如激光共聚焦儀、X-射線單晶衍射儀等內(nèi)容，同時也對研究生在實驗數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析以及如何保障數(shù)據(jù)安全等問題進行了講解。希望以這門實驗課為基礎(chǔ)探索出一種線上培訓(xùn)定制課的新模式，從而提高教學(xué)質(zhì)量，做好大型儀器培訓(xùn)，培養(yǎng)出能適應(yīng)社會的創(chuàng)新型科研人才。

圖1 對學(xué)院研究生關(guān)于儀器培訓(xùn)需求調(diào)研結(jié)果

圖2 中心實驗室線上培訓(xùn)安排

2 線上培訓(xùn)定制課的實施及體會

2.1 課程內(nèi)容根據(jù)調(diào)研結(jié)果針對性安排

相比較傳統(tǒng)課堂“排好課表學(xué)生上，我講你聽互動少”的上課模式，近年來在如何調(diào)動學(xué)生積極性、如何了解學(xué)生所需要這兩個問題上進行了摸索。經(jīng)過精心設(shè)計調(diào)查問卷，得到學(xué)生的真實需求，從而進行課程安排，稱這個安排為“定制課”。定制課的好處顯而易見：首先以調(diào)查問卷獲取信息，在充分了解學(xué)生需求上進行實驗內(nèi)容設(shè)置，可以從儀器類別、授課內(nèi)容、授課方式等多方面滿足學(xué)生要求。

以此可總結(jié)出定制課的特點，包括：①講課內(nèi)容能滿足學(xué)生需要，因為所有實驗都是根據(jù)調(diào)查問卷排序選出，選取的儀器種類是學(xué)生感興趣和需要的，線上課程PPT制作時可根據(jù)需要添加儀器結(jié)構(gòu)詳細信息或動畫演示更能滿足學(xué)習(xí)需求（如圖3）。②授課教師大部分是一線測試教師，有大量實際樣品測試經(jīng)驗，對各課題組樣品類型和實驗室情況都比較了解，講座內(nèi)容更有針對性。此外，還根據(jù)儀器情況及學(xué)生需求邀請儀器公司應(yīng)用工程師、校外學(xué)術(shù)專家等進行多層次講解。如根據(jù)調(diào)研需求，邀請了在分析化學(xué)領(lǐng)域非常有造詣的嚴秀平教授進行了一次關(guān)于實驗數(shù)據(jù)安全講座，嚴教授跟研究生分享了科研過程中“如何進行數(shù)據(jù)處理，如何確保數(shù)據(jù)安全”。從標準溶液的配制到有效數(shù)字的保留，從實驗條件優(yōu)化到文章用詞斟酌，給研究生上了一次非常詳細深入的研究生學(xué)術(shù)規(guī)范課。受到了學(xué)生廣泛好評，連線人數(shù)超過300人，達到騰訊會議連線人數(shù)上限。

圖3 線上培訓(xùn)授課內(nèi)容實時截圖

2.2 運用不同方式調(diào)動學(xué)生參與積極性

因講授內(nèi)容是根據(jù)學(xué)生的調(diào)查問卷設(shè)計，所以學(xué)生本身對課程有較高的積極性。此外授課過程中將儀器測試與生活實際相結(jié)合，融入課程思政元素，比如在用大型儀器解決生活中的一些問題方面，紅外光譜組的老師還例舉了紅外光譜不僅可以為科研進行化合物結(jié)構(gòu)表征，在實踐中中心實驗室紅外光譜儀器組還為海事局進行撞船事故責(zé)任方確認的例子，通過漆片紅外光譜比對，確認事故方；原子光譜測試老師列舉了在食品藥品分析中老百姓普遍關(guān)心的重金屬超標問題，使用原子光譜可以輕松解決這些問題；掃描電鏡老師講解疫情期間各種類型口罩的內(nèi)部結(jié)構(gòu)……這些大型儀器與生活相結(jié)合的實例使學(xué)生易于接受，很大程度調(diào)動了學(xué)生積極性、讓更多的學(xué)生專注在課堂上，在愉悅、輕松的學(xué)習(xí)氛圍中掌握知識。

此外，儀器公司為了活躍課堂氣氛、提高互動頻率，贊助了小禮物進行抽獎，中心實驗室還為積極參與問答的學(xué)生提供免費測試的機會。這些緊跟當(dāng)下潮流的線上互動形式，增添了線上培訓(xùn)的趣味性，調(diào)動了學(xué)生參與的積極性。

課程后，為讓學(xué)生更好地掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容，中心實驗室還將授課PPT推送在實驗室公眾號上（見圖4），一方面可以幫助同學(xué)們溫故知新，加深鞏固所學(xué)的理論知識；另一方面可以讓學(xué)生在今后的科研學(xué)習(xí)中遇到問題時能有一手資料可以查詢，通過自主學(xué)習(xí)，提升學(xué)生整體實驗素質(zhì)和素養(yǎng)。2

圖4 微信公眾號推送線上培訓(xùn)PPT

.3 從課堂效果和調(diào)查問卷總結(jié)經(jīng)驗

本次線上培訓(xùn)定制課吸引了約1 300人次師生學(xué)習(xí)，從學(xué)習(xí)人數(shù)看，大大超過常規(guī)的課堂授課人數(shù)。另外，為了更好地評價本輪線上培訓(xùn)的效果，課程結(jié)束后從培訓(xùn)內(nèi)容、培訓(xùn)是否有收獲、教師講課水平等方面設(shè)計了一個調(diào)查問卷，根據(jù)調(diào)查問卷結(jié)果顯示（見圖5），學(xué)生普遍感覺這輪線上培訓(xùn)收獲很大、講授的老師整體水平高、培訓(xùn)內(nèi)容充實。調(diào)查問卷也對學(xué)生在本輪培訓(xùn)之外的儀器需求和是否需要進行實驗操作視頻錄制等問題進行了調(diào)研，便于后期更好地改進。

圖5 線上培訓(xùn)后的調(diào)查問卷結(jié)果

3 結(jié) 語

依據(jù)學(xué)生需求進行的線上培訓(xùn)定制課，能較好地調(diào)動學(xué)生參與的積極性，并從儀器原理、樣品制備、圖譜解析等多方面滿足學(xué)生需求，拓寬了儀器的培訓(xùn)渠道，打破了時間和空間的限制，提供了優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源。未來，將定期線上培訓(xùn)和線下課堂結(jié)合，同時也進行了實驗操作部分視頻錄制，使學(xué)生在理解儀器原理、儀器構(gòu)造等理論知識的基礎(chǔ)上再通過觀看儀器操作視頻，全面掌握儀器測試相關(guān)知識。此外維護公眾號作為溝通交流平臺，更好地服務(wù)于研究生科研創(chuàng)新工作，為提高大型儀器實驗使用效果和培養(yǎng)具有科研創(chuàng)新能力的人才發(fā)揮更大作用。