混合式教學(xué)在儀器分析教學(xué)中的實(shí)踐

李 玲，余 泰，呂狄亞，李 育，曹 奇，陳嘯飛△

(1海軍軍醫(yī)大學(xué)藥學(xué)系藥物分析測(cè)試中心，上海 200433；2海軍軍醫(yī)大學(xué)教研保障中心；△通訊作者)

各種網(wǎng)絡(luò)直播軟件、慕課課程、在線學(xué)習(xí)平臺(tái)為線上教學(xué)提供了豐富的資源。然而，對(duì)于醫(yī)學(xué)院校來(lái)說(shuō)，線下教學(xué)依然是教學(xué)的主要形式，特別是針對(duì)實(shí)踐教學(xué)。雖然不斷發(fā)展的虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)給實(shí)踐教學(xué)提供了更為豐富的教學(xué)互動(dòng)平臺(tái)，但是線下實(shí)踐操作的重要性和特殊性也不容忽視。因此，線上線下混合式教學(xué)可以充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)勢(shì)，并融合線下課堂學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和教師言傳身教的教學(xué)理念，將線上線下的教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)和層次進(jìn)行結(jié)合，提高教學(xué)的深度和廣度[1,2]。

現(xiàn)代分析儀器的操作與應(yīng)用是面向我校碩士研究生開(kāi)設(shè)的一門(mén)理論和實(shí)踐相結(jié)合的專(zhuān)業(yè)選修課，圍繞現(xiàn)代分析儀器在藥物研究中的實(shí)際應(yīng)用展開(kāi)，開(kāi)課以來(lái)受到了廣大研究生和年輕教員的一致好評(píng)。課程納入了包括氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、核磁共振波譜儀、流式細(xì)胞儀等高頻使用的分析儀器，覆蓋了廣泛的理論知識(shí)和超高的實(shí)踐技術(shù)要求，這就決定了其教學(xué)模式有別于一般課程[3]。現(xiàn)代分析儀器的操作與應(yīng)用是我校首批虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的立項(xiàng)項(xiàng)目課程之一。多年來(lái)，該課程一直探索、嘗試結(jié)合當(dāng)前科技發(fā)展新形勢(shì)下的教學(xué)模式，具備開(kāi)展線上線下混合式教學(xué)的條件和基礎(chǔ)。為了積極適應(yīng)教學(xué)改革和現(xiàn)代分析儀器發(fā)展的新形勢(shì)，著眼于研究生能力素質(zhì)和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，并針對(duì)將來(lái)課程教學(xué)發(fā)展情況，我們重新構(gòu)建了現(xiàn)代分析儀器的操作與應(yīng)用課程的線上線下混合式教學(xué)過(guò)程，以激勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，提高教學(xué)質(zhì)量。

1 教學(xué)目標(biāo)的調(diào)整

現(xiàn)代分析儀器的操作與應(yīng)用設(shè)定的原教學(xué)目標(biāo)是以大型分析儀器為主線，使學(xué)生掌握儀器分析基本原理及操作技能，了解現(xiàn)代分析儀器的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，注重其分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)，切實(shí)提高研究生的科學(xué)素養(yǎng)。隨著互聯(lián)網(wǎng)科技的飛速發(fā)展，各種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)在高校專(zhuān)業(yè)課的理論教學(xué)中發(fā)揮了巨大的作用[4]。經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合現(xiàn)代分析儀器發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)，課程團(tuán)隊(duì)對(duì)原先的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行了提升，確定新的教學(xué)目標(biāo)為掌握儀器分析基本原理及操作技能，能夠靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能解決研究生學(xué)習(xí)和科學(xué)研究過(guò)程中遇到的實(shí)際問(wèn)題，為醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、生物技術(shù)等其他學(xué)科技術(shù)的學(xué)習(xí)和運(yùn)用奠定基礎(chǔ)；將思想政治教育融入實(shí)踐教學(xué)，提高學(xué)生獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)勇于探索、敢于創(chuàng)新的科學(xué)精神，切實(shí)提高學(xué)生綜合素質(zhì)。

2 教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容的改進(jìn)

2.1 課程教學(xué)面臨的問(wèn)題

現(xiàn)代分析儀器的操作與應(yīng)用是一門(mén)理論和實(shí)踐相結(jié)合的專(zhuān)業(yè)課程。扎實(shí)的理論知識(shí)可以更科學(xué)地指導(dǎo)實(shí)踐，而豐富的實(shí)踐課程是對(duì)理論知識(shí)運(yùn)用的反饋，可以促進(jìn)知識(shí)的掌握。改進(jìn)前的教學(xué)內(nèi)容分為理論和實(shí)踐兩個(gè)部分，理論部分采用LBL(lecture-based learning)傳統(tǒng)課堂講授教學(xué)模式，講述現(xiàn)代分析儀器的研究進(jìn)展及各儀器的基本原理；實(shí)踐課程則采用小班化教學(xué)，以小組輪轉(zhuǎn)的形式學(xué)習(xí)各儀器的基本組成、工作流程，并在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)操練習(xí)；考核采用考試成績(jī)和平時(shí)課堂表現(xiàn)相結(jié)合的模式，由于本課程更注重實(shí)踐操作能力，因此平時(shí)課堂表現(xiàn)占比較大。

近幾年的教學(xué)實(shí)踐得到了全校師生的廣泛好評(píng)。經(jīng)過(guò)不斷的實(shí)踐、磨合以及學(xué)生的反饋，授課教師發(fā)現(xiàn)了課程內(nèi)容和授課模式上還存在一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①理論課與實(shí)踐課的銜接較弱。先理論后實(shí)踐的教學(xué)模式，雖然用較少的課時(shí)完成了既定的教學(xué)目標(biāo)，但教師在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于理論課上教授的基本原理，學(xué)生在實(shí)踐課中能夠?qū)W以致用的較少，大多數(shù)學(xué)生反映學(xué)過(guò)、有印象，但在實(shí)踐課中很難與儀器以及相關(guān)應(yīng)用聯(lián)系起來(lái)。②思想政治教育元素的融入欠缺。實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中的思想政治教育對(duì)于醫(yī)學(xué)院校的各專(zhuān)業(yè)顯得尤其重要，前期在理論教學(xué)中雖然融入了包括專(zhuān)業(yè)、敬業(yè)、勇于創(chuàng)新、團(tuán)結(jié)合作、勤儉節(jié)約等人文精神元素，但在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中基于專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能的思政教育元素融入尚有不足。因此，課程團(tuán)隊(duì)根據(jù)修訂的教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)的狀況，整合線上教學(xué)資源，將線上線下混合式教學(xué)應(yīng)用到該課程的教學(xué)中，以提高教學(xué)效果，更好地實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的教學(xué)理念。

2.2 線上線下混合教學(xué)模式的探索

2.2.1 理論課堂“搬入”實(shí)驗(yàn)室 針對(duì)理論知識(shí)和實(shí)踐課程脫節(jié)的問(wèn)題，課程團(tuán)隊(duì)將理論課堂“搬入”實(shí)驗(yàn)室，將原本理論課LBL傳統(tǒng)課堂大班教學(xué)的學(xué)時(shí)縮短，將儀器基本原理的教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)移到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行小班教學(xué)，適當(dāng)增加理論教學(xué)學(xué)時(shí)，并將其放到各儀器的實(shí)踐課前，一方面改善了理論與實(shí)踐脫節(jié)的問(wèn)題，真正實(shí)現(xiàn)了理論課程與實(shí)驗(yàn)課程的相互促進(jìn)；另一方面，將抽象的實(shí)驗(yàn)原理與精密的儀器構(gòu)造結(jié)合起來(lái)，使得原本枯燥的基本理論知識(shí)變得生動(dòng)形象，有利于學(xué)生更好地理解和掌握。

2.2.2 虛擬實(shí)驗(yàn)室強(qiáng)化實(shí)踐操作 互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代背景下，線上教學(xué)在高等院校專(zhuān)業(yè)課教學(xué)中顯示出越來(lái)越重要的地位。本課程設(shè)定的教學(xué)目標(biāo)更注重實(shí)踐操作能力。目前，線上線下混合式教學(xué)是更適合本課程的教學(xué)模式。因此，課程團(tuán)隊(duì)首先根據(jù)每臺(tái)儀器的基本原理、操作流程利用計(jì)算機(jī)軟件仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境，構(gòu)建了大型分析儀器虛擬實(shí)驗(yàn)室。以氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀的程序升溫為例，在網(wǎng)頁(yè)中插入5個(gè)文本框，我們分別命名為st(起始溫度)、ht1(起始溫度下保持時(shí)間)、et(終點(diǎn)溫度)、ht2(終點(diǎn)溫度下保持時(shí)間)、rt(升溫速率)，并設(shè)置onChange行為，創(chuàng)建id為main的div作為圖表顯示區(qū)域。當(dāng)文本框中輸入數(shù)字或數(shù)字發(fā)生變化時(shí)，我們先將數(shù)字轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的變量，然后根據(jù)編寫(xiě)好的公式計(jì)算出升溫的總時(shí)間及每次溫度變化的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，并通過(guò)第三方echart.js實(shí)現(xiàn)圖表輸出。這一過(guò)程完全復(fù)刻了儀器操作的實(shí)時(shí)過(guò)程，滿(mǎn)足了虛擬實(shí)驗(yàn)室交互性良好的核心要求。虛擬實(shí)驗(yàn)室面向全校學(xué)生開(kāi)放。學(xué)生通過(guò)網(wǎng)上注冊(cè)，經(jīng)管理員審核后，可隨時(shí)進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)驗(yàn)操作，為后期課程中儀器操作和科研工作中的儀器使用做好準(zhǔn)備。

2.2.3 小程序預(yù)約儀器實(shí)操練習(xí) 為了提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，課程團(tuán)隊(duì)制作了儀器預(yù)約系統(tǒng)微信小程序，適時(shí)開(kāi)放線下實(shí)驗(yàn)室，滿(mǎn)足學(xué)生自主學(xué)習(xí)的需求。微信小程序可以在微信內(nèi)被便捷地獲取和傳播，其功能包括儀器預(yù)約，查詢(xún)個(gè)人預(yù)約情況，了解實(shí)驗(yàn)室基本情況等；系統(tǒng)后臺(tái)還能進(jìn)行預(yù)約審核管理、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定、用戶(hù)管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等。學(xué)生可以通過(guò)微信關(guān)注該小程序，完成注冊(cè)后，即可根據(jù)儀器當(dāng)前的使用狀態(tài)按需求進(jìn)行預(yù)約。每臺(tái)儀器桌面都有詳細(xì)的儀器操作流程和注意事項(xiàng)講解視頻，供學(xué)生在實(shí)際操作過(guò)程中參考。

2.3 教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

現(xiàn)代分析儀器的操作與應(yīng)用注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。課程緊跟分析儀器發(fā)展的新形勢(shì)，結(jié)合當(dāng)前的新技術(shù)，及時(shí)調(diào)整授課的內(nèi)容。教師根據(jù)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)進(jìn)行分組，以學(xué)生為主體、以教師為引導(dǎo)開(kāi)展任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)[5]。例如，講解完理論知識(shí)后，教師先針對(duì)該儀器拋出一項(xiàng)待解決的任務(wù)，由學(xué)生先進(jìn)行討論，匯報(bào)解決的方案和思路，然后教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，再按該方案進(jìn)行實(shí)踐操作，最后由學(xué)生進(jìn)行結(jié)果的分析，并形成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。針對(duì)前期發(fā)現(xiàn)的實(shí)踐課程中思想政治教育尚有不足等問(wèn)題，課程團(tuán)隊(duì)根據(jù)專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)結(jié)合學(xué)生感興趣或者在今后科研實(shí)踐中運(yùn)用頻次較高的儀器，選取一些經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)，在這些實(shí)驗(yàn)步驟的講解和示教中融入相應(yīng)的思政元素，這種因材施教的思想政治教育應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)更能引起學(xué)生的共鳴，也達(dá)到了更好的教學(xué)效果。

2.4 考核模式的優(yōu)化

課程教學(xué)評(píng)價(jià)的目的是促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)，及時(shí)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況，以便有效地調(diào)整教學(xué)方式，提高教學(xué)質(zhì)量。因此，教師有必要對(duì)學(xué)生表現(xiàn)進(jìn)行客觀的評(píng)價(jià)[6]。改革后的教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容都與以往有所不同，綜合考慮線上線下教學(xué)的差異性，課程采用理論考試與技能考核相結(jié)合，過(guò)程性評(píng)價(jià)與結(jié)果性評(píng)價(jià)相結(jié)合，線上測(cè)評(píng)與線下測(cè)試相結(jié)合的多元化評(píng)價(jià)方式，全面反映學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的掌握情況。

3 總結(jié)與思考

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化，LBL傳統(tǒng)課堂融入微課，微視頻也越來(lái)越受廣大師生的喜歡[7,8]。微課和微視頻的融入，一方面可以豐富課堂內(nèi)容，使一些枯燥的難以理解的知識(shí)點(diǎn)更加生動(dòng)形象，更容易被學(xué)生接受和掌握；另一方面，還可以引入網(wǎng)上一些與課程內(nèi)容相關(guān)的熱門(mén)話(huà)題，增加課堂的趣味性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?，F(xiàn)代分析儀器的操作與應(yīng)用實(shí)行線上線下混合式教學(xué)后，節(jié)約了課堂教學(xué)時(shí)間，開(kāi)放了虛擬實(shí)驗(yàn)室。學(xué)生可以靈活安排學(xué)習(xí)時(shí)間，增強(qiáng)主動(dòng)學(xué)習(xí)的動(dòng)力。教師可以根據(jù)課程的需求，結(jié)合教學(xué)進(jìn)度靈活安排線上線下的課程時(shí)間?；旌鲜浇虒W(xué)對(duì)教師和學(xué)生來(lái)說(shuō)都是一種新的教與學(xué)的嘗試，需要一段時(shí)間的磨合與適應(yīng)，也具有一定的挑戰(zhàn)性，需要教師在教學(xué)過(guò)程中不斷進(jìn)行總結(jié)和反思，對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行更新、提升，同時(shí)還需要提升自身組織教學(xué)討論、建設(shè)和維護(hù)課程網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，錄制相關(guān)教學(xué)視頻等方面的能力。對(duì)于學(xué)生而言，在線學(xué)習(xí)缺乏課堂共同學(xué)習(xí)的氛圍，容易受周?chē)h(huán)境的影響。這就要求學(xué)生必須具有良好的學(xué)習(xí)自覺(jué)性和主動(dòng)性，同時(shí)需要對(duì)線上線下混合式教學(xué)的學(xué)習(xí)效果提出反饋，與教師共同促進(jìn)課程建設(shè)的完善和提升。此外，面對(duì)混合式教學(xué)出現(xiàn)的新情況，教學(xué)管理部門(mén)需要做好有效的政策支持與引導(dǎo)，配備良好的硬件和技術(shù)支持，鼓勵(lì)教師發(fā)揮主觀能動(dòng)性，克服困難，積極做好課程的教學(xué)改革工作。