混合式教学在仪器分析教学中的实践

李 玲，余 泰，吕狄亚，李 育，曹 奇，陈啸飞△

(1海军军医大学药学系药物分析测试中心，上海 200433；2海军军医大学教研保障中心；△通讯作者)

各种网络直播软件、慕课课程、在线学习平台为线上教学提供了丰富的资源。然而，对于医学院校来说，线下教学依然是教学的主要形式，特别是针对实践教学。虽然不断发展的虚拟实验技术给实践教学提供了更为丰富的教学互动平台，但是线下实践操作的重要性和特殊性也不容忽视。因此，线上线下混合式教学可以充分发挥网络资源的优势，并融合线下课堂学生主动学习和教师言传身教的教学理念，将线上线下的教学内容，根据学生的专业特点和层次进行结合，提高教学的深度和广度[1,2]。

现代分析仪器的操作与应用是面向我校硕士研究生开设的一门理论和实践相结合的专业选修课，围绕现代分析仪器在药物研究中的实际应用展开，开课以来受到了广大研究生和年轻教员的一致好评。课程纳入了包括气相色谱-质谱联用仪、液相色谱-质谱联用仪、核磁共振波谱仪、流式细胞仪等高频使用的分析仪器，覆盖了广泛的理论知识和超高的实践技术要求，这就决定了其教学模式有别于一般课程[3]。现代分析仪器的操作与应用是我校首批虚拟实验室建设的立项项目课程之一。多年来，该课程一直探索、尝试结合当前科技发展新形势下的教学模式，具备开展线上线下混合式教学的条件和基础。为了积极适应教学改革和现代分析仪器发展的新形势，着眼于研究生能力素质和创新精神的培养，并针对将来课程教学发展情况，我们重新构建了现代分析仪器的操作与应用课程的线上线下混合式教学过程，以激励学生进行自主学习，提高教学质量。

1 教学目标的调整

现代分析仪器的操作与应用设定的原教学目标是以大型分析仪器为主线，使学生掌握仪器分析基本原理及操作技能，了解现代分析仪器的最新发展动态，注重其分析问题和解决问题能力的培养，切实提高研究生的科学素养。随着互联网科技的飞速发展，各种网络教学平台在高校专业课的理论教学中发挥了巨大的作用[4]。经过多年的实践教学经验并结合现代分析仪器发展的最新动态，课程团队对原先的教学目标进行了提升，确定新的教学目标为掌握仪器分析基本原理及操作技能，能够灵活运用所学知识和技能解决研究生学习和科学研究过程中遇到的实际问题，为医学、药学、生物技术等其他学科技术的学习和运用奠定基础；将思想政治教育融入实践教学，提高学生独立分析和解决问题的能力，培养勇于探索、敢于创新的科学精神，切实提高学生综合素质。

2 教学模式和教学内容的改进

2.1 课程教学面临的问题

现代分析仪器的操作与应用是一门理论和实践相结合的专业课程。扎实的理论知识可以更科学地指导实践，而丰富的实践课程是对理论知识运用的反馈，可以促进知识的掌握。改进前的教学内容分为理论和实践两个部分，理论部分采用LBL(lecture-based learning)传统课堂讲授教学模式，讲述现代分析仪器的研究进展及各仪器的基本原理；实践课程则采用小班化教学，以小组轮转的形式学习各仪器的基本组成、工作流程，并在教师的指导下进行实操练习；考核采用考试成绩和平时课堂表现相结合的模式，由于本课程更注重实践操作能力，因此平时课堂表现占比较大。

近几年的教学实践得到了全校师生的广泛好评。经过不断的实践、磨合以及学生的反馈，授课教师发现了课程内容和授课模式上还存在一些问题，主要表现在以下几个方面：①理论课与实践课的衔接较弱。先理论后实践的教学模式，虽然用较少的课时完成了既定的教学目标，但教师在实际的教学过程中发现，对于理论课上教授的基本原理，学生在实践课中能够学以致用的较少，大多数学生反映学过、有印象，但在实践课中很难与仪器以及相关应用联系起来。②思想政治教育元素的融入欠缺。实践教学过程中的思想政治教育对于医学院校的各专业显得尤其重要，前期在理论教学中虽然融入了包括专业、敬业、勇于创新、团结合作、勤俭节约等人文精神元素，但在实践教学过程中基于专业知识和技能的思政教育元素融入尚有不足。因此，课程团队根据修订的教学目标，结合学生学习的状况，整合线上教学资源，将线上线下混合式教学应用到该课程的教学中，以提高教学效果，更好地实现以学生为中心的教学理念。

2.2 线上线下混合教学模式的探索

2.2.1 理论课堂“搬入”实验室 针对理论知识和实践课程脱节的问题，课程团队将理论课堂“搬入”实验室，将原本理论课LBL传统课堂大班教学的学时缩短，将仪器基本原理的教学内容转移到实验室进行小班教学，适当增加理论教学学时，并将其放到各仪器的实践课前，一方面改善了理论与实践脱节的问题，真正实现了理论课程与实验课程的相互促进；另一方面，将抽象的实验原理与精密的仪器构造结合起来，使得原本枯燥的基本理论知识变得生动形象，有利于学生更好地理解和掌握。

2.2.2 虚拟实验室强化实践操作 互联网时代背景下，线上教学在高等院校专业课教学中显示出越来越重要的地位。本课程设定的教学目标更注重实践操作能力。目前，线上线下混合式教学是更适合本课程的教学模式。因此，课程团队首先根据每台仪器的基本原理、操作流程利用计算机软件仿真实验环境，构建了大型分析仪器虚拟实验室。以气相色谱-质谱联用仪的程序升温为例，在网页中插入5个文本框，我们分别命名为st(起始温度)、ht1(起始温度下保持时间)、et(终点温度)、ht2(终点温度下保持时间)、rt(升温速率)，并设置onChange行为，创建id为main的div作为图表显示区域。当文本框中输入数字或数字发生变化时，我们先将数字转化为对应的变量，然后根据编写好的公式计算出升温的总时间及每次温度变化的时间节点，并通过第三方echart.js实现图表输出。这一过程完全复刻了仪器操作的实时过程，满足了虚拟实验室交互性良好的核心要求。虚拟实验室面向全校学生开放。学生通过网上注册，经管理员审核后，可随时进入虚拟实验室完成实验操作，为后期课程中仪器操作和科研工作中的仪器使用做好准备。

2.2.3 小程序预约仪器实操练习 为了提高学生自主学习的积极性，课程团队制作了仪器预约系统微信小程序，适时开放线下实验室，满足学生自主学习的需求。微信小程序可以在微信内被便捷地获取和传播，其功能包括仪器预约，查询个人预约情况，了解实验室基本情况等；系统后台还能进行预约审核管理、系统参数设定、用户管理、数据统计等。学生可以通过微信关注该小程序，完成注册后，即可根据仪器当前的使用状态按需求进行预约。每台仪器桌面都有详细的仪器操作流程和注意事项讲解视频，供学生在实际操作过程中参考。

2.3 教学内容的调整

现代分析仪器的操作与应用注重学生自主学习能力和创新能力的培养。课程紧跟分析仪器发展的新形势，结合当前的新技术，及时调整授课的内容。教师根据学生的专业进行分组，以学生为主体、以教师为引导开展任务驱动式教学[5]。例如，讲解完理论知识后，教师先针对该仪器抛出一项待解决的任务，由学生先进行讨论，汇报解决的方案和思路，然后教师进行点评，优化实验方案，再按该方案进行实践操作，最后由学生进行结果的分析，并形成实验报告。针对前期发现的实践课程中思想政治教育尚有不足等问题，课程团队根据专业特点结合学生感兴趣或者在今后科研实践中运用频次较高的仪器，选取一些经典的实验，在这些实验步骤的讲解和示教中融入相应的思政元素，这种因材施教的思想政治教育应用于实践教学更能引起学生的共鸣，也达到了更好的教学效果。

2.4 考核模式的优化

课程教学评价的目的是促进学生的学习，及时掌握学生学习情况，以便有效地调整教学方式，提高教学质量。因此，教师有必要对学生表现进行客观的评价[6]。改革后的教学模式和教学内容都与以往有所不同，综合考虑线上线下教学的差异性，课程采用理论考试与技能考核相结合，过程性评价与结果性评价相结合，线上测评与线下测试相结合的多元化评价方式，全面反映学生对课程内容的掌握情况。

3 总结与思考

随着互联网技术的飞速发展，传统的课堂教学模式已经发生了巨大的变化，LBL传统课堂融入微课，微视频也越来越受广大师生的喜欢[7,8]。微课和微视频的融入，一方面可以丰富课堂内容，使一些枯燥的难以理解的知识点更加生动形象，更容易被学生接受和掌握；另一方面，还可以引入网上一些与课程内容相关的热门话题，增加课堂的趣味性，提高学生的学习兴趣。现代分析仪器的操作与应用实行线上线下混合式教学后，节约了课堂教学时间，开放了虚拟实验室。学生可以灵活安排学习时间，增强主动学习的动力。教师可以根据课程的需求，结合教学进度灵活安排线上线下的课程时间。混合式教学对教师和学生来说都是一种新的教与学的尝试，需要一段时间的磨合与适应，也具有一定的挑战性，需要教师在教学过程中不断进行总结和反思，对授课内容进行更新、提升，同时还需要提升自身组织教学讨论、建设和维护课程网络平台，录制相关教学视频等方面的能力。对于学生而言，在线学习缺乏课堂共同学习的氛围，容易受周围环境的影响。这就要求学生必须具有良好的学习自觉性和主动性，同时需要对线上线下混合式教学的学习效果提出反馈，与教师共同促进课程建设的完善和提升。此外，面对混合式教学出现的新情况，教学管理部门需要做好有效的政策支持与引导，配备良好的硬件和技术支持，鼓励教师发挥主观能动性，克服困难，积极做好课程的教学改革工作。