张 慧，吕青涛，容 蓉，张国英，孙启慧

(山东中医药大学，山东 济南 250355)

《仪器分析实验》是我院中药学类各专业开设的一门重要的必修实验课程，教学目标是使学生理解和掌握仪器分析理论知识，培养学生操作常见大型精密仪器的实践能力，培养独立分析解决问题和科研创新能力。在“互联网+”的大背景下，随着技术的进步，知识更新进一步加快，培养学生创新性，掌握高阶性知识，增加课程的挑战度，是人才培养的核心目标[1-2]。传统教学模式已不能满足当今大学生的学习需要，教师依据课程自身特点，改革教学模式，丰富学习资源，及时更新学习内容，以学生为中心，有利于增加学生学习主动性，灵活学生学习时间与学习环境，有利于学生创新能力的形成[3-6]，有利于更好地培养适应社会发展的人才的需求[7-8]。因此，我们开发和建设了仪器分析实验的线上数字化教学资源平台，并与线下实体实验教学有机融合，建立了“知否”实验教学模式，并于中药学类等专业的仪器分析实验教学过程中进行了实施和应用，培养学生的实践能力，科研能力及创新精神，以期达到中药学类专业人才培养目标，并为仪器分析实验教学的进一步教改提供参考奠定基础。

1 仪器分析实验教学中存在的问题

《仪器分析实验》课程目前在教学过程中存在教学难点和突出问题。

1.1 理论知识抽象复杂 学生学习热情不高

由于《仪器分析》理论课程涉及物理学、有机化学、计算机科学等多个学科，具有理论抽象、内容更新快、应用性强等特点，仪器分析实验作为仪器分析理论课的实践课程，大部分学生认为仪器的原理抽象、构造复杂，不能深入理解，学习热情不高。

1.2 精密仪器数量不足 学生学习自主性不高

由于实验所用大型仪器精密度相对较高，数量相对不足，学生真正动手操作的仪器类型非常有限，无法直观的接触仪器内部构件，学生学习起来比较抽象枯燥。另外，大型仪器对操作人员技术要求较高，在上课过程中教师担心学生操作不当而带来损失，仅仅通过老师演示操作进行实验教学，学生操作机会少，学生学习的自主性严重不足，部分学生甚至完全是被动式的学习。导致大部分学生的仪器操作能力差，进行毕业设计对仪器无从下手，限制了人才培养目标的完成。

1.3 数字教学资源对传统实验教学模式产生了挑战

传统仪器分析实验教学模式多以教师向学生讲解、演示实验操作和学生观摩为主，课后学生撰写提交实验报告，学生在学习时间、空间上都受到限制，学习效果较差。近年来，依托网络信息技术辅助、各高校陆续构建网络教学平台，慕课就是一种很好的数字教学资源共享与应用模式[9-11]。将慕课和传统实验教学模式进行有机融合推行教学改革与实践，不仅改变了实验教学模式，而且改变了教学流程，重点是以学生为中心，学生通过团队协作学习，教师对学生进行针对性的指导，其具有与传统教学模式截然不同的特点和独特的优势，也成为提高实验教学质量的重要手段之一。

2 教学环境建设

2.1 教学团队建设

通过开发建设《仪器分析实验》课程的教育教学网络课程资源平台，“知否”教学模式的设计与实践，改革教学内容和方法，加强教学交流学习，促进教学研讨，提高教学水平，开展教学研究改革创新，提高团队的教学水平。

2.2 教学内容的重新构建

仪器分析实验课程内容丰富，但由于仪器更新相对较慢及数量不足等条件制约，只能利用现有的仪器设备，重构实验教学内容开展实验，来培养学生的科研能力和创新能力。我们根据《仪器分析实验》教学大纲、教学目标，自编了《仪器分析实验》讲义，对课程实验项目进行总体规划、整合和设计。本课程开展的实验项目主要包括紫外—可见分光光度法定性定量分析、红外光谱图的测绘、柱色谱分析、薄层色谱分析、纸色谱分析、气相色谱法定性定量分析、高效液相色谱定性定量分析、气质联用测定蘑菇醇含量和液质联用测定芦丁结构等。

2.3 在线网络课程建设

根据校在线网络课程要求，在超星“在线学堂”平台开发并建设了仪器分析实验网络课程。数字教学资源包括：实验项目教学视频，教学课件ppt、讲义和学生作业题库等。作业库包含每个实验项目作业：实验预习作业和实验报告作业，作业题型有填空题、简答题、论述题、波普解析题、数据分析等，并制定作业参考答案和评分标准(见图1)。课前发布作业给学生，课后学生在网上完成并提交作业，在线批阅作业给出成绩。仪器分析实验在线网络课程网址(https：//mooc1-1.chaoxing.com/course/201869526.html)。

图1 仪器分析实验网课作业库

3 基于慕课的“知否”实验教学模式的设计与实践

3.1 “知否”实验教学模式的设计

根据”以学生为中心”的教学理念，建立发展了基于慕课的 “知否”实验教学模式，开拓了教学研究新思维，提高了教师的教学水平和教学效果。“知否”教学模式为“知否知知否知”六步(见表1)。

表1 “知否”实验教学模式(知否知知否知)

“知否”教学模式的设计由课前学生网络在线学习、课堂实验教学以及课后复习巩固组成，涉及教学目标与内容的设计、教学资源的开发与利用、学习活动的设定与开展、考核评价的完善等环节。整个教学模式突出以学生为主体教学理念，通过慕课与实验课堂的融合，使教与学效率得到大幅提高。

3.2 “知否”教学模式实验项目的设计

在“知否”实验教学模式的实施过程中，如何合理地设计好实验项目十分关键。以“固体、液体红外光谱的测绘”实验项目为例，如何围绕教学大纲与教学目标，将实验目的、步骤、内容、仪器操作、、学习资源、学习时间等进行合理设计与安排，有效保证实验教学的顺利开展，笔者结合该项目内容与特点设计出 “知否”教学模式实验项目设计图(见图2)。

图2 “知否”教学模式实验项目设计图——固体、液体红外光谱图的测绘为例

3.3 完善考核方式

仪器分析实验课的考核多采用经典的模式即平时成绩加上期末考试成绩，期末考试也是统一试卷、标准答案[12]。开展“知否”教学模式改革后，为了更合理地对学生的实验成绩进行评价，实验考核标准也做出了相应地调整。学生成绩由线上成绩50%+课程积分10%+期末考试成绩40%组成(见表2)。考核评价形式注重过程和形成性评价，在形式上改为学生提前在网课预习实验视频和讲义ppt，在网上交预习作业；实验过程中以团队合作进行实验，手机拍照记录实验现象数据、当堂完成实验结果数据处理，小组汇报结果；课后在网上交实验报告作业。期末进行答卷考试。考核标准注重学生形成性评价和自主学习能力，培养学生的科研能力和高阶思维能力。

表2 “知否”教学模式的考核评价标准

3.4 “知否”教学模式的实践

本着教师引导、学生为主体，师生共建共享的原则，建设了校在线网络开放慕课平台，并将此融入实验教学的课堂当中，开展了仪器分析实验“知否”教学模式改革与实践。于2019-2020学年第一学期和2020-2021学年第一学期的《仪器分析实验》教学中，推行了两轮，并在实践中对教学模式进行了不断完善，补充，并逐步将此教学模式常态化(见图3)。

图3 学生网上作业截图

4 教改的几点体会

4.1 重构实验教学内容体系，培养学生创新能力

为培养学生的创新能力和科研能力，重新构建了实验项目内容，把原来某一仪器的两个分开的定性和定量实验，整合成一个综合性的定性定量实验，如紫外、气相色谱和高效液相色谱的定性定量实验。合并后的实验项目综合性增加了，有利于培养学生的科研能力、高阶思维能力。另外教研室的吕青涛教授开发了新的实验项目“内标标准曲线法气质联用分析蘑菇醇含量”，该项目利用气相色谱质谱联用仪内标标准曲线法测定蘑菇醇的含量，使学生熟悉掌握目前先进的仪器分析技术，了解其科研应用前沿，培养学生实践能力，增加了学生的高阶知识。在反馈中学生认为此实验项目比较有意思也较难，具有一定的挑战度。

4.2 以学生为中心 培养学生团队精神

课前学生可以预习慕课实验教学资源，完成实验预习作业。由学生来决定如何学习以及什么时候学习，不再单纯地依赖有限的实验课堂和实验室场地。课后，学生通过在线网课平台完成并提交实验报告，老师进行批阅。学生可以通过网课平台进行讨论、复习，巩固学习成果。

而实验课也发生了变化，课堂中，由于仪器数目有限，需要学生分立小组进行团队合作完成实验，要求小组设计实验方案，成员做明确分工，分别作为组长(组织实验)、操作手(实验操作)、记录员(记录实验数据、谱图拍照)、汇报人(汇报实验结果)等。要求每个学生都要行动起来，团结协作完成实验项目。课下小组同学互相帮助、互相督促、团结友爱、共同进步。团队实验方法不仅克服了由于大型仪器更新相对较慢及数量不足等条件的限制，培养了学生团结合作的精神、发挥学生个性、提高学生分析解决问题的能力和创新能力，提高了实验课的教学效果。

4.3 注重教学总结与反思

在各实验项目完成之后，通过汇报让学生对所做实验进行总结反思，解决实验中存在的疑惑，巩固已经完成的实验项目，掌握高阶知识。比如红外光谱测绘实验项目结束后，通过让学生汇报解析测绘的样品的光谱图，得到化合物的结构式。高效液相色谱定性定量实验完成后，每个小组汇报自己的实验数据和结果，分析色谱图，讲解实验的原理，定性的原理和定量的方法。学生通过这些及时对实验内容的反馈和总结，提高了学生实验自主性，巩固了学生的高阶知识(见图4)。

图4 学生汇报实验结果、解析红外光谱图

在完成课程的考核后，就教学内容、方法、效果制作调查问卷，了解学生对于新实验教学模式的想法和感受，也是希望学生对本门课程做出总结和反思，95%以上的学生认为新教学模式非常好，很有收获。有位同学在问卷中写到“我发现通过实验的学习，对仪器分析的热爱更加深厚了，也希望对以后的仪器创新和发展能尽一份力。”同学们真挚的对我们肯定的句句话语使我们倍感欣慰。我们也会听取同学们的建议，总结教改的成败得失，吸取教训，继续砥砺前行。

5 结 语

《仪器分析实验》是加深学生对仪器分析基础理论知识理解、认识和应用的一门实验课程，直接关系到学生实践能力、创新能力和自主学习能力的培养。基于在线慕课，通过创新整合实验内容，开展实施“知否”教学模式改革和实践，提高了学生在实验环节的自主性，培养学生创新性和高阶思维潜能，为以后的科研和工作打好基础，并实现了实验报告无纸化，节能环保。作为仪器分析实验教学工作者，总结教学过程中的经验和遇到的问题，为提高教学质量和今后的教改提供参考和借鉴。