翻转课堂在仪器分析教学中的应用探索

乌兰其其格

摘 要：随着信息技术的飞速发展，教学模式的变革成为教育发展的必然趋势。作为一种新兴的教学模式，翻转课堂不仅可以促进师生之间的交流与沟通，而且对学生自主学习能力和创新能力的培养也有很大的帮助。本文依据翻转课堂的教学理念，结合仪器分析课程的特点，探索适合在仪器分析教学中应用翻转课堂的教学模式。翻转课堂用于仪器分析课程的教学，既能有效调动学生的学习热情，又能提高教学效果，同时也为仪器分析课程的教学改革提供新思路。

关键词：仪器分析；教学改革；翻转课堂；教学模式

中图分类号：G642  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2023）09-0107-04

1 仪器分析课程的教学现状

仪器分析课程是高等院校化学专业和应用化学专业学生必修的基础理论课程。仪器分析是分析化学的重要组成部分，是以物质的物理或物理化学性质为基础，通常用特殊的仪器设备对物质的成分、含量、组成及结构等信息进行分析研究的一门科学[1-3]。现代仪器分析方法是多种仪器方法的组合，这些方法已不单纯应用于分析目的，而是广泛地应用于科学研究或解决各种实际问题。通过仪器分析课程的学习，学生能够掌握生产、生活和科学研究所需仪器的使用原理及方法，运用所学理论和实践知识制定实验研究方案，解决生产、生活和科学研究等方面的问题。随着科学技术的飞速发展，传统仪器分析课程教学模式已难以满足新时代对人才培养质量的要求，传统的教学模式不利于提高学习效率和课堂教学质量。因此，要根据人才培养目标，转变教学理念，探索新的教学模式。传统仪器分析教学模式主要是以灌输式教学为主，学生往往被动地参与课堂，无法在课堂上快速地消化和吸收教师在课堂上讲授的知识。传统的仪器分析课程教学忽略了对学生能力素质的培养，缺少现代信息技术与教育教学的融合，既不能激发学生的学习兴趣，充分发挥学生的学习积极性，更无法有效地对学生进行因材施教。传统的仪器分析课程教学还普遍存在着课程内容多、课时少、枯燥乏味、可视化差、考核形式单一、学习效率低等问题[4-6]。这些问题在一定程度上影响了对学生创新能力和综合能力的培养。为了提高仪器分析课程教学效率和教学质量，尝试对仪器分析教学模式进行改革，将翻转课堂引入仪器分析课堂教学中，从而激发学生的学习兴趣，培养学生的自主学习能力，实现创新型人才培养目标。

2 翻转课堂教学模式

翻转课堂起源于美国。2000年Maureen Lage，Glenn Platt在文章中首次介绍了他们在课程中采用“翻转教学”的模式进行教学，并介绍了在教学过程和所取得的成绩[7]。J Wes-ley Baker在同年提出了将网络作为翻转课堂的主要工具，使翻转课堂的根本形态得到了进一步的明确[8]。2007年，美国科罗拉多州的两位中学教师在教学过程中采用了“翻转课堂”教学模式，并于2012年举办了翻转课堂“开放日”（Open House），旨在让更多的人了解翻转课堂的教学情况和学生的学习状态，该活动的举办促进了翻转课堂在美国中小学教育中的使用[9]。翻转课堂采用的教学模式是教师在课前准备学习资源、布置学习任务，学生在课外时间自主学习完成相关知识，然后利用课堂时间进行面对面的答疑及交流的一种教学模式[10-13]。学生在学习平台或网络上进行自主学习后，就自己在学习中遇到的问题，上网查阅相关资料或与教师、同学们进行探讨，再结合课堂上老师所讲授的知识进行整理和分析，并提出相应的问题或解决方案。这些讨论和解决问题的过程，不仅使学生自学能力得到了提高，而且学生的研究探索能力也得到了培养。翻转课堂的教学组织与教学活动设计都围绕着学生进行，它更注重调动学生主动学习和探究知识的积极性，从而促进学生自主学习能力和创新能力的提高。翻转课堂的特点在于将知识的传递过程从教师的“教”转向学生的“学”，转变被动学习为主动学习，让学生在自主学习和自我发现中获得知识并内化为自身知识。这样的授课方式对促进知识融合、信息融合、思维融合都是有好处的。翻转课堂充分发挥了互联网技术的优势，在一定程度上弥补了传统教学模式中枯燥乏味、可视化差、学习效率低等缺点。这种新的教学模式对培养学生的自主创新能力、学习积极性、自信心有很重要的作用。

3 “翻转课堂”教学模式在仪器分析教学中的应用

3.1 仪器分析课程“翻转课堂”的教学流程设计

翻转课堂的基本教学流程是“问题导入→新知学习→分析和解决问题→巩固知识→提高能力”。学生利用各种资源课前了解将要学习的知识，在课前对知识有个整体的印象，节省了教师灌输知识的时间，老师在课堂中解惑，引导学生深入思考，同时也监控学生自主学习的效果。在仪器分析课程翻转课堂教学设计中，始终秉承“以学生为主体”的教学思想，培养学生探究能力、自主学习能力以及创新能力，让学生在学习的过程中不断完善自己，最终构建自身的知识体系。翻转课堂在仪器分析课程教学中的应用，不仅使静默的课堂变得更加活泼，学生在课余时间的学习自主性也得到了极大的提升。翻转课堂教学改变了教师与学生的角色定位，以学生为主体，教师为主导，把传统的灌输式教学变为引导式教学，提高了学生对所学知识的理解，增强了学生对知识点的融会贯通，使学生成为知识的积极探索者，同时也提高了学生对知识的综合运用能力。根据培养目标及大纲的要求，提出了“学生为主体，教师为主导”的翻转课堂教学模式，其流程如图1所示。

3.2 仪器分析课程“翻转课堂”的实施过程

（1）课前自主学习阶段。网络技术的迅速发展为翻转课堂教学带来了便利。在仪器分析教学过程中合理的利用泛雅平台、微信、QQ等线上教学平台、软件进行教学，不仅可以增加教学容量，还能够解决教学中存在的枯燥乏味、可视化差等问题，既能提高学生的学习兴趣，又打破了传统仪器分析课堂教学模式的局限，并且信息的共享，更有利于师生、生生之间的实时沟通和互动[14-16]。翻转课堂强调学生自主学习，教师主要是引导学生学习，因此，教师应对所授内容进行梳理、归类，并根据自己的授课时间、学生水平及特点等发放相关课程资源、布置学习任务。教师将课程的重难点知识、原理等按一定的方式归类，针对重点，难点拍摄课程视频，利用泛雅平台等网络教学平台，进行课程设计，设置任务点，提出课堂教学需要解决的问题，并借助网络或学习平台传递发布这些信息资源，组织学生按要求完成学习任务，让学生结合任务设置的问题，探索解决方法，最终完成任务。按照教学目标，教师遵循“问题导入→新知学习→分析和解决问题→巩固知识→提高能力”的主线来引导学生，方便学生对知识的学习与理解。教师可以通过网络收集各种教辅资料，与知识点相关的前沿科研论文，让学生进行拓展学习，与此同时做好仪器分析课程的线上资源的建设。此外，老师也应该做好在线学习的监督工作。课前自主学习效果直接影响到教学效果，所以教师要通过多方面的手段保证线上学习的质量。教师为课程提供与课程相匹配的优质教学资源，然后教师针对学生线上学习进行考核，最后针对存在的问题进行讨论。如在“原子光谱法”这节内容的学习中，一些学生分不清楚原子发射光谱与原子荧光光谱发射原理的区别，针对这一问题，学生可以提前在网络或平台上搜集相关资料进行自主学习，教师可以在讨论区设置相关讨论话题，让学生们各抒己见进行探讨，然后進行总结和答疑。教师对线上学习的各环节进行后台管理，把学生在线学习的各项成绩按一定比例计入综合成绩，从而提升线上学习的教学效果。

（2）课堂内化阶段。课堂学习是学生进行知识内化的重要环节。翻转课堂教学强调以学生为主体，因而在课前应让学生做好充分的准备以保证课堂教学能顺利完成。具体而言，教师需对前期教学资源进行全面地梳理，课堂活动环节则以激发学生学习兴趣为目标进行教学设计。在课堂上，教师可以对学生已经了解和掌握的知识略讲，详细讲解学生出现错误较多的知识点。针对学生在自主学习过程中遇到的问题，教师在课堂上可以引导、启发学生通过各种教学方法（常用的有讨论、辩论、总结、汇报等）来解决问题，学生通过这些学习过程完成知识的内化。课堂评价包括学生个人评价、小组评价和教师点评，学生个人点评有助于对所学知识的归纳总结，小组点评助于促进知识的吸收内化，教师点评统领全局。课堂评价可以有效地检测学生对知识点的理解和掌握程度。教师针对每个知识点进行评价及反馈，以帮助学生了解自己在各阶段中存在的问题及不足之处，同时也为下一阶段的教学做好铺垫。如“高效液相色谱的分类”这节内容，很多学生容易混淆液相色谱的几种方法，教师在课堂上让学生进行分组讨论，讨论液固色谱、液液色谱、化学键合色谱等多种色谱方法的原理、固定相、流动相的差异，然后让学生进行总结，教师对学生总结归纳的知识点进行评价和补足。以“原子荧光光谱”这个知识点为例，教师先通过布置任务点让学生自主完成相关内容的学习，在课堂学习过程中教师主要采取研讨式、引导式，启发式等教学方式进行教与学互动，调动学生的学习积极性，使学生更好地理解知识点，提高课堂教学效率与教学质量。

（3）课后巩固拓展阶段。教师根据学生的具体情况设计课后作业、章节检测和课后讨论，做到随时跟踪，及时反馈和及时调整，达到提高教学效果的目的。教师可以根据学生所提交的作业，对学生的学习情况进行评价，利用网络平台，将优秀的作业展示出来，并与同学们进行网上交流，并对课后习题进行讲解，从而使学生能够有效地理解所学内容。教师也可以向学生推荐一些与所涉及知识点相关的视频，或者是拓展性的知识材料、前沿文章，指导学生进行更深層次的学习。教师还可以利用与所学知识有关的课外活动，加强同学之间的沟通和互动，以巩固已学知识。如果有足够的时间，老师们可以鼓励他们去挑战老师提供的扩展题，从而提升自己的应用能力。如讲完“红外光谱法”这一章内容后，为了使学生掌握红外光谱测定法，教师在课后设置关于红外光谱知识的讨论问题，可以让学生选取具有红外吸收的样品到实验室完成样品的红外光谱测定，巩固学生的理论学习效果。在课后，教师要根据教学任务的完成情况，对教学进行打分和反思，并对教学环节和教学方法进行调整，为今后更好地开展仪器分析翻转课堂教学提供了一定的借鉴，例如在翻转课堂教学中，教师在课后要针对学生们的学习情况，对线上教学资源（如视频的选择、视频时长、问题的设置、学习方案的适用性等）等进行分析和评价，及时总结教学经验。在课后，同学们也要积极地进行自我反思和总结，为以后的学习奠定良好的基础。

（4）成绩评定。建立健全翻转课堂成绩评价系统，既可以客观地评估学生对知识掌握的水平，同时也可以为仪器分析课程的教学改革和创新提供参考。传统仪器分析教学多以期末考试的成绩评价学生一学期的学习情况，这种考核方式方法单一，考核的内容、范围不全面，忽略了对学生学习过程的考核，很难实现对学生学习全过程的有效评价，不利于综合评定学生的学习成效。基于翻转课堂教学的特点，我们采用了过程化考核形式评价方式，课程的综合成绩以平时成绩、过程考核和结果考核的形式进行综合评定。平时成绩主要是考查学生平时学习情况以及学生的学习态度等方面的情况。过程考核结果主要包括学生课前自主学习情况，课中答疑解惑，小组探究，交流汇报，课后总结等方面。结果考核主要考查学生对所学知识、理论的掌握程度以及综合运用能力。过程化评价贯穿整个学习过程，减轻了学生期末考试集中复习的压力，提高仪器分析课程成绩评价的透明性和公正性[17，18]。从另一个角度来看，平时成绩、过程考核和结果考核还可以分为线上和线下考核两大部分。线上考核主要是在线上学习平台上进行，教师设置评分项目、评分比例，学生在平台上学习后，系统自动打出分数，主要由观看课程视频、回答问题情况、线上讨论交流和线上阶段性测试成绩等构成。线上成绩占总成绩的百分之六十以上，多样性线上考核可以考查学生自主学习情况、与同学们的协作学习的情况以及探究学习的情况，还能够培养学生深入思考的能力。线下成绩主要由线下交流互动情况、线下作业和期末考试成绩构成。线下成绩占总成绩比的百分之四十或以下。过程化考核方式能够以多个角度、多种形式、多层次对学生的成绩做出公平、合理的评价，更加注重过程性，缓解了学生期末“一考定成绩”的压力，另外，还能能够让学生更多地关注线上学习，更好地利用翻转课堂教学的优势。

4 结语

翻转课堂为传统的仪器分析课堂注入了新的血液，补充了原有教学模式的不足之处，充分体现了“以学生为主体”的教学理念，采用翻转课堂模式进行的教学，既能有效地调动学生的学习积极性，激发学习热情，又能增进师生之间的交流，提高学生的自主学习能力和创新能力。翻转课堂是对课堂教学结构的变革，利用这种教学模式传授知识，需要对教师的教学方法、学生的学习方法重新进行规划。运用翻转课堂教学要不断提升教师的专业技能，合理安排教学活动与教学内容，教师不仅要教授知识，还要承担起培养学生自主学习、独立思考、团队协作能力等任务。在仪器分析课程的翻转课堂教学过程中也存在着诸如学生学习自觉性不强、教师备课任务重等问题，因此今后还需要不断地探索、改进、总结、逐步完善翻转课堂的各个环节，完善仪器分析翻转课堂教学模式。以翻转课堂为基础的仪器分析课程教学模式，将在信息技术日新月异的今天，为互联网时代的仪器分析课程教学提供新思路，从而推动仪器分析教学质量与层次再上新台阶。

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