基于OBE理念的混合教學(xué)模式在儀器分析實驗教學(xué)中的探索與實踐

蔡盼圓 干雨 劉開永 許媛媛

摘?要：通過對儀器分析實驗教學(xué)的探索與實踐，提出OBE教育理念指導(dǎo)下的“線上+線下”與虛擬仿真實驗相結(jié)合的混合實驗教學(xué)模式。基于OBE教育理念，結(jié)合預(yù)防醫(yī)學(xué)學(xué)科專業(yè)特點，采用“線上+線下”與虛擬仿真相結(jié)合的混合式教學(xué)模式，注重學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，由傳統(tǒng)的單一的實驗教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主導(dǎo)的教學(xué)模式改革；多元考核評價體系的構(gòu)建有利于客觀、精準地對學(xué)生的實驗成績進行評估。

關(guān)鍵詞：OBE理念；混合教學(xué)模式；儀器分析；實驗教學(xué)

中圖分類號：G4??文獻標識碼：B

Exploration?and? Practice?of?Mixed?Teaching?Mode

in?Instrumental?Analysis?Laboratory?Teaching?Based?on?OBE?Concept

Cai?Panyuan?Gan?Yu?Liu?Kaiyong?Xu?Yuanyuan*

Anhui?Medical?University?AnhuiHefei?230032

Abstract：Based?on?the?exploration?and?practice?of?instrumental?analysis?laboratory?teaching，the?mixed?laboratory?teaching?mode?of?"online+offline"?combined?with?virtual?simulation?experiment?under?the?guidance?of?OBE?education?concept?is?proposed.Based?on?the?concept?of?OBE?education，combined?with?the?specialty?characteristics?of?preventive?medicine，the?mixed?teaching?model?of?"online+offline"?and?virtual?simulation?is?adopted?to?pay?attention?to?the?cultivation?of?students'?innovative?consciousness?and?innovative?ability.From?the?traditional?single?experimental?teaching?mode?to?the?studentled?teaching?mode?reform?to?improve?the?traditional?instrumental?analysis?laboratory?teaching?problems.The?construction?of?multiple?assessment?and?evaluation?system?is?conducive?to?objectively?and?accurately?evaluating?students'?experimental?results.

Keywords：OBE?concept；Mixed?teaching?mode；Instrumental?analysis；Laboratory?teaching

“儀器分析”課程是預(yù)防醫(yī)學(xué)專業(yè)本科生的基礎(chǔ)課程，對預(yù)防醫(yī)學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)具有重要意義，科技的進步和發(fā)展使得大型儀器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)檢測分析領(lǐng)域，與傳統(tǒng)的化學(xué)分析方法相比，大型儀器的特點是靈敏度高、檢出限低和快速智能?！皟x器分析”課程由理論教學(xué)和實驗教學(xué)兩部分組成，理論知識指導(dǎo)學(xué)生選擇合適的檢測儀器和分析方法，系統(tǒng)、規(guī)范的實驗操作可以加深學(xué)生對儀器原理、儀器構(gòu)造和儀器分析方法等理論知識的理解。儀器分析實驗主要內(nèi)容為各類大型儀器的操作使用和維護，學(xué)生通過理論知識、實驗操作步驟和記錄、處理實驗數(shù)據(jù)的訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，鞏固“儀器分析”課程相關(guān)理論知識，為學(xué)生畢業(yè)論文設(shè)計、科研實驗的開展或畢業(yè)后工作提供實踐指導(dǎo)［1］。大型儀器基本實驗操作技能的掌握有利于培養(yǎng)學(xué)生的科研意識、科研素養(yǎng)和創(chuàng)新實踐能力，以適應(yīng)當前社會發(fā)展對人才培養(yǎng)提出的新要求［23］。

OBE（OutcomeBased?Education）是一種以學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果為導(dǎo)向的教育理念，強調(diào)教育教學(xué)必須以實現(xiàn)預(yù)期的學(xué)習(xí)成果為重點，在整個OBE教學(xué)理念中，學(xué)生的高度參與始終是教育的中心，所有教學(xué)環(huán)節(jié)必須圍繞著學(xué)生展開［45］。OBE教育理念指導(dǎo)下的教育教學(xué)改革，對解決當前學(xué)生畢業(yè)后個人能力與社會需求不匹配的問題具有重要指導(dǎo)意義。醫(yī)學(xué)類人才在社會發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，對保障人類健康和人民生活質(zhì)量具有重要作用［6］。本文以預(yù)防醫(yī)學(xué)專業(yè)“儀器分析”課程教學(xué)存在的問題為出發(fā)點，提出OBE教育理念下的混合教學(xué)模式在儀器分析實驗教學(xué)改革中的初步探討，探索融入虛擬仿真技術(shù)的“線上+線下”的混合教學(xué)模式改革，以期充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，提高學(xué)生實驗課堂參與度和積極性，使實驗課堂更高效培養(yǎng)學(xué)生的實踐操作能力，提高學(xué)生實驗教學(xué)過程的學(xué)習(xí)積極性和參與度；通過構(gòu)建多元評價考核體系，完善儀器分析實驗教學(xué)考核模式，提高儀器分析實驗課程教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)專業(yè)知識、能力和綜合素養(yǎng)全面發(fā)展的預(yù)防醫(yī)學(xué)專業(yè)人才，探索符合當今社會發(fā)展需求的人才培養(yǎng)方案，為復(fù)合型預(yù)防醫(yī)學(xué)人才的教育和輸出提供更加科學(xué)的培養(yǎng)模式。

1?現(xiàn)行實驗教學(xué)模式與人才培養(yǎng)需求有失匹配

扎實的專業(yè)知識和過硬的實驗操作技能是當前預(yù)防醫(yī)學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)的重要內(nèi)容，現(xiàn)行傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式還無法完全達到當前人才培養(yǎng)需求，加強預(yù)防醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生實驗操作能力的培養(yǎng)是當前儀器分析實驗教學(xué)面臨的難題。讓每個學(xué)生都實際參與到實驗操作中，培養(yǎng)學(xué)生協(xié)調(diào)合作、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和獨立解決問題的能力，為復(fù)合型預(yù)防醫(yī)學(xué)人才的培養(yǎng)提供保障，探索預(yù)防醫(yī)學(xué)專業(yè)儀器分析實驗課程教學(xué)改革。

1.1?教學(xué)模式單一

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式是教師課堂講授實驗原理、操作步驟和注意事項，學(xué)生按照講義進行機械的實驗操作、獲得實驗結(jié)果和提交實驗報告的過程，涉及的實驗也多為驗證性實驗［7］。學(xué)生在實驗課前雖然已經(jīng)學(xué)習(xí)了儀器分析相關(guān)理論知識，但對實驗操作過程、儀器操作程序和實驗方法選擇等實驗內(nèi)容的預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)所占比重較少，對整個實驗課程的學(xué)習(xí)缺乏自身的思考。學(xué)生進入實驗室后，教師講授實驗原理、實驗步驟和儀器操作步驟，并進行實驗操作演示，學(xué)生根據(jù)講義按部就班地完成試劑配制、儀器操作和數(shù)據(jù)記錄，機械的實驗操作貫穿于整個實驗過程。學(xué)生雖然了解基本實驗操作步驟，但對實驗實操過程中的考核知識點和規(guī)范的實驗操作技能還無法完全掌握，對實驗中產(chǎn)生的誤差缺乏思考，學(xué)生以照著實驗課本抄寫實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗步驟和注意事項的形式撰寫實驗報告，沒有學(xué)生個人思考和創(chuàng)新點的融入，因此學(xué)生提交的實驗報告千篇一律。這種被動式教學(xué)方式不利于學(xué)生自主思考和創(chuàng)新合作能力的培養(yǎng)。

1.2?實驗教學(xué)資源有限

儀器分析實驗教學(xué)需要各類大型儀器設(shè)備和理化分析實驗室，實驗儀器價格昂貴，使用和維護成本高，并且需要專業(yè)的實驗技術(shù)人員進行管理和維護保養(yǎng)［8］。我院儀器分析實驗課程多為分組教學(xué)，一般3～5位同學(xué)為一組合作完成實驗項目，由于實驗儀器數(shù)量不足、實驗教學(xué)時間和教師資源有限等問題無法使每個學(xué)生都能進行一套完整的實驗操作流程，教師也無法及時糾正每組同學(xué)實驗過程中的錯誤操作。另外，在學(xué)生沒有預(yù)習(xí)的情況下進行實驗操作，經(jīng)常因為試劑配制錯誤造成實驗材料浪費，增加實驗成本；儀器操作不當使實驗儀器出現(xiàn)故障，課程進度拖慢導(dǎo)致教學(xué)效果不理想。

1.3?教學(xué)內(nèi)容陳舊

儀器分析實驗課程是依附其理論課開設(shè)，儀器分析實驗課程內(nèi)容單一，且多年來內(nèi)容沒有更新；多數(shù)實驗以驗證性實驗為主且實驗操作重復(fù)較多，綜合性和設(shè)計性實驗所占比重較少；“儀器分析”課程各部分內(nèi)容之間相互獨立缺少連貫性，并且實驗課堂教學(xué)內(nèi)容與專業(yè)理論知識聯(lián)系不夠密切，缺乏實驗內(nèi)容與實際案例的結(jié)合，脫離生產(chǎn)和生活實際，使學(xué)生認為課堂所學(xué)與實際工作聯(lián)系不大；知識的碎片化使學(xué)生學(xué)習(xí)效率低下，無法將所學(xué)理論知識與實驗技能操作融會貫通，并且學(xué)生在實驗過程中缺少獨立思考過程和機會，對儀器分析實驗這門課程無法形成完整認知［9］。目前的實驗課教學(xué)模式不利于學(xué)生對原創(chuàng)性實驗的探索和實驗過程中創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1.4?考核方式單一

實驗課程的考核總評成績包括教學(xué)過程和教學(xué)結(jié)果考核兩部分內(nèi)容。教學(xué)過程（包括考勤、實驗操作過程、實驗報告和課堂測驗等），教學(xué)結(jié)果主要是期末考核（考核理論知識或者某一實驗的完整操作過程）。由于儀器分析這門課程為30人班教學(xué)，學(xué)生人數(shù)較多，教師在課堂教學(xué)過程中無法關(guān)注到每位學(xué)生的完整實驗操作過程，因此對于平時成績的考核無法做到精準把控。儀器分析實驗是一門操作性極強的課程，考核方式的完善有利于學(xué)生知識體系的形成和應(yīng)用。

1.5?數(shù)字教學(xué)資源對傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式的沖擊

教師講授和演示—學(xué)生觀看—課后撰寫實驗報告的傳統(tǒng)教學(xué)模式無法滿足當下復(fù)合型預(yù)防醫(yī)學(xué)人才的培養(yǎng)需求，受上課時間和空間等客觀條件限制，學(xué)生在時間相對緊湊的情況下需要完成全部實驗操作內(nèi)容，無法對實驗進行探索和創(chuàng)新。網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)輔助手段和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的建設(shè)，虛擬仿真教學(xué)作為一種數(shù)字教學(xué)資源共享模式正不斷沖擊著傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式，對推行實驗教學(xué)模式改革具有重大意義，從以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主導(dǎo)開展實驗教學(xué)，教師在課堂上發(fā)揮指導(dǎo)作用，虛擬仿真憑借其獨特的優(yōu)勢和特點，不斷沖擊著傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式，為提高實驗教學(xué)質(zhì)量和效率提供了重要手段。

2?混合教學(xué)模式的設(shè)計與實施

2.1?混合教學(xué)模式的設(shè)計

以儀器分析實驗課程教學(xué)大綱和現(xiàn)行實驗教學(xué)模式存在的問題為出發(fā)點，設(shè)計適合我院儀器分析實驗課程的“線上+線下”與虛擬仿真實驗相結(jié)合的教學(xué)模式，包括課前、課堂和課后三個部分。課前，教師通過雨課堂線上提前發(fā)布實驗課相關(guān)內(nèi)容和預(yù)習(xí)要求，學(xué)生學(xué)習(xí)講義中基本理論知識后在線上虛擬仿真系統(tǒng)進行虛擬實驗操作練習(xí)，學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)發(fā)掘問題，及時與教師和同學(xué)交流討論或帶著疑問進入課堂學(xué)習(xí)；課堂教學(xué)是在OBE教育理念的指導(dǎo)下，教師對學(xué)生預(yù)習(xí)中的問題進行答疑解惑，通過提問的方式引導(dǎo)學(xué)生理解實驗原理和操作步驟，重點強調(diào)實驗操作知識點和注意事項，通過與學(xué)生交流互動指導(dǎo)學(xué)生完成線下實驗操作環(huán)節(jié)；課后，學(xué)生通過虛擬仿真平臺完成虛擬實驗練習(xí)和測評習(xí)題，對課堂知識進行加深和鞏固并撰寫實驗報告。

2.2?混合實驗教學(xué)模式的實施

2.2.1?課前自主學(xué)習(xí)

（1）雨課堂平臺的自主學(xué)習(xí)：教師通過雨課堂發(fā)布儀器分析實驗課程的教學(xué)講義（包含教學(xué)目標、實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗步驟、注意事項和思考題）和實驗操作視頻，學(xué)生根據(jù)自己的時間開展課前預(yù)習(xí)，通過線上平臺完成預(yù)習(xí)工作。學(xué)生在預(yù)習(xí)過程中遇到的問題可以及時與教師和同學(xué)交流討論，也可以將自己的問題帶入線下課堂教學(xué)，在課堂教學(xué)中尋求答案。這種課前自主學(xué)習(xí)模式可以滿足不同認知速度和接受水平的學(xué)生對理論知識的理解和吸收，結(jié)合線上教學(xué)資源，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，將知識點的被動傳輸轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃游?。雨課堂的應(yīng)用有利于有效跟蹤學(xué)生學(xué)習(xí)效果，對課程的評價機制的建立和教學(xué)改革具有重要輔助作用。

（2）虛擬仿真平臺的操作練習(xí)：通過對實驗講義的預(yù)習(xí)，學(xué)生利用虛擬仿真平臺進行完整的實驗操作流程，如試劑的配制、儀器的開關(guān)機流程、儀器操作步驟、分析方法的建立、標準曲線和樣品的檢測以及實驗數(shù)據(jù)的處理等。以原子熒光光譜法測定砷含量實驗中砷標準應(yīng)用液的試劑配制為例，為學(xué)生提供了有購買于國家標準物質(zhì)中心砷標準儲備液（GSB0417142004）、容量瓶、吸量管和洗耳球等，學(xué)生通過計算得出砷標準儲備液的需求量，采用逐級稀釋的方法，單次稀釋不超過100倍，用吸量管吸取砷標準溶液、容量瓶定容的方式，最終稀釋為20μg/L的砷標準應(yīng)用液備用。對操作錯誤的步驟重點關(guān)注，學(xué)生也可以通過主動預(yù)習(xí)的方式以更好地理解和掌握實驗原理和操作知識點；教師通過平臺及時查看學(xué)生預(yù)習(xí)情況，獲得反饋并及時解決學(xué)生提出的問題。

2.2.2?課堂教學(xué)活動

教師通過對學(xué)生線上教學(xué)平臺的學(xué)習(xí)和虛擬仿真操作練習(xí)反饋進行全面評估，針對學(xué)生的共性問題，引導(dǎo)學(xué)生進行課堂討論，重點講解學(xué)生操作錯誤較多的地方和注意事項，在線下課堂教學(xué)活動中，學(xué)生自由分組，分工完成試劑的配制、儀器操作和數(shù)據(jù)處理等步驟，整個實驗過程中，學(xué)生起主導(dǎo)作用，在教師的指導(dǎo)下小組內(nèi)成員通過溝通協(xié)調(diào)和交流合作共同完成實驗內(nèi)容；教師在整個實驗過程中起輔助作用，教師有更多的時間糾正學(xué)生在操作中出現(xiàn)的錯誤，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題和解決難題。在完成實驗操作后，教師針對出現(xiàn)錯誤較多的步驟和學(xué)生提問進行回答和總結(jié)，討論本次實驗課的重點內(nèi)容和注意事項，并引導(dǎo)學(xué)生分享本次實驗的心得體會和收獲，不僅可以有效培養(yǎng)學(xué)生實踐操作能力、合作協(xié)調(diào)能力、發(fā)現(xiàn)問題和解決難題的能力，還對學(xué)生綜合素質(zhì)的提升、科研思維和科研態(tài)度的培養(yǎng)具有重要意義。

2.2.3?課后教學(xué)反饋

課后，學(xué)生在虛擬仿真平臺上對實驗操作流程進行再次練習(xí)并完成測評習(xí)題，對自己課前預(yù)習(xí)和課堂實驗操作的掌握情況進行評估，從而改進學(xué)習(xí)方法，提高學(xué)習(xí)效率；同時，學(xué)生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)撰寫實驗報告，實驗報告除包含實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗步驟、注意事項和實驗結(jié)果分析外，還應(yīng)當加入個人總結(jié)反思和心得體會，最后形成一篇完整的實驗報告。教師通過實驗報告和學(xué)生考試測評結(jié)果，評估學(xué)生對本次實驗課的掌握程度；教師根據(jù)學(xué)生的反饋結(jié)果及時整理和總結(jié)整個實驗教學(xué)過程中出現(xiàn)的不足和需要改進的地方，積極調(diào)整和優(yōu)化實驗教學(xué)方案；教師還可以利用線上教學(xué)平臺向?qū)W生推送與實驗課程相關(guān)的前沿科研資料信息，以改善實驗內(nèi)容陳舊的狀況。

2.2.4?多元考核評價體系的構(gòu)建

“線上+線下”與虛擬仿真實驗相結(jié)合的實驗教學(xué)體系是在OBE教育理念的指導(dǎo)下考核學(xué)生的綜合素養(yǎng)、創(chuàng)新能力和實踐操作能力，最終達到理想的教學(xué)效果。考核體系主要包括課前成績（20%）、課堂成績（30%）、課后成績（20%）和期末考核（30%），該考核體系既強調(diào)教學(xué)過程的考核，也注重教學(xué)結(jié)果的考核。課前成績主要考查學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和發(fā)現(xiàn)問題能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性；課堂成績是對學(xué)生實踐操作能力、合作協(xié)調(diào)能力和解決問題能力的考核；課后成績則是對學(xué)生實驗掌握程度和綜合應(yīng)用能力的評估?？己嗽u價體系的構(gòu)建有利于更加客觀、精準地評估學(xué)生的實驗成績和知識掌握程度，促進學(xué)生知識、能力和綜合素養(yǎng)的全面發(fā)展。

3?總結(jié)與展望

將基于OBE教育理念的混合教學(xué)模式引入儀器分析實驗教學(xué)中，從傳統(tǒng)單一的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主導(dǎo)的教學(xué)模式，打破時間和空間的限制，學(xué)生可以利用零碎時間進行預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性；將虛擬仿真實驗融入實驗教學(xué)，多元化考核評價體系可以對學(xué)生的實驗成績進行精準評估，有效提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)、創(chuàng)新實踐能力和綜合應(yīng)用能力。在數(shù)字教學(xué)資源的沖擊下，開展OBE教育理念指導(dǎo)下的“線上+線下”與虛擬仿真實驗相結(jié)合的混合教學(xué)模式改革，優(yōu)化儀器分析實驗教學(xué)體系，彌補傳統(tǒng)實驗教學(xué)的不足，加強預(yù)防醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生實踐操作能力的培養(yǎng)，提升學(xué)生就業(yè)競爭力和崗位勝任力，為進一步深化實驗教學(xué)體系改革提供新思路，助力高水平公共衛(wèi)生學(xué)院建設(shè)。

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基金項目：安徽醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院預(yù)防醫(yī)學(xué)國級一流專業(yè)建設(shè)規(guī)劃項目（No：AHMUPM3015）

作者簡介：蔡盼圓（1996—?），女，漢族，安徽宿州人，碩士研究生，助理實驗師，研究方向為生殖發(fā)育毒理學(xué)。

*通訊作者：許媛媛。