基于微信平台的仪器分析实验教学改革研究

2024年1月11日发(作者：)

第18卷 第6期2020年12月实验科学与技术Experiment Science and Technology Vol. 18 No. 6 Dec. 2020 ·实验教学· 基于微信平台的仪器分析实验教学改革研究张 坤，徐 静，陈长宝，尹延斌，于鸿达，张瑞霞（山东农业大学 化学与材料科学学院，泰安 271018）摘要：在教育信息化背景下，微信公众平台在教学中的应用日益受到重视。利用微信平台建立以大型仪器设备使用服务为宗旨的微信公众号，将实验室大型仪器“搬”到学生手机上；引入基于微信和PPT软件的“雨课堂”教学模式，构建了基于微信公众平台的仪器使用服务和仪器分析实验教学融合新模式。促进了移动信息技术与仪器分析实验课程教学深度融合，为充分利用现代移动信息技术开展仪器实验教学方法改革和人才培养模式创新进行了改革探索与实践。关　键　词：微信；雨课堂；仪器分析实验；大型仪器设备；实验教学中图分类号：O6-33　　　　文献标志码：A　　　　DOI: 10.12179/1672-4550.20190488Research of Experimental Teaching Reform of Instrumental AnalysisBased on WeChat Public PlatformZHANG Kun, XU Jing, CHEN Changbao, YIN Yanbin, YU Hongda, ZHANG Ruixia（College of Chemistry and Material Science, Shandong Agriculture University, Tai’an 271018, China）Abstract: Under the background of education informatization, the application of WeChat public platform in teaching hasattracted more attention. In this paper, a WeChat public account was established with an aim to provide instructions on the use oflarge-scale instruments, and demonstrate large-scale laboratory instruments on students’ mobile phones. The Rain Classroom teachingmodel based on WeChat and PowerPoint was introduced. We established an integrated model of instrument use service andinstrumental analysis experiment teaching on WeChat public platform. It has promoted the deep integration between mobileinformation technology and instrumental analysis experimental teaching, and explored the practice of reforming the instrumentalexperiment teaching method and the innovation of talent training model through modern mobile information words: WeChat; Rain Classroom; instrument analysis experiment; large-scale instruments; experimental teaching“仪器分析实验”是为化学、化工类相关专业本科生开设的主要基础课之一。其主要任务是配合仪器分析课程的教学，使学生理解各种分析仪器的组成、原理和有关概念，在此基础上使学生掌握各种分析仪器的操作方法、实验数据的处理方法和仪器应用范围。仪器分析实验实践性强，因受仪器设备价格昂贵、台套数少等客观条件所限，学生的实验参与度不高，教学效果难以保证，学生对知识的掌握程度以及实践能力的差异难以体现。如何利用现代移动信息技术提高学生参与实验的积极性，使学生扎实地掌握现代分 收稿日期：2019−12−26；修回日期：2020−10−09析测试方法，锻炼其独立操作的能力，发挥大型实验仪器的使用效益，提高实验教学质量，是这门实验课程改革应当优先考虑的方向和措施。1 微信平台应用于实验教学的必要性《中国教育现代化2035》倡导新时代要推进教育现代化，《加快推进教育现代化实施方案（2018－2022年）》中明确要求大力推进教育信息化。促进信息技术与教育教学深度融合，支持学校充分利用信息技术开展人才培养模式和教学方法改革，逐步实现信息化教与学应用师生全覆基金项目：山东农业大学十三五教改项目（X2019079）；山东省研究生教育质量提升计划（SDYAL17053）。作者简介：张坤（1978−），男，博士，高级实验师，主要从事生物降解地膜创制与应用方面的研究。

　第6期张　坤，等：基于微信平台的仪器分析实验教学改革研究· 67 · 盖。在移动互联时代，智能手机在高校已全面普及，而微信（WeChat）−基于智能手机终端，可通过网络进行即时信息交互传播，具备了开放性、交互性、即时性、普及性等特点。对于我国高等教育而言，微信成了最先、最有可能发挥其教学辅助作用的移动平台。微信公众号是微信软件主要服务之一，具有消息推送、自动回复、服务定制等功能。教师在后台制作的教学资源如文字、图片、视频、音频、内容链接等可以通过手机端或个人电脑端在注册的公众号上进行发布、管理；而学生端仅需一台智能手机和少量流量即可进行阅读、学习、下载。教师在公众号平台上建立菜单、自定义回复功能以及交互功能更强大的小程序，教师可以同学生进行线上互动和主动推送。微信公众号用于辅助教学具有内容时效性针对性强、技术门槛低、易于实现和推广的特点，能够满足“人人皆学、处处能学、时时可学”的需求。“雨课堂”是学堂在线与清华大学共同研发的一款简单易用的混合式智慧教学工具。“雨课堂”将信息技术手段融入PowerPoint和微信，教师可以通过微信将带有视频、习题、语音的PPT课件实时推送到学生手机上，并可实现实时答题、弹幕互动等功能。“雨课堂”基本实现了教师从课前预习、课堂互动、课后作业等每一个教学环节的数据采集工作，可以帮助教师分析课程数据，量化分析学生的学习情况，实施精准教学，建立了教与学之间的沟通桥梁，让师生互动更多、教学更为便捷。近年来，基于微信公众号和“雨课堂”开展的高校实验教学已有了诸多的实践探索且仍在不断地丰富和完善。在高校教学服务实践中，基于微信公众号构建了实验室教学资源推广平台[1]、仪器共享平台[2]、“微实验室”[3]、实验辅助教学平台[4]，使服务更广泛、更便捷；将微信公众号应用于植物学实验[5]、大学物理实验[6]、有机化学实验[7]、无机化学实验教学[8]等，丰富了教学形式，取得了良好的实践效果，提高了实验教学的质量。雨课堂在高校理论课教学中已得到了较为广泛的应用。在大学实验教学中引入雨课堂教学也在逐步开展一些探索和实践。文献[9]将“雨课堂”应用在典型工程材料课程实验教学中，对传统课堂进行了有效改革，使教学效果得到大大提升。文献[10]将“雨课堂”应用于大学物理实验教学过程中，加强了互动交流，提高了教学效率。文献[11−12]将“雨课堂”应用在有机化学实验课程中，充分发挥了学生的自主性，激发了学生的学习积极性，总结反馈了良好的实践教学效果。文献[13]进行了“雨课堂”在分析化学实验教学中的探索应用，解决了预习效果不佳，互动不足的问题，获得了成功经验。基于微信平台对高校仪器分析实验教学进行改革探索还尚未见报道。2 仪器分析实验课程教学及仪器设备使用过程中存在的问题1）基于化学、物理基本理论设计的仪器设备是仪器分析理论课教与学的重要内容单纯的基础理论知识通常会让学生会感到抽象乏味，难以理解，对仪器设备的直观、感性认识有助于学生理解和掌握相关理论。仪器分析实验课使学生有机会接触、了解仪器设备，但在课前学生很少有机会接触到大型仪器，只能通过较为简单的实验讲义来进行实验内容的预习，对将使用到的大型仪器功能、结构缺乏直观形象的认识。2）大型仪器设备往往存在功能多、操作界面复杂、参数设置繁琐的特点实验课堂上，授课教师在讲解仪器使用方法时为了把问题简单化一般会直奔主题，实验参数也往往根据实验内容已经设定好，这样会导致学生对一台大型仪器设备的功能和使用过程了解很粗浅，使用过程中“照葫芦画瓢”。没有机会对仪器设备进行较深入的了解，限制了学生学习内容的广度和深度。3）仪器分析化学实验课程在许多高校都存在着仪器设备少、学生多的共性问题，受客观条件所限，所开设的实验项目往往是多人一组共同完成由于学生的主观能动性、学习态度、个人能力之间的差异，每个学生的预习情况和实验参与度有较大的差别，而实验数据却是共享的。因

· 68 ·实验科学与技术第18卷　此，如何了解学生的预习情况、如何让所有学生参与课堂互动、如何公正地评判每个学生的实验成绩是摆在传统教学模式前的一道难题。4）为提高资源的使用效益，使学生的实践动手能力得到进一步的锻炼，仪器分析实验所使用的仪器设备要实行开放式管理学生在进行大学生创新项目、大学生科研训练计划项目（SRT）、毕业论文（设计）或者参与教师的科研课题时，可根据需要向实验中心预约使用仪器设备。但大型仪器设备的使用与维护与开放实验室存在着一定的矛盾：仪器运行维护费用高而学生操作生疏易损坏仪器，仪器设备管理人员没有时间和精力去对使用设备的所有学生进行培训和过程监督。3 微信平台在仪器分析实验教学中的实践应用探索针对仪器分析化学实验教学及仪器设备使用过程中存在的问题，我们尝试在教学和服务过程中引入微信平台的“雨课堂”和公众号，基于移动信息技术来改良传统的教学模式、教育服务供给方式，充分利用“雨课堂”和公众号所具有的强大功能，探索出了适合移动时代实验教学的有效方式和途径，如图 1所示。微信雨课堂公众号课前预习大型仪器设备功能介绍、操作规程、预习效果检查注意事项仪器设备操作扫描二维码，查阅仪器设备详细操作实验结果实时反馈步骤和测试过程① 提高仪器分析实验教学效果② 增强学生大型仪器设备实操能力③ 提高大型仪器设备使用效率④ 保障仪器设备正常运行图 1 基于微信平台的仪器分析实验教学模式图 3.1 基于“雨课堂”进行仪器分析实验课程教学组织根据仪器分析实验内容制作手机版的课件，其主要的作用是代替传统的学生手抄简写实验讲义的预习方式，通过课件便于任课教师突出重点，介绍仪器设备的功能，明确决定实验成败或者影响数据准确性的关键步骤或环节，强调实验安全操作注意事项，提高学生的预习效率和效果。每个实验项目制作一个实验教学（预习）课件，内容简洁、条理清晰、重点突出。形式上包括：实验目的、仪器设备介绍及实验原理、实验步骤、完成实验的关键、实验安全操作提示、预习测试题、仪器设备操作规程（二维码链接）。基于微信“雨课堂”定期推送实验教学课件，跟踪掌握每位学生的实验项目课件预习进度，习题的正确率，了解学生对课件中哪些环节不懂，根据反馈情况有针对性地进行教学讲解或答疑，既可以线上作答，也可以在实验课堂上进行统一答复或者结合仪器进行着重地讲解，做到教学有的放矢。“雨课堂”教师手机端可以自动统计出每位学生的预习情况及答题情况，可将此作为实验成绩中预习成绩部分的评判依据；对于预习过程中反馈的共性问题或者错误率较高的习题，在实验课堂上结合大型仪器操作，进一步强化基本原理的学习，颠覆了以往重点讲述仪器操作的授课模式。以仪器分析实验“原子吸收法测定天然水中镁的含量”为例，教师通过“雨课堂”发布预习课件，课件中含有4道预习效果测试题，学生在完成预习后进行作答。图2中显示了一个教学班的答题情况，其中第3题的正确率为70%，点击“查看”第3题，则显示该题的内容及正确答案，教师还可以继续追踪是哪几位同学选择了错误的答案，从而在实验内容讲解时可以做到有的放矢。从学生的角度，必须在教师设置的截止时间之前进行认真预习，并完成预习习题，在压力下提高了预习质量；学生通过阅读、学习图文并茂的仪器操作规程，基本可以独立操作仪器完成实验，其主观能动性被调动起来，面对第一次使用的大型仪器不再缩手缩脚；实验结束后，实验结果需即时通过“雨课堂”反馈给老师，作为成绩

　第6期张　坤，等：基于微信平台的仪器分析实验教学改革研究· 69 · 评定的一项重要指标，提高了学生对于整个实验过程的重视程度和自我要求。 图 2 原子吸收法测定天然水中镁含量实验−“雨课堂”截图 3.2 设立微信公众号对实践、实验教学给予信息化支撑专业实验教学是化学实验中心的重要任务之一。实验室管理、实验室安全知识教育、大型仪器设备的运行和使用等内容都和实验教学息息相关，但又无法在实验教学课堂上系统地体现，因此建立一个微信公众号，用于推送实验室管理规定、实验室安全教育知识和大型仪器设备操作规程等实验教学辅助信息，将给予实验教学活动以很好的信息化支撑。公众号内容设置并不拘限于仪器分析实验教学，内容拓展至实验室管理、实验室安全和大型仪器设备操作，除了服务实验教学，还可以服务各类科研创新研究。教师和学生均可通过扫描张贴于各实验室的二维码关注该微信公众号，随时获取微信公众号上的内容和信息。微信公众号一级目录设置实验管理、实验安全、仪器设备3项，如图3所示。仪器设备是所提供信息服务中的一项重要内容，按照仪器设备的类别二级目录分别设置分子光谱、原子光谱、色谱仪器、材料测试表征、电化学仪器，对应目录下各种大型仪器操作规程尽可能做到图文并茂，包含了仪器的规格、型号、功能以及详细的操作顺序、参数设置、注意事项等。实验室规则实验中心管理规定实验管理实验人员岗位职责实验教师岗位职责实验室开放管理山东农业意外事故处理办法大学化学实验室三废处理办法实验中心实验安全危化品安全管理微公众信号实验室安全教学课课件实验室开放管理分子光谱仪器设备原子光谱材料测试表征电化学图 3 微信公众号目录及内容设置 进行SRT的本科生、进行毕业实验设计的本科生和从事科研活动的研究生需要自行使用某台仪器时，也可以方便、快捷地学习和回顾仪器操作方法，避免因错误操作而造成仪器损坏。总而言之，利用微信公众号的功能，让有操作需要的人员“按图索骥”，简单、快捷地获取仪器设备的操作规程，满足“人人皆学、处处能学、时时可学”的移动学习需求。仪器设备的使用是仪器分析实验课程预习内容的一个重要方面。在“雨课堂”预习课件中附上微信公众号的二维码，教师要求学生既预习课件基本实验理论内容也要预习实验内容所对应的大型仪器设备的操作规程，要求做到在充分预习操作规程的情况下能够独立完成整个实验内容，有利于保障实验中仪器实操的顺利进行，培养了学生独立学习独立操作的能力。4 结束语针对仪器分析实验课程教学过程以及大型仪器设备使用管理方面存在的问题，利用微信公众号和“雨课堂”构建了新型的仪器分析实验教学模式和仪器使用服务模式。雨课堂用于实验教学预习课件的发布和学习情况反馈；微信公众号用于实验室管理、仪器设备使用等相关内容的宣传和推送，两者相互补充。该模式是对实验教学一种有力的信息支撑，便于学生方便快捷地获取学习内容；便于教师掌握学生的学习状态和与学生

· 70 ·实验科学与技术第18卷　教学改革[J]. 安徽农学通报, 2016, 22(11): 169-170.进行沟通交流，模式通用性强，促进了移动信息技术与仪器分析实验课程教学深度融合，为充分利用现代移动信息技术开展实验教学方法改革进行了探索与实践。在后续的工作中，将对基于微信平台的实验教学模式进行总结、改进，推进其他实验课程教学的改革，全面提高实验教学的教学效果。参 考 文 献［1］郑万挺, 胡震寰, 白宝钢. 基于手机微信的实验教学［6］肖沛, 林季资, 赵越, 等. 微信公众平台辅助大学物理实验教学的实践与思考[J]. 物理通报, 2018, 37(3): 79−80.［7］汪顺义, 宋萍. 微信在大学有机化学实验教学中的应用探索[J]. 科教文汇, 2014(22): 48-49.［8］吴品昌, 史锐, 方德宇, 等. 基于微信平台的无机化学实验课堂教学研究[J]. 中国教育技术装备, 2019(16):108−110.［9］胡庆贤, 王晓丽, 陈洪美, 等. “雨课堂”在典型工程材料课程实验教学中的应用探索[J]. 中国现代教育装备, 2018, 287(7):101-102.［10］吕俏, 张智. 雨课堂在大学物理实验教学中的应用[J].资源推广平台构建[J]. 微型机与应用, 2016, 35(8):82−85.［2］余泰, 李同明, 李莉, 等. 基于微信公众号的高校仪器中国信息技术教育, 2017(5): 96−98.［11］冯艳斐. 雨课堂在有机化学实验教学中的应用共享平台构建[J]. 实验室研究与探索, 2018(12): 292−295.［3］李铭, 杨萌, 黄秀, 等. 基于微信公众平台构建仪器设备探究[J]. 广东化工, 2018, 45(7): 266−267.［12］郑新, 肖朵朵. 应用型人才培养背景下基于雨课堂的有共享服务的“微实验室”[J]. 实验技术与管理, 2017,34(12): 263−269.［4］林月绪, 林榕光. 基于微信公众号的化学实验辅助教学机化学实验教学改革的研究与实践[J]. 山东化工,2018, 47(19): 175177.［13］周丽景, 于湛, 孙晓颖. 雨课堂在分析化学实验教学中平台构建[J]. 化学工程与装备, 2017(10): 313-314.［5］王长宝, 杨洪升,王仲, 等. 基于微信平台的植物学实验的探索应用[J]. 广东化工, 2019, 46(5): 237−238.编辑　张俊 （上接第60页）参 考 文 献［1］王镜岩, 朱圣庚, 徐长法. 生物化学教程[M]. 北京: 高955.［11］吴少辉, 巫秀美, 张成桂, 等. SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳4种染色方法的比较研究[J]. 安徽农业科学, 2012,40(10): 5763−5764.［12］LAWRENCE A M, BESIR H. Staining of protein in gels等教育出版社, 2008.［2］辛广伟, 孟世勇. 多元培养——生物学实验教学改革之with coomassie G-250 without organic solvent and acet-ic acid[J]. Journal of Visualized Experiments, 2009(30):1350.［13］吴远双, 宋玉竹. 一种考马斯亮蓝G-250快速染色法在思考[J]. 实验室研究与探索, 2018, 37(11): 161−164.［3］宋智勇, 涂敏, 崔鸿. 生物科学专业实验课教学模式及评价体系思考[J]. 中国大学教育, 2011(1): 80−81.［4］陈美恩, 刘恩廷, 陈鹏. 全球生物产业发展主要模式及SDS-PAGE中的应用[J]. 光谱实验室, 2013, 30(6): 3109−3113.［14］鄢茹辉. 蛋黄生物活性成分分离及功能特性研究[D].对我国的启示[J]. 未来与发展, 2015(1): 27−29.［5］朱梦冰, 刘晶如, 杨燕, 等. 应用型创新人才培养实践教学改革[J]. 实验室研究与探索, 2016, 35(7): 186−189.［6］熊泽本. 创新、开放性物理实践教学体系的构建[J].无锡: 江南大学, 2009.［15］李亚琴, 吴守一, 马海乐. 利用乙醇萃取卵黄油的试验实验科学与技术, 2013, 11(3): 67−70.［7］阮景军 , 田山君 , 徐如宏, 等. 基因工程实验模块化教研究[J]. 江苏理工大学学报(自然科学版), 2000, 21(2):31−32.［16］WU Y S, SONG Y Z, Han Q Q, et al. Progressive re-学改革初探[J]. 实验科学与技术, 2019, 17(1): 60−62.［8］冯建跃, 赵建新, 郝云忱. 高校实验室安全与环保论文选编[M]. 北京: 中国轻工业出版社, 2019.［9］胡晓倩, 陈来同, 赵健. SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳染色form on teaching of biology-related experimentalcourses[C]. Shenzhen: 2019 International Conferenceon Education, Management, Economics and Humanities,2019.方法[J]. 中国生化药物杂志, 2011, 32(2): 128−130.［10］张瑶, 刘芳, 张页. 一种改良的蛋白质电泳考马斯亮蓝G-250染色方法[J]. 基础医学与临床, 2012, 32(8): 953−编辑　张莉