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基于微信的气相色谱实验教学模式改革

更新时间:2009-03-28

气相色谱分析实验是仪器分析实验的一门重要课程,但以往的教学中存在较多问题。首先,学生学习兴趣不高。有的学生认为,他们毕业后从事气相色谱分析工作的机会很小,根本不用了解气相色谱仪,学不学好无所谓,实验应付一下就行了。因此,学生学习不主动,投入的时间少,实验前进行预习的学生不到30%。由于对实验原理了解得不深,理论与实践脱节,理论不能很好地指导实践,导致在实验过程中,只有小部分学生对实验的可行性和每步实验后可能出现的现象和结果有一定的预判,能边实验边思考。大部分学生自认为不用动脑筋,对着实验讲义照方抓药即可。也有学生则完全依赖于同组同学,整个实验过程中充当旁观者,学习效果甚微[1]。其次,现行实验课过多依附于理论教学,验证性、演示性的实验题目比例较大。在实验过程中,学生可以不动脑筋,只要按讲义要求的步骤去完成,都可以得到预期的实验结果。这种实验对学生掌握基本实验操作技能、进一步理解和记忆现有理论知识是相对有效的,但其创新点欠缺,难于调动学生的主动思维,不利于学生综合创新思维和动手能力的培养。验证性实验是最低层次的实验,实验教学的最根本目的是培养学生应用所掌握的知识去发现、分析和解决问题的能力,而这种能力的培养光靠验证性实验是无法实现的[2]。第三,长期以来,在高校里存在轻视实验管理和实验教学岗位的倾向,导致实验教师队伍比较薄弱,高层次人才匮乏,技术人员总量不足、结构不合理。实验教师在实验教学、科学研究、开发新的实验仪器设备等方面起着重要的作用,但目前实验教师的整体素质还存在着一定的不足[3]

随着移动互联时代的到来,微信交流的强大功能正在改变人们的交流方式。微信所具有的文字、图片、音频、视频交互功能使微信平台的教学功能得以实现,使移动互联时代移动学习、碎片学习、随时学习、重复学习成为可能。在本研究中,通过微信开展气相色谱实验的课前和课中教学改革取得了较好的成效。

1 微信沟通下的气相色谱实验教学方案

在气相色谱实验课开课之前,将相关资料通过微信发送给学生,使学生利用平时休息的零散时间来深入、系统学习气相色谱专业知识。学生通过反复观看微信手机教学视频,了解仪器的工作原理、结构和各部分的作用以及实验步骤、注意事项和仪器操作中的常见错误,并对实验过程中可能出现的小故障进行研判。这样,在实验课正式开课前,学生对整个仪器及实验有了全面、系统、完整的认知。在实验课进行中,实验技术人员实时手机录像学生实验操作过程并实时上传微信群,学生可以反复回看自己和他人的实验操作过程,既能加深印象又能找出自己和他人在实验操作过程中存在的不当之处并加以改正,同时还能增强学生的求知欲[4]

辽东学院化学工程学院气相色谱实验课开课时间是第六学期初,2014级有四个本科班级。在第五学期末(2016年12月1日),随机抽取B1403班为微信教学试验班,建立“气相微信群”,把学生寒假的空闲时间充分利用起来,每天晚上7点到7点30分进行气相色谱微信视频跟踪辅导。余下B1401、B1402、B1404为试验对照班,仍然采用传统的仪器分析实验教学法进行气相色谱实验教学。

1.1 基于微信的气相色谱实验的课前预习

(1) 在仪器分析实验课开课前3个半月,即2016年12月1日起,实验技术人员把提前录制好的气相色谱实验相关的音频、视频、文字、图片发到微信群里,每周发两个教学视频,每个视频时长不超过5 min,内容包括:(1) 气相色谱仪工作原理;(2) 气相色谱仪构成;(3) 上分1002型气相色谱仪结构、各部分名称及作用;(4) 惠普5890Ⅱ型气相色谱仪结构、各部分名称及作用;(5) 皂膜流量计的使用方法; (6) 手动进样微量注射器的使用方法;(7)高压气体钢瓶的使用方法;(8) 色谱柱结构及作用;(9)FID检测器结构及作用;(10)气相色谱分析谱图的解读;(11) 气相色谱仪操作具体步骤;(12)气相色谱仪操作注意事项;(13) 气相色谱仪操作中常见错误。

在预习过程中,实验技术人员既可“点对点”地单独与学生交流,掌握个体学生视频学习进程,又能“点对面”地鼓励学生在群里进行视频学习经验交流,同时解答学生预习中提出的问题。

(2) 在仪器分析实验课开课前1个半月,即2017年2月20日,实验技术人员通过微信提出以下实际问题,让学生自己判断问题所在并找出解决问题的方法。在这一过程中实验技术人员不给答案,一切全由学生自己思考,经过1个月时间的反复微信讨论后,于2017年3月20日止。每位同学都要通过微信独立回答的问题包括:

综上所述,三伏灸辨证分型联合西药治疗支气管哮喘患者,不仅提高了患者治疗效果,还改善了FEV1、FVC,值得推广。

①怎样判断FID检测器点火成功?

②FID检测器点不着火可能是什么原因?

一起案件,开庭两次,这种情况不多见,但也绝不少见。但是两次庭审之间,时间跨度达一年之久的,着实不多。这约一年的时间里,李凌所做的就是不厌其烦地翻看卷宗和整理证据,李凌说:“那段时间,我每天就是躺在床上了,脑子里都在回想案情,一想到有什么错漏,我就马上爬起来看卷宗。”

⑥色谱柱的温度高低对样品分析会有什么影响?

④分流进样与不能分流进样根据什么选择?

以“项目一:载气最佳流速的选择”为本次实验教学改革的实验项目。每次7名学生,先抽签组合,分成3个小组:第一小组和第二小组每组2人,第三小组3人。由实验技术人员手机录像每一个小组的实验过程,并同时上传微信群,这样,学生可以反复观看自己的仪器操作过程,查找在操作仪器过程中有无不当之处;如果存在问题,说明改正方法。实验过程中,学生可以申请重复操作,实验技术人员手机录像实时跟踪并实时上传微信群。

(1)沥青。选用辽河牌I—C级SBS改性沥青,属于PG70—28分级,基于《公路沥青路面施工技术要求规范》(JTG F40—2004)对其进行检测,其结果见表2。

③正常进样后不出峰可能是什么原因?

由实验指导教师和实验技术人员分别从以下5个方面对学生进行评价,评价等级为:优秀、良好、及格、不及格。最终成绩是实验指导教师和实验技术人员所给成绩的平均成绩。

(1) 第一组学生实验操作:由该组学生进样0.04μL丙酮纯样,并且同时进行数据采集,等待色谱仪输出丙酮纯样谱图,打印丙酮纯样谱图并详细讲述丙酮纯样谱图所包含的信息。等待输出基础信号平衡,由该组学生分别重复上述操作过程,分别进样0.04μL笨纯样和0.04μL甲笨纯样。由实验技术人员设置“正常进样后不出峰的仪器故障”,由该组学生做出逻辑推断。全体学生微信回看第一组学生实验操作手机视频,一起讨论视频中该组学生实验操作过程中有无不当之处,如果存在不当之处,提出改正方法。同时对该组同学图谱信息讲解加以评判。

(3) 在2017年3月1日新学期开学时,利用学生课余时间,分4次(每次7人)预约全班学生到实验室现场感受真实的气相色谱仪,每位学生现场讲解视频中所学到的知识及气相色谱仪操作过程中的常见错误,并且现场解答上一阶段预习中所提出的7个问题,进行预备实验操作。

1.2 基于微信的气相色谱实验课教学

⑤进样器的温度高低对样品分析会有什么影响?

具体实验过程如下。

⑦载气流速对样品分析会有什么影响?

授课时需要向学生讲授各软件层的功能与特点,通过实例讲解让学生认识到操作系统并不是嵌入式软件体系中的必需层次,引导学生根据嵌入式系统的软件体系结构对软件设计分层和分块。重视嵌入式汇编语言的教学内容,强调汇编语言在执行效率和时序性方面具有不可取代的优势。在驱动程序编写教学内容方面,通过一些驱动小例程,让学生建立起通过“软件”控制“硬件”的概念,如在课堂上给学生演示通过对GPIO相关寄存器进行配置并控制I/O口点亮、熄灭LED的例程。必要的情况下,根据学情加入一些先导课程如数字逻辑、51单片机的复习内容,帮助学生理解嵌入式驱动程序与硬件的关联性。

(2)第二组学生实验操作:由该组同学将原载气压力值增加10 kPa,并重复第一组学生的实验操作。讲述增加载气压力后,丙酮纯样谱图、笨纯样谱图和甲笨纯样谱图之间的差别以及增加载气压力后丙酮纯样谱图、笨纯样谱图和甲笨纯样谱图与原压力下的丙酮纯样谱图、笨纯样谱图和甲笨纯样谱图之间的差别。由实验技术人员设置“仪器基础信号输出为0的仪器故障”的问题,由该组学生做出逻辑推断。

1.5 统计学方法 采用SPSS 20.0统计软件对结果进行统计,计数数据运用χ2检验,5年生存率采用Kaplan-Meier进行分析该二者表达对OC患者预后影响。

(3)第三组学生学生实验操作:由该组学生将原来载气压力值增加20 kPa,并重复第一组学生的实验操作。讲述调整载气压力后丙酮纯样谱图、笨纯样谱图和甲笨纯样谱图之间的差别以及调整载气压力后丙酮纯样谱图、笨纯样谱图和甲笨纯样谱图与原压力下的丙酮纯样谱图、笨纯样谱图和甲笨纯样谱图之间的差别。由实验技术人员设置“正常进笨与甲苯1∶1混合样后仪器仅仅输出一个峰值信号,此时仪器参数该做出怎样的调整”的问题,由该组学生做出逻辑推断。全体学生微信回看第三组学生实验操作手机视频。并对该组同学的操作以及图谱讲解加以评判。

全体学生微信回看第二组学生实验操作手机视频,并对该组同学的操作以及图谱讲解加以评判。

各组实验完成后,由实验教师现场征求3组学生意见,如果学生要求重做实验,实验教师会问清原因并现场安排重做实验。所有实验结束后,由实验教师对3组学生的实验做出总结,并由实验教师和实验技术人员为本次实验的3组学生打分。

2 结果与讨论

2.1 教学试验的评价方法

在现代高校教育中,注重大学生综合素质和创新能力的培养成为教育界的共识。高校在转变教学理念的同时,加强实践在教学中的比重,改进实验教学方式方法,对于提高学生综合素质和创新能力,具有重要意义[1-3]。广东技术师范学院自动化学院根据制定的人才培养方案,按照复合型、创新型、应用型人才培养目标,为培养电类创新型人才实施高素质教育,在教育的同时更加专注培养学生的实际动手能力、创新思维,不断研究与探索实验教学,建设新型的实验教学环境,提高学生的工程实践能力及综合素质。

(1)气相色谱仪工作原理及构成独自现场讲解的熟练程度;

三是独特性。每一个舞蹈作品都有其特殊性,每一位舞者都有其独特性。在拉丁舞表演中,面部表情是根据不同的主题与角色特点表现出来的,欢快的舞蹈和悲伤的舞蹈,情感表现形式不同面部表情自然是有很大差异,因此不同的表演作品呈现出来的面部表情各不相同,不同舞者的表现形式也有所不同。舞者通过面部表情变化表达舞蹈中的情感变化,在一些特定的场景中舞者做出特定面部表情,一定程度上塑造了人物的形象,如在拉丁舞表演《七十二房客》中,包租婆的形象让人记忆犹新,她的一颦一笑都让观众深深记住,这体现了作品的独特性,也体现了人物的独特性。

(2)仪器现场操作的整体熟练程度;

试验用磷矿渣取自江苏省连云港市一磷矿废弃地.将磷矿渣破碎、烘干、球磨后过200目筛备用.采用荷兰帕纳科公司的Axios Advanced 型X射线荧光光谱仪对磷矿渣进行化学分析,测得其主要化学成份如表2.

(3)对实验结果的预判、实验图谱准确解说的熟练程度;

(4)对实验过程中出现的小故障的因果推断及现场处置的能力;

(5)实验报告的完整性。

2.2 气相色谱实验教学效果对比

该轮实验教学的考核评价结果见表1。从表1中可以看出,微信教学试验班B1403班的各项考核评价结果都明显高于其他3个正常教学班,由此可见,基于微信的气相色谱实验教学改革的模式是可行的。通过微信平台的预习,学生在课前已经具备了独立完成气相色谱分析实验的能力。在实验教学过程中,学生通过反复观看自己的实验过程,能及时发现并纠正存在的错误,实验效果良好,学生发现问题、解决问题的能力也都有了提高。从课程的性质看,这种基于微信的气相色谱实验教学模式也适用于其他仪器分析实验课的教学。

 

表1 气相色谱实验课程改革效果统计表

  

教学班级 实验操作优秀率 解决实际问题能力优秀率 图谱分析的方法及准确率 实验报告优秀率B1401 B1402 B1403 B1404 31.2%32.3%67.1%31.7%29.5%28.1%66.3%30.0%39.0%41.5%71.4%42.2%33.8%34.0%78.9%33.6%

参考文献

[1]林月绪,林榕光.基于微信公众号的化学实验辅助教学平台构建 [J].化学工程与装备,2017(10) :309-310.

[2]张喜子,王宏伟.微信公众号在医学类基础化学实验教学中的应用探究 [J].教育教学论坛,2017(6):94-95.

[3]王宁,陈丽华.微课网络教学法在医学免疫学教学的应用探索 [J].基础医学教育,2017(9):703-705.

[4]李俐娟,唐旻.智能移动设备在生物化学实验教学中的应用探索 [J].基础医学教育,2017(6):462-466.

 
许天钧
《辽东学院学报(自然科学版)》2018年第02期文献

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