广东化工2021年第1期· 238 · www.gdchem 第48卷总第435期基于疫情下寓教于乐、立体构建线上《环境仪器分析》理论课程及其仿真实验策略李衍亮1，胡俊杰1*，陈洪伟1，柳鹏1，张优1，陈灵晶1，廖建波2
(1．东莞理工学院生态环境与建筑工程学院，广东东莞523808；2．东莞理工学院生态环境工程技术研发中心，广东东莞523808) [摘要]受2020年新冠肺炎疫情的影响，社会活动基本停滞，高等学校教学活动被迫转移到线上进行，如何化危为机，推动《环境仪器分
析》课程混合式教学改革，力保线上教学质量是本课程教学团队面临的现实问题。本文主要基于新冠疫情和热搜问题案例入手，融入课程思政，结合线上教学课前、课中和课后不同手段培养学生的学习兴趣、激发自主学习能力和引导其审辨思维能力。
[关键词]环境仪器分析；新冠肺炎疫情；线上教学；仿真实验
[中图分类号]G4 [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2021)01-0238-02
Based on the Line of Fun Education and Stereo Construction “Environmental Instrument Analysis” and its Simulation Experiment Strategy under the
Epidemic Situationqq怎么戳一戳
Li Yanliang1, Hu Junjie1*, Chen Hongwei1, Liu Peng1, Zhang You1, Chen Lingjing1, Liao Jianbo2
(1. School of Environment and Civil Engineering, Dongguan University of Technology, Dongguan 523808；
2. Research center for eco-environmental engineering, Dongguan University of Technology, Dongguan 523808, China)
Abstract: Affected by the COVID-19 epidemic in 2020, social activities basically stagnant, and university teaching activities were forced to move online. How to turn the crisis into opportunity, promote the mixed teaching reform of Environmental Instrument Analysis, and ensure the quality of online teaching is the practical problem facing the teaching team. Based on the COVID-19 epidemic and hot search cases, this paper integrates curriculum thinking and politics, and combines different means of online teaching before, during and after class to cultivate students' learning interest, stimulate their independent learning ability and guide their critical thinking ability.
Keywords: environmental instrumental analysis；COVID-19 epidemic；online teaching；simulation experiment
自2020年1月爆发的新型冠状病毒肺炎疫情以来，我国面临着前所未有的挑战，整个社会活动像被按下时间停止器，而从幼儿园、小学、中学到高等院校各级教育教学活动，因为人员密集和流动性强，被首当其冲暂缓开展活动。在教育部“停课不停教，停课不停学”的要求和指导下，2月4日，广东省教育厅防控新型冠状病毒感染的肺炎疫情工作领导小组发布《关于加强疫情防控期间中小学教育教学管理工作的通知》，通知虽然没有对高等院校做出明确规定，但是笔者所在高校东莞理工学院迅速做出响应，以校内开展多年的优学院网上资源平台为基础，鼓励各二级教学单位充分利用信息化技术、网络资源和平台，开展网络教学和线上辅导，保证疫情防控期间教学进度和教学质量[1]。如何构建与线下课堂等效的线上网络教学是《环境仪器分析》课程团队面临的课题，通知下发伊始，我们课程团队就开始思考如何开展网络授课，以更好地提高学生网络听课的积极性和师生互动性。
1 《环境仪器分析》疫情下教学现状
《环境仪器分析》作为环境工程专业一门理论与实践并重的专业基础课，疫情期间线上授课覆盖我学院环境工程专业5个班级近160人(其中计划卓越班28人)。另外有十几位环境工程研究生作为旁听生。《环境仪器分析》课程总学时54学时，其中包括课内实验18个学时，课程教学目的是使学生掌握现代分析仪器的理论基础、仪器的基本结构、重要分析条件的选择、主要的分析方法、数据处理及其分析结果表达。
为了能顺利与学生建立快速有效的沟通，课程团队以企业为直播和信息传递平台，建立5个班级的企业。所有教学过程相关的通知都在班发布，同时优学院平台上制作的录播课件和教学资源可作为第二方案，以防止上课直播时网络拥堵等意外造成学生无法学习。直播平台支持公开直播方式(可回放，并可制作成教学资源)，后期还可辐射覆盖校内外的环境工程及其它相关专业的《仪器分析》或类似课程，进行在线或线上线下混合式教学。
2 《环境仪器分析》线上教学策略
疫情下全民网课，点名、投票、在线测验等网课必备手段虽能短暂提升学生注意力，但学生均为被动式，要使学生由被动转为主动式学习还是要回归到授课内容上，也就是学生真正感兴趣你的教学内容和方式上。为此，针对《环境仪器分析》这门课的特点，我主要从以下多维立体设计寓教于乐的网络课堂以吸引同学们对仪器分析原理和方法运用的兴趣。
2.1 专业教学资源分班制定，制定网课教案
我校环境工程专业普通班和卓越班在才培养方案上有所不同，卓越班更加注重培养具备实践能力的环境工程技术卓越工程师人才。所以在课前，我们为环境工程专业普通班和卓越计划班制作了两套优学院录播课件和相应教学资源，制订每节网课教案，列出准确的直播流程、互动话题和时间安排，保证高效课堂管理；课中，以企业或优学院直播+线上实时互动+企业语音连麦互动。《环境仪器
分析》课程在我校生态环境与建筑工程学院3月份做的“线上教学情况调研暨最受学生喜爱教师及课程”问卷调查统计中，被评选为最受学生喜欢的三门课程之一。
2.2 热播剧做为教学案例，寓教于乐，寄娱于学
针对网课学生注意力不集中问题，间歇播放一些热播剧片段，比如刑侦剧在侦破过程中出现的各种先进仪器工具，引导学生出剧中仪器设备及分析方法，讨论专业问题和BUG。如在学生听课注意力开始下降时，播放热播剧《法证先锋4》中凶杀现场采集样品过程、样品带回实验室预处理和仪器分析过程的片段做为教学案例，视频仅仅5分钟，但是节奏紧张生动，学生仿佛置身于凶案现场参与侦破案件，精力顿时集中。5分钟后暂停让学生指出剧中出现的各种仪器设备，讨论非常热烈，学生发现紫外灯、离心机、HPLC-MS、DNA测序仪等，令人意外的是有同学还以专业角度发现穿帮镜头，如在做样品上机测试的时候步骤不对。
[收稿日期] 2020-11-01
[基金项目] 东莞理工学院水污染控制与修复研究团队项目(TDYB2019005)；东莞市社会科技发展(重点)项目(2019507140204)；东莞理工学院2019年度校级质量工程项目(201902004、201902035)；广东省教育厅项目(粤教高函[2018]179号、2020年度省质量工程项目、2020年研究生教育创新计划项目)
老年人活动[作者简介] 李衍亮(1982-)，男，广东汕头，副教授/院长助理、系主任，博士，主要从事污染物环境行为研究和环境治理。
*为通讯作者：胡俊杰(1984-)，男，湖北武汉，讲师，博士，主要从事环境监测与环境健康研究。
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2.3 发现日常案例，融入课程思政
结合当前网络热搜问题，优学院课程板块上发布讨论帖子，引发同学们课前共同讨论，然后线上直播再针对同学们的热烈讨论做分析、总结，比如当时孙杨被禁赛事件已经是网络第一热搜话题，舆论的焦点一致在于孙杨暴力抗检上，于是当天在课程主页上发布关于兴奋剂样品采样和检测方法如何做到有效、可信，引导同学们把关注点放到样品规范采集和方法检测上。同学们通过文献查阅和学习纷纷回复各种分析检测方法，也有同学留言说明为什么尿检需要A 瓶和B 瓶，为什么孙杨的样品已经不能使用。2月23号，各大媒体都报道一个事件，就是终于侦破28年前南京医科大学女大学生被杀案(DNA 检测破案)，于是在第二天的在线课堂上，我以仪器分析在该案件中侦破所起到的重大作用，做了一节专题，介绍了几个高校著名的刑事案件，引导学生遵纪守法，并利用所学专业知识将来服务社会。这几个发生在高校同学们之间的真实案例分别是：(1)1992年南京医科大学林伶案：DNA 测定，已侦破；
(2)1994年清华大学朱令投毒案：铊，待侦破；(3)2013年复旦大学黄洋投毒案：N-二甲基亚硝胺，已侦破。通过分析案件，学生们对大学生集体生活都有一些感触，平常也比较关心这种身边的事件，纷纷表示学好这门课对这些案件侦破的重要作用。最后，同学们也都明白一个真理：干坏事一定会留下痕迹，有痕迹一定有方法和仪器能识别分析，也许现在的科技手段无法侦破，未来一定有新技术新仪器能够帮助破案。 2.4 新冠疫情无情，仪器分析来助
针对当前国家疫情形势，结合课程《红外光谱分析》章节，在讲原理和红外光谱仪器构造之前，让同学们举例说明日常生活中的一些使用到红外功能的例子，学生脑洞大开，各种生活案例五花八门，也有同学讲到当前紧缺的额温的工作原理为红外，之后同学们热烈讨论，而我继续抛出一个问题：额温测量体温的精度如何保证？当他们自由讨论出结果后，我继续问：5G 红外热成像测体温在工作原理和仪器要求上与额温的区别？这有效
地激发他们对现有知识和未知仪器原理和方法的兴趣，于是他们更加主动去查阅资料来获取答案。
疫情严重期，有些同学不理解为何初期会出现医院新冠检测不了或检测滞后，我以新冠病毒3种当前检测方法为例：(1)蛋白检测ELISA 法：IgM/IgG 抗体检测试剂盒；(2)核酸检测RT-PCR 法：核酸提取，qPCR ；(3)高通量测序NGS ：全面的基因组检测技术，分别介绍他们的优缺点和仪器分析原理，引导学生对未来仪器及分析方法发展趋势讨论，学生现学现用，印象深刻。在讲仪器分析发展史
的时候，也结合当时疫情检测不足现状，CT 在当时做为新冠病毒检测的补充手段，可以缓解核酸检测需要等候的弊端，进一步启发学生，未来人工智能AI 技术的发展可能引领仪器分析发生翻天覆地的变化，如“腾讯觅影”AI 专用CT 设备部署的湖北最大方舱医院来助力秒级识别新冠肺炎，全过程无需人工操作，几秒可分析出结果。
2.5 以学生为中心，全过程知识链条
课程团队定期开展线上教学研讨会，互相分享当天网课心得体会，结合学生问卷调查结果，及时调整课程团队教学手段和策
略。课前在优学院平台发布精选讨论话题，如“现代仪器分析方法及未来趋势探析”、“质谱技术在疫苗研制中的应用”、“孙杨抗检遭禁赛事件讨论”等，同学们通过讨论帖留言发表看法和观点，在第二天上课时对教学内容可以有的放矢，老师根据留言情况再做点评，加深印象。总共发布15个讨论帖，每个讨论帖至少都有一百多回复，学生参与度高，在四大名捕(谱)、额温原理、新型冠症状病毒的检测、犯罪现场取证分析解释等激发学生发散思维，踊跃参与，课中5分钟让学生体验直播当网红，教师和同学点评。课后作业，特别以思维导图归纳知识点和逻辑关系充分引导学生清晰全面的掌握重难点，课程团队定时讨论教案和教学反思。归纳起来有以下几点好处：(1)课前讨论和预习-培养学生课程兴趣；(2)课中学生连麦直播-引发学生思考与讨论；(3)课后思维导图作业-激发创造力和知识巩固(图1)。
图1 学生手绘思维导图作业
Fig.1 Student hand-drawn mind map assignment
2.6 计算机模拟(仿真)教学
随着仿真技术、网络技术和计算机硬件的发展，虚拟仿真技术已经悄无声息来到我们的学习和生活中[2]。在计算机软件的辅助下，虚拟仿真技术不仅可以模拟出人们在感官上真实的仪器图像和实验室环境，甚至可以与电脑前的操作人进行交流和互动，具有沉浸性、逼真性、全程可控性等特点[3]。这样的优点可以使实验场地和实验设备有限的高校也能满足所有学生实验操作的需求，也无需在时间和空间上受到限制，操作步骤错误无需从头开始和设备调试，大大缩减时间，使学生更容易地沉浸在课程学习中[3-4]。本课程包含仪器理论知识和实验操作应用，针对学生由于疫情无法进实验室实操，通过欧倍尔云课堂线上仿真系统(任课老师和所有学生均有独立账号)和东方仿真教学软件结合，使学生通过在家里使用电脑即可进行多种仪器分析实验的仿真操作，教师通过视频会议实时掌握学生实验进程并给予指导。
3 结语
总之，在疫情期间所有课程都是线上教学情况下，在没有切实有效课堂监督和面对面互动下，要学生
在网络另一端听你填鸭式讲两节课几乎不可能，只有想方设法让他们主动把你的网课当成“娱乐”项目，教师与学生在整个教学和评价过程中全参与，学生学以致用，那么“主播”和“粉丝”就皆大欢喜了。
三八妇女节祝福语简短参考文献
[1]教育部应对新型冠状病毒感染肺炎疫情工作领导小组办公室关于在疫情防控期间做好普通高等学校在线教学组织与管理工作的指导意见．[2020-02-04]．v/srcsite/A08/s7056/202002/t20200205_418138.html ．
童蕾的老公(下转第246页)
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而引出观点：微小故障对系统可造成重大影响，依赖经验判断故障的方法存在局限性，FMECA方法的先进性。在此过程中结合我国航天发展史、北斗全球系统和长征系列火箭情况，展开FMECA方法发展史的介绍。将局部故障导致系统灾难的问题融入课堂教学情境中，通过国内外实例分析，树立实事求是的价值观和方法论，提升学生的爱国热情与民族使命，培养学生的社会责任感和使命感。
3 融入课程思政的研讨式教学
3.1 研讨式教学
研讨式教学是以解决问题为中心的教学方式。通过由教师创设问题情境，师生共同查资料，研究、讨论、实践、探索，提出解决问题方法，在此过程中学生掌握知识和技能。研讨式教学的关键在于变组织教学为讨论讲解，借助师生相互讨论，让学生自主获取知识、到解决问题有效可行的办法。《工业安全》课程涉及众多定性、定量分析计算方法和不同应用领域，传统课堂上很难做到讲深讲透讲全。通过研讨式教学，有助于创设一种开放的情景，使学生围绕主题主动搜索信息，探索方法，寻解决问题新思路，从而提高学习主动性、激发潜在探索精神和不畏艰难的勇气。
3.2 研讨式教学实例
在工业安全评价章节授课时，教师结合近年发生的化工行业重大生产安全事故进行基于翻转课堂的研讨式教学。在课前教学环节，学生完成自主学习，收集相关数据资料，确定事故发生概率和暴露危险环境频率值，结合事故造成的环境污染程度、设备财产损失情况、人员伤害程度和职业病情况，计算事故后果危害性分值，评定事故危险等级，做出安全评价报告书；在课堂讨论教学环节，引导学生组间相互设问，开展辩论式回答，基于纠错奖励机制，鼓励学生自主发现问题和解决问题；在课后思考教学环节，教师和学生共同总结和展望，分析不足之处，提出改进措施，强调实事求是，团结合作，不畏艰难，积极向上，从而培养学生安全生产意识，提升安全素养，提高学生理论与应用水平。
在学习FMECA方法及具体实施时应注意的问题时，引入某型号起重机故障案例，通过视频和相关图片，使得学生对起重机故障问题有直观的认识，然后让学生分组讨论分析如下问题：
(1)造成起重机故障的类型有哪些？归属哪类故障模式？
(2)危险程度属于哪个层次？
(3)故障发生概率属于哪一层次？
(4)谁该对此次事故负责？
在此过程中，提示学生发散思维，本着实事求是的原则展开分析。
FMECA分析方法引入介绍过程中，学生对上述美国挑战者号事故案例和我国航空航天发展情况案例产生了浓厚的兴趣，有同学感叹我国航空航天事业发展的高度，也有同学提到航空航天事业的发展的背后是国家强大的经济实力，在发言分析中提升了对国家发展和民族振兴的自豪感。在起重机故障案例分析环节，经过讨论和老师引导，学生从多角度将上述4个问题进行发散性的探讨分析，同时理解了判断事故危险度不仅要考虑事故后果严重程度，同时应该结合事故发生概率，做到全面分析；不仅可以从现成资料入手，更应主动搜集数据资料，实事求是，发现事情背后的真相；也体会了“谁设计、谁分析、谁负责”的FMECA 原则，明确了“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针，也进一步提升了学生的社会责任感和使命感。
4 结束语
课程思政是教育理念和教学实践共同作用的产物，思想政治教育有机融入专业课教育，是深化专业课教学改革的重要任务。本文以工业工程专业《工业安全》课程为例，基于案例教学和研讨式教学，探讨相应的融入课程思政的课程教学设计方法，使得把立德树人根本任务真正落实到每个教学环节里，实现思想政治教育与专业知识教育的有机统一。
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(上接第241页)
思考和探讨，对其进行了认真地改革，通过采用现场教学法、实物教学法、问题式教学法和研究性学习法等实现了教学方法的改革。实践表明，课程的改革大大提高了学生学习的效果、培养了学生研究性学习的能力和团队协作能力、提高了学生的自主创新意识。
参考文献
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