基于“卓越計(jì)劃”的化工專業(yè)儀器分析教學(xué)改革

教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”是貫徹落實(shí)《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》和《國(guó)家中長(zhǎng)期人才發(fā)展規(guī)劃綱要》的重大改革項(xiàng)目，也是促進(jìn)我國(guó)由工程教育大國(guó)邁向工程教育強(qiáng)國(guó)的重大舉措。該計(jì)劃旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，為國(guó)家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家和人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略服務(wù)。

化工與環(huán)境工程學(xué)院卓越班是我校開(kāi)展“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的試點(diǎn)專業(yè)。為實(shí)施“卓越計(jì)劃”，推進(jìn)工程教育改革創(chuàng)造良好的環(huán)境氛圍，對(duì)原有的一些課程改革已納入規(guī)劃。其中開(kāi)展化工卓越班儀器分析教學(xué)改革的研究，無(wú)疑會(huì)加速實(shí)施“卓越計(jì)劃”的步伐。近兩年來(lái)我連續(xù)承擔(dān)了化工卓越班儀器分析教學(xué)工作，深深感到為了更好地實(shí)施卓越計(jì)劃，現(xiàn)有的化工卓越班儀器分析教學(xué)模式和教學(xué)方法亟待改革。為此做了如下方面的嘗試和探索。

一改革理論教學(xué)模式

儀器分析化學(xué)的全部?jī)?nèi)容就是吸取當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的最新成就（包括化學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科的最新成就），利用物質(zhì)的一切可以利用的性質(zhì)，建立表征測(cè)量的新方法和新技術(shù)，最大限度地在特定的時(shí)間與空間點(diǎn)或期間內(nèi)獲取物質(zhì)的信息。該課具有學(xué)科交叉性、集成創(chuàng)新性的特點(diǎn)，是一門實(shí)用性很強(qiáng)的科學(xué)。

我校儀器分析教學(xué)現(xiàn)狀：儀器分析這門課是給化工學(xué)院：化工、環(huán)境、高分子、石化專等專業(yè)。化學(xué)學(xué)院：應(yīng)化、精細(xì)、食品等專業(yè)大二學(xué)生開(kāi)設(shè)的一門基礎(chǔ)課，是建立在大一系統(tǒng)學(xué)習(xí)無(wú)機(jī)與分析化學(xué)課程內(nèi)容基礎(chǔ)上的一門課。課時(shí)36學(xué)時(shí)，其中包含實(shí)驗(yàn)課12學(xué)時(shí)，理論課24學(xué)時(shí)。

首先，課堂教學(xué)上，24學(xué)時(shí)完成這樣一門課的理論教學(xué)時(shí)間緊任務(wù)重，課上沒(méi)有時(shí)間復(fù)習(xí)已學(xué)過(guò)的內(nèi)容，老師在黑板上泛泛的講授儀器的原理-結(jié)構(gòu)-用途，與實(shí)際脫節(jié)，枯燥，針對(duì)性差，教學(xué)效果不好，如果學(xué)生課前不做充分預(yù)習(xí)，根本跟不上教學(xué)進(jìn)度，收效甚微，嚴(yán)重影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。課堂教學(xué)方法亟待改革。

1將教材內(nèi)容重新組合成四大教學(xué)體系

在課堂教學(xué)時(shí)每個(gè)體系按如下規(guī)律展開(kāi)：

分析原———儀器結(jié)構(gòu)———儀器原理———定性———定量———干擾及其消除方法———分析方法的建立及條件的選擇———應(yīng)用實(shí)例。

通過(guò)以上內(nèi)容重新組合強(qiáng)化了教學(xué)的規(guī)律性，加強(qiáng)了知識(shí)的系統(tǒng)性，使學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)易于掌握。

2強(qiáng)化導(dǎo)學(xué)式教學(xué)方法，以問(wèn)題促進(jìn)學(xué)習(xí)

課堂上首先提出問(wèn)題，帶著問(wèn)題展開(kāi)講解，做到目的性強(qiáng)、實(shí)用性強(qiáng)。設(shè)計(jì)問(wèn)題主要包括學(xué)習(xí)情境設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)策略設(shè)計(jì)、以及自主學(xué)習(xí)策略設(shè)計(jì)等。充分體現(xiàn)儀器分析這門課的實(shí)用性特點(diǎn)。

如：以信號(hào)的產(chǎn)生→測(cè)量→鑒別（去偽存真）為主線貫穿分析化學(xué)的教學(xué)提出問(wèn)題。

分析化學(xué)中的信號(hào)有哪些？信號(hào)的維度，一維，二維，多維？激勵(lì)信號(hào)與測(cè)量信號(hào)？信號(hào)的分辨率？信號(hào)的特征性？信號(hào)的靈敏度？

又如：講色譜分析法時(shí)，提出如下問(wèn)題，讓通過(guò)學(xué)習(xí)學(xué)生歸納總結(jié)。

氣態(tài)原子或離子（如何獲得？）；能量（如何提供？）；從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)（有何規(guī)律？）；波長(zhǎng)（由什么因素決定？）強(qiáng)度（如何測(cè)量？）；定性與定量分析（方法？）。

3不斷更新教學(xué)內(nèi)容，聯(lián)系實(shí)際，加強(qiáng)實(shí)例教學(xué)

時(shí)代在進(jìn)步，儀器在更新，原有的教材內(nèi)容如：儀器的型號(hào)、例題等已落后，教師應(yīng)不斷閱讀最近的國(guó)內(nèi)外期刊，以掌握學(xué)科的發(fā)展前沿與動(dòng)態(tài)、趨勢(shì)，并及時(shí)將其傳授給學(xué)生，向?qū)W生介紹儀器分析涌現(xiàn)出的新知識(shí)、新技術(shù)、新方法，把市場(chǎng)上最新的儀器介紹給學(xué)生，同時(shí)把每種儀器的發(fā)展趨勢(shì)作介紹，以增加學(xué)生的前瞻性意識(shí)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，真正做到授人以漁，增強(qiáng)學(xué)生獲取專業(yè)知識(shí)的興趣和能力。

在不斷更新教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)適當(dāng)引入當(dāng)前社會(huì)出現(xiàn)的實(shí)例進(jìn)行教學(xué)，讓學(xué)生嘗試解決實(shí)際問(wèn)題，提高學(xué)生綜合運(yùn)用分析化學(xué)知識(shí)的能力，在激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，增加了學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，學(xué)會(huì)用所學(xué)到的知識(shí)回報(bào)社會(huì)。

如：請(qǐng)同學(xué)查閱文獻(xiàn)找出測(cè)定三聚氰胺、毒膠囊鉻含量的方法、毒大米中鎘的檢驗(yàn)，石化行業(yè)油品中重金屬的分析檢驗(yàn)等實(shí)際問(wèn)題。

4布置課外查閱文獻(xiàn)的作業(yè)，提高自主學(xué)習(xí)能力，擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面

選擇與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的中英文當(dāng)代分析化學(xué)的科技文獻(xiàn)、教材片段，配備一定數(shù)量的閱讀思考題，作為閱讀理解課外作業(yè)，要求學(xué)生完成。如：布置同學(xué)查找有關(guān)液相色譜蒸發(fā)光散射檢測(cè)器的文獻(xiàn)，寫一篇少于1000字的知識(shí)介紹，內(nèi)容包括：（1）蒸發(fā)光散射檢測(cè)器的原理和構(gòu)造，（2）蒸發(fā)光散射檢測(cè)器的特點(diǎn)，（3）蒸發(fā)光散射檢測(cè)器應(yīng)用舉例。

讓同學(xué)通過(guò)查閱文獻(xiàn)了解更多前沿信息以擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面。

二加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，給卓越班學(xué)生創(chuàng)造更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)

1適當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)課時(shí)

化學(xué)學(xué)院基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心經(jīng)過(guò)近幾年的建設(shè)，用于教學(xué)的先進(jìn)儀器已逐年得到補(bǔ)充和完善，現(xiàn)有：高效液相色譜儀一臺(tái)、原子吸收儀兩臺(tái)、紅外光譜儀一臺(tái)、氣相色譜儀3臺(tái)，紫外分光光度儀5臺(tái)及20臺(tái)可見(jiàn)分光光度儀、20臺(tái)氟離子測(cè)定儀、及數(shù)臺(tái)酸度計(jì)等儀器。過(guò)去由于授課班級(jí)多，每班人數(shù)多（近50人），儀器少，只能開(kāi)設(shè)可見(jiàn)分光、氣相色譜、紫外分光和氟離子測(cè)定這四個(gè)儀器相對(duì)比較多的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。目前，化工卓越班每屆兩個(gè)班，每班30人左右。具有班級(jí)少，學(xué)生少的特點(diǎn)。對(duì)于新進(jìn)的先進(jìn)儀器如：高效液相、原子吸收、紅外光譜等具備了開(kāi)設(shè)條件，這些實(shí)驗(yàn)儀器先進(jìn)、應(yīng)用廣泛，對(duì)提升和培養(yǎng)學(xué)生分析測(cè)試技能將會(huì)有很大幫助。

2將多媒體教學(xué)引入儀器分析實(shí)驗(yàn)課

利用多媒體技術(shù)可將抽象概念具體化、靜態(tài)圖像動(dòng)態(tài)化、微觀模型宏觀化，在展示儀器構(gòu)造、工作原理的教學(xué)中大有用武之地。

我們將實(shí)驗(yàn)儀器操作拍成教學(xué)視頻。儀器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理用模擬系統(tǒng)展示給學(xué)生，用圖片或動(dòng)畫的形式將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、步驟、注意事項(xiàng)等做成ppt。

實(shí)驗(yàn)課上，教師首先用多媒體課件把實(shí)驗(yàn)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行講解，把儀器的結(jié)構(gòu)及操作方法用視頻的形式展示給學(xué)生，學(xué)生可以通過(guò)視頻課件將簡(jiǎn)單的、枯燥的儀器設(shè)備基本結(jié)構(gòu)、操作步驟轉(zhuǎn)化為更直觀、深刻的理解，以加速學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。

3增加認(rèn)知實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，將舊儀器拆開(kāi)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)展示及動(dòng)手安裝

每個(gè)實(shí)驗(yàn)室都有淘汰的儀器，為了充分利用其價(jià)值，我們把舊儀器拆開(kāi)，把每個(gè)部件貼上標(biāo)簽，墻上貼上結(jié)構(gòu)示意圖，學(xué)生對(duì)照結(jié)構(gòu)示意圖邊看儀器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使學(xué)生能很快的掌握了結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上然后再實(shí)際操作，以使實(shí)驗(yàn)課教學(xué)質(zhì)量得到明顯提升。

4讓同學(xué)參與大型儀器管理

基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)中心向東莞理工學(xué)院等兄弟院校學(xué)習(xí)建立了大型儀器三級(jí)管理制度，即：確定一名教授或博士負(fù)責(zé)儀器開(kāi)發(fā)和利用。確定一名實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員負(fù)責(zé)儀器的管理與使用。確定一名學(xué)生做日常維護(hù)和協(xié)助教師開(kāi)展綜合研究實(shí)驗(yàn)及相關(guān)的科研工作。

有計(jì)劃的讓部分卓越班學(xué)生參與大型儀器調(diào)試、管理工作，及協(xié)助老師進(jìn)行科研的工作當(dāng)老師的科研助理，給學(xué)生創(chuàng)造了更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)。

受聘學(xué)生通過(guò)參加此活動(dòng)，熟練地掌握了儀器的基本性能及應(yīng)用和簡(jiǎn)單調(diào)試，平時(shí)還能利用課余時(shí)間協(xié)助老師開(kāi)展科研活動(dòng)，同時(shí)也為同學(xué)參加一些競(jìng)賽或者挑戰(zhàn)杯等活動(dòng)創(chuàng)造了條件。

總之，通過(guò)對(duì)儀器分析教學(xué)模式的改革和探討，為進(jìn)一步深入開(kāi)展“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)收獲很多感受。

通過(guò)改革，使教學(xué)形式多樣化，包括：認(rèn)知、實(shí)驗(yàn)、講座、查閱文獻(xiàn)寫小論文等，加強(qiáng)了自主性和探索性學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。使學(xué)生感受到儀器分析課給了他們相當(dāng)大的思考空間，對(duì)儀器分析這門課有了新的認(rèn)識(shí)，從最初的嫌麻煩轉(zhuǎn)變到對(duì)上這門課的期待。使學(xué)生學(xué)習(xí)由被動(dòng)到主動(dòng)。很顯然從學(xué)習(xí)態(tài)度上發(fā)生了很大的變化。

通過(guò)改革，加強(qiáng)了動(dòng)手操作能力，強(qiáng)化學(xué)生的工程能力與創(chuàng)新能力，使基礎(chǔ)教學(xué)與應(yīng)用要求相聯(lián)系。努力做到學(xué)以致用。

通過(guò)改革，培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)地看問(wèn)題、想問(wèn)題；保持和發(fā)展好奇心與求知欲，形成敢于創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度。能使他們積極尋求解決問(wèn)題的方法。這種學(xué)習(xí)理念與我國(guó)卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃相吻合。

通過(guò)課改，使我們的教學(xué)具有前瞻意識(shí)，能夠逐步滿足培養(yǎng)能夠適應(yīng)和引領(lǐng)未來(lái)工程技術(shù)發(fā)展方向的工程師的需要。

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