“測試技術(shù)”課程教學(xué)模式創(chuàng)新探討

王娟+吳偉

[摘 要]“測試技術(shù)”是理工科各類專業(yè)中常設(shè)置的以實(shí)踐教學(xué)方式為主的專業(yè)基礎(chǔ)課程。河南理工大學(xué)地學(xué)類專業(yè)現(xiàn)有的“測試技術(shù)”教學(xué)方式是以課堂理論教學(xué)為主、實(shí)驗(yàn)教學(xué)為輔，學(xué)生消化課程內(nèi)容困難，教學(xué)效果不理想。本文擬從課程目標(biāo)定位、課時設(shè)置、教學(xué)方法及考核方式等4個方面進(jìn)行改革、創(chuàng)新嘗試，充分發(fā)揮利用專業(yè)相關(guān)各類別實(shí)驗(yàn)室的軟、硬件優(yōu)勢，提出增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時、增設(shè)課余開放實(shí)驗(yàn)等措施，改善實(shí)踐環(huán)節(jié)比重嚴(yán)重不足的狀況，把培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和實(shí)踐動手能力作為該課程的終極目標(biāo)。

[關(guān)鍵詞]測試技術(shù)；實(shí)踐教學(xué)；開放實(shí)驗(yàn)；教學(xué)模式

[中圖分類號] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）08-0044-03

“測試技術(shù)”是高校理工科專業(yè)常開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，以物質(zhì)組成、狀態(tài)和結(jié)構(gòu)的分析測試方法為主要授課內(nèi)容，具有科學(xué)前沿、技術(shù)含量高、實(shí)踐性強(qiáng)的課程特點(diǎn)。[1][2]

現(xiàn)代科技的不斷創(chuàng)新推動了分析測試技術(shù)的快速發(fā)展，各學(xué)科對現(xiàn)代分析測試技術(shù)的應(yīng)用日趨普遍。河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院擁有地質(zhì)工程、資源勘查工程、環(huán)境工程、水文與水資源工程等地學(xué)類專業(yè)，均開設(shè)測試技術(shù)類課程，課程名稱略有不同（“測試技術(shù)”或“現(xiàn)代測試技術(shù)”），各專業(yè)講授內(nèi)容也略有差異或側(cè)重。以地質(zhì)工程和資源勘查工程專業(yè)為例，由于近年來地質(zhì)學(xué)研究逐漸從定性向定量、從宏觀向微觀發(fā)展[3][4]，對于大型儀器的使用越來越多，因此指導(dǎo)學(xué)生掌握現(xiàn)代化的分析測試方法和實(shí)際操作技能，對于提高理工科學(xué)生的綜合素質(zhì)顯得非常必要。

一、課程教學(xué)現(xiàn)狀

以河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院為例，目前針對地質(zhì)工程和資源勘查工程專業(yè)開設(shè)的“測試技術(shù)”課程，主要內(nèi)容包括：X射線衍射分析法、電子顯微分析法、差熱分析法、光譜分析法和質(zhì)譜分析法。課時共設(shè)置32學(xué)時，其中實(shí)驗(yàn)課時僅6學(xué)時?！皽y試技術(shù)”本身是一門以實(shí)踐為主，注重培養(yǎng)學(xué)生動手能力并能解決實(shí)際科研問題的課程，課堂理論教學(xué)以講授分析方法、實(shí)驗(yàn)儀器的組成、測試原理與操作流程以及數(shù)據(jù)分析為主，這些內(nèi)容對接觸儀器較少的學(xué)生而言非常枯燥，學(xué)生對此難以真正消化理解。雖然有配套的實(shí)驗(yàn)課，但從近年來學(xué)生對理論教學(xué)為主、實(shí)驗(yàn)教學(xué)為輔的授課模式反饋來看，教學(xué)效果并不好。顯然，傳統(tǒng)的授課模式并不能適應(yīng)“測試技術(shù)”課程的目標(biāo)，無法達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生動手和動腦能力的培養(yǎng)目標(biāo)。另外，課程涉及的實(shí)驗(yàn)儀器一般都是大型貴重儀器，儀器數(shù)量不多，大部分儀器僅1臺，但是上課學(xué)生數(shù)量眾多，不可能達(dá)到人手一臺的標(biāo)準(zhǔn)，因此實(shí)驗(yàn)課多為實(shí)驗(yàn)教師演示、學(xué)生參觀的方式，學(xué)生真正能動手操作的機(jī)會很少，有一部分學(xué)生甚至連實(shí)驗(yàn)原理都沒有理解，更多的學(xué)生無法領(lǐng)會實(shí)驗(yàn)儀器的操作流程，更不用說儀器測試內(nèi)容的科學(xué)應(yīng)用。同時，“測試技術(shù)”課程的教學(xué)與實(shí)驗(yàn)課時配比不合理，實(shí)驗(yàn)課時太短，難以完成所有課程內(nèi)容的實(shí)踐。課程包含了五大類測試分析方法，其中僅光譜分析法就囊括了紅外光譜分析、原子吸收光譜分析、激光拉曼光譜分析等常用的分析方法，這些分析方法的操作性較強(qiáng)，需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的內(nèi)容很多。然而，目前課程設(shè)置的實(shí)驗(yàn)總課時僅有6學(xué)時，在這么短的時間內(nèi)對學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)的全過程培訓(xùn)是無法完成的，取而代之的是“演示式”實(shí)驗(yàn)，走馬觀花式的參觀性教學(xué)使學(xué)生難以消化課堂講授的內(nèi)容，達(dá)不到課程教學(xué)的目標(biāo)。

目前“課時短、授課與實(shí)驗(yàn)課時配比不合理、簡單演示式教學(xué)”等狀況與“提高理工科學(xué)生的動手能力和綜合素質(zhì)”的教學(xué)目標(biāo)背道而馳，教學(xué)效果很不理想。如何解決這一矛盾，使“測試技術(shù)”課程真正能夠引導(dǎo)學(xué)生掌握各種現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)，培養(yǎng)他們的動手能力和創(chuàng)新能力，已經(jīng)成為目前亟待探討并解決的一大難題。

二、課程體系創(chuàng)新改革

（一）課程目標(biāo)定位與課時設(shè)置

區(qū)別于其他專業(yè)基礎(chǔ)課程，“測試技術(shù)”課程重在實(shí)踐，更為強(qiáng)調(diào)學(xué)生獨(dú)立思考問題、解決問題以及動手實(shí)際操作能力的培養(yǎng)，其課程性質(zhì)應(yīng)偏重于實(shí)踐性，定位為實(shí)驗(yàn)課或課程設(shè)計(jì)更為合理，實(shí)驗(yàn)課可分為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)三大模塊。在課時不足的情況下，應(yīng)當(dāng)以“充分滿足基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，爭取綜合性實(shí)驗(yàn)，放開設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)”為原則，即將主要的課時配置在讓學(xué)生掌握基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)方法上，讓學(xué)生務(wù)必掌握最基本的實(shí)驗(yàn)技能；在授課時間允許的狀況下，少量開展綜合性實(shí)驗(yàn)，采用多種方法聯(lián)合使用解決實(shí)際科學(xué)問題的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生興趣并挖掘他們的創(chuàng)新潛力；由于時間限制，設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)不作為課內(nèi)授課內(nèi)容，但可以將課程學(xué)習(xí)拓展至大量的第二課堂科研實(shí)踐學(xué)習(xí)時間中去，在更大范圍內(nèi)形成“測試技術(shù)”課程學(xué)習(xí)體系。[5][6]

河南理工大學(xué)為有效利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，形成了一套豐富的第二課堂科研實(shí)踐體系，包括本科生開放實(shí)驗(yàn)計(jì)劃、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐計(jì)劃、“步步高”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)攀登計(jì)劃、“挑戰(zhàn)杯”等。很多學(xué)生通過這些計(jì)劃對“測試技術(shù)”進(jìn)行了更為深刻的認(rèn)識，尤其自2009年實(shí)施“大學(xué)生開放實(shí)驗(yàn)”項(xiàng)目以來，鼓勵大學(xué)生到相關(guān)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室通過申請和預(yù)約，自行設(shè)計(jì)、制訂實(shí)驗(yàn)方案，并實(shí)際操作儀器，因此開放實(shí)驗(yàn)可作為測試技術(shù)類課程學(xué)時不足的有效補(bǔ)充?！皽y試技術(shù)”課程應(yīng)當(dāng)把這些第二課堂計(jì)劃納入本課程體系的延伸環(huán)節(jié)，做好鋪墊和引導(dǎo)，為有興趣的學(xué)生進(jìn)入本課程更為深入的學(xué)習(xí)階段提供便利。

對于“測試技術(shù)”課程的學(xué)時設(shè)置，可適當(dāng)縮減理論授課學(xué)時，增加實(shí)驗(yàn)課學(xué)時。在32總學(xué)時不變的前提下，可嘗試將實(shí)驗(yàn)教學(xué)增加至20學(xué)時，以實(shí)驗(yàn)教學(xué)為主，理論教學(xué)為輔，按照實(shí)驗(yàn)教學(xué)自身規(guī)律組織教學(xué)，提高學(xué)生自學(xué)能力和動手能力，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，真正實(shí)現(xiàn)從“教師教”到“學(xué)生學(xué)”的主體轉(zhuǎn)換，最大限度發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。

（二）教學(xué)方法與手段改革

“測試技術(shù)”課程兼具理論性和實(shí)踐性，因此在課堂簡要講授測試方法原理、儀器結(jié)構(gòu)功能及操作、樣品選擇和制備基礎(chǔ)上，將課堂教學(xué)更多地轉(zhuǎn)移到實(shí)驗(yàn)室中，在教師演示后，學(xué)生分組協(xié)作，爭取讓每名學(xué)生都能參與儀器的實(shí)際操作。在實(shí)際教學(xué)過程中，可按照講授內(nèi)容分為五個單元，每個單元4學(xué)時，第1個學(xué)時講授基本理論知識，后3個學(xué)時在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行現(xiàn)場教學(xué)和實(shí)踐，以學(xué)生動手操作為主，對操作中出現(xiàn)的問題及時解決，并在每個單元實(shí)踐環(huán)節(jié)完成以后做小結(jié)，這樣才能使學(xué)生對所學(xué)的知識更好的消化、吸收，印象深刻。如果學(xué)生對個別實(shí)驗(yàn)單元有興趣，可以結(jié)合開放性實(shí)驗(yàn)，利用課外時間到實(shí)驗(yàn)室來多做一些綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。endprint

依托我校資源環(huán)境學(xué)院建立的河南省生物遺跡與成礦過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，擁有多種現(xiàn)代大型精密貴重儀器，很多儀器都對大學(xué)生進(jìn)行開放。如掃描電鏡實(shí)驗(yàn)室根據(jù)我校資源環(huán)境學(xué)院現(xiàn)有專業(yè)、教師在研項(xiàng)目以及學(xué)生的興趣特點(diǎn)開出了多個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，包括“勝利油田深層烴源巖粘土礦物微觀特征分析”、“豫西太原組Zoophycos遺跡化石蹼層SEM特征對比”、“焦作云夢山組石英顆粒表面微觀結(jié)構(gòu)觀察與沉積環(huán)境分析”、“焦作市大氣顆粒物主要種類識別分析”、“化學(xué)制劑對頭發(fā)損傷的形態(tài)觀察”等，除此以外學(xué)生還可根據(jù)自己感興趣的學(xué)科方向自行設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)。因此，開放性實(shí)驗(yàn)可以在很大程度上彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)課時的不足，并且開放實(shí)驗(yàn)時間安排靈活，不受固定學(xué)時的限制，可當(dāng)作是“測試技術(shù)”課程的課外延伸，并且也避免了很多學(xué)生同時圍著一臺儀器轉(zhuǎn)的局面，讓每個學(xué)生都有動手操作的機(jī)會。這對于提高大型儀器的使用效率，避免國有資產(chǎn)閑置也是一個非常好的舉措。

通過對近五年開放實(shí)驗(yàn)參與學(xué)生的調(diào)查反饋，學(xué)生積極性都很高，普遍反映良好，基本達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。大學(xué)生通過自愿報(bào)名，自由結(jié)合成組，緊密結(jié)合身邊發(fā)生的事物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，比如環(huán)境工程專業(yè)的學(xué)生對目前越來越頻繁出現(xiàn)的霧霾天氣非常關(guān)注，通過高分辨率的掃描電鏡對采集的濾膜上的PM2.5（可入肺顆粒）顆粒進(jìn)行形貌觀察和能譜元素分析，分析總結(jié)顆粒物的種類，以此來大致判斷當(dāng)?shù)豍M2.5的組成和來源；資源勘查工程專業(yè)的學(xué)生對我校校園內(nèi)擺放的景觀石中的礦物和沉積現(xiàn)象很感興趣，通過在景觀石上采集小塊樣品進(jìn)行微觀形貌觀察和描述，而對礦物種類和沉積現(xiàn)象有了更為直觀的了解；生物技術(shù)專業(yè)的學(xué)生收集了校園里栽種的各類植物花粉到顯微鏡下觀察和分類，對植物分類的認(rèn)識更加深刻；還有部分非地質(zhì)類專業(yè)學(xué)生參與了課外開放性實(shí)驗(yàn)，對身邊的事物仔細(xì)觀察，如采集健康的頭發(fā)和經(jīng)過多次燙染的頭發(fā)，在掃描電鏡下進(jìn)行對比分析，更加直觀和深入地認(rèn)識了化學(xué)試劑對頭發(fā)的損傷；目前對非常規(guī)油氣儲層的物性研究是當(dāng)下的研究熱點(diǎn)，煤層氣專業(yè)的學(xué)生對采集的煤和頁巖樣品進(jìn)行表面處理后應(yīng)用掃描電鏡觀察樣品表面的納米級和微米級孔隙的分布情況，大大加深了學(xué)生對課堂理論內(nèi)容的理解和認(rèn)識，也激發(fā)了學(xué)生探討更深入科學(xué)問題的興趣。這些綜合設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)既緊密結(jié)合專業(yè)，又是學(xué)生興趣所在，寓教于樂。

總之，開放性實(shí)驗(yàn)可作為“測試技術(shù)”課程的有益補(bǔ)充，給實(shí)驗(yàn)課上動手少的學(xué)生以充分的時間進(jìn)行實(shí)踐，并有實(shí)驗(yàn)教師的實(shí)時輔導(dǎo)，很受學(xué)生歡迎。因此充分發(fā)揮我校擁有省級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、儀器設(shè)備配備完善的優(yōu)勢，將“測試技術(shù)”課程教學(xué)重點(diǎn)偏向?qū)嶒?yàn)室現(xiàn)場教學(xué)，并結(jié)合興趣為主的開放性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生活學(xué)活用、學(xué)以致用的能力，是我們探索提高教學(xué)效率、提升學(xué)生素質(zhì)、改革現(xiàn)有的僵化的教學(xué)模式的一個方向。

（三）考核方式改革

考試并非課程學(xué)習(xí)的終極目標(biāo)，但是科學(xué)合理的考核手段卻能督促學(xué)生主動學(xué)習(xí)，并且也是對“學(xué)生學(xué)得好、教師教得好”的一個肯定?，F(xiàn)有的考核多偏重記憶內(nèi)容，試卷考試成績通常占到70%～80%，平時成績只占20%～30%，對學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)考核非常欠缺，無法真實(shí)反映學(xué)生的真實(shí)水平。以素質(zhì)教育為目標(biāo)的教學(xué)必須改變現(xiàn)有的僵化的考核模式，強(qiáng)調(diào)過程管理和過程考核，更真實(shí)準(zhǔn)確地反映學(xué)生到底學(xué)到了什么，在哪些方面還很欠缺，需要如何改進(jìn)和提高，這樣才能教學(xué)相長，反過來督促教師不斷改進(jìn)教學(xué)過程中的不足之處，完善教學(xué)體系改革。

根據(jù)“測試技術(shù)”實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)可以采取靈活多樣的考核方式。如在平時的教學(xué)活動中，可增加隨堂提問以及課堂討論環(huán)節(jié)，結(jié)合學(xué)生在實(shí)際操作中的表現(xiàn)給出平時分。課程結(jié)束后的考核不一定拘泥于閉卷考試，例如可以要求學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)一個完整的測試項(xiàng)目或綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，從實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、樣品選取、儀器操作測試到最終的結(jié)果分析，形成一個完整的實(shí)驗(yàn)分析報(bào)告，這樣既鍛煉了學(xué)生獨(dú)立從事科研工作的能力，也能全面考核學(xué)生對該課程的綜合掌握水平。也可以采取閉卷考試和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)相結(jié)合、討論答辯、撰寫調(diào)研報(bào)告或簡單的學(xué)術(shù)論文等形式進(jìn)行考核。不同專業(yè)可結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況選擇其中某一種或幾種方式相結(jié)合進(jìn)行綜合考核。[7]

三、結(jié)論

總之，“測試技術(shù)”這種以實(shí)踐教學(xué)為主的課程應(yīng)該突出以學(xué)生為主體，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐中自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的能力。教師在教學(xué)過程中以引導(dǎo)為主，給學(xué)生留有更多的創(chuàng)造空間，鼓勵學(xué)生在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上大膽地去設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，這樣學(xué)生的動手實(shí)踐能力才能逐漸提高，創(chuàng)新思維才會不斷形成。以實(shí)踐課為主、注重培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立從事科研工作能力的“測試技術(shù)”課程教學(xué)模式還需在真正的教學(xué)實(shí)踐中接受檢驗(yàn)，教師也需在教與學(xué)中不斷摸索、探尋大學(xué)生的最佳培養(yǎng)模式，這也是當(dāng)代高校教育的長期任務(wù)。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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[7] 袁健，葛友華，周海.課程考核改革初探[J].中國地質(zhì)教育，2012（1）：106-108.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]endprint