地方院校儀器分析核心課程建設(shè)的實(shí)踐

胡曉斌

[摘? ? ? ? ? ?要]? 儀器分析是應(yīng)用型本科化學(xué)專(zhuān)業(yè)的核心課程。從核心課程概念內(nèi)涵出發(fā)，結(jié)合應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求，對(duì)儀器分析核心課程教學(xué)的目標(biāo)理念、授課內(nèi)容的優(yōu)化整合，實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)的銜接，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源建設(shè)、考核評(píng)價(jià)等幾個(gè)方面進(jìn)行探討，以期更好地促進(jìn)核心課程建設(shè)和儀器分析的教學(xué)實(shí)踐。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 核心課程;儀器分析;課程建設(shè);實(shí)踐

[中圖分類(lèi)號(hào)]? G642? ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號(hào)]? 2096-0603（2019）34-0150-03

“核心課程（Core Curriculum）”的概念最初起源于美國(guó)，是大學(xué)本科階段通識(shí)教育領(lǐng)域的一種課程設(shè)計(jì)模式。1945年哈佛大學(xué)發(fā)表了《自由社會(huì)中的通識(shí)教育》

（General Education in a Free Society），構(gòu)建了通識(shí)教育課程的基本框架。1978年在此基礎(chǔ)上又提出了“核心課程報(bào)告（Harvard Report on the Core Curriculum）”[1]。哥倫比亞大學(xué)在20世紀(jì)60年代基本上完成了通識(shí)教育“核心課程”的主要體系建設(shè)[2]?！俄f伯斯特新大學(xué)詞典》中關(guān)于“核心課程”的定義是“一種綜合傳統(tǒng)獨(dú)立學(xué)科中的基本內(nèi)容，以向所有學(xué)生提供共同知識(shí)背景為目的的課程設(shè)置[3]”，即是將一些相關(guān)領(lǐng)域的重要基本論題予以重新組合的一種課程安排和設(shè)計(jì)，旨在為學(xué)生提供一個(gè)共同的學(xué)識(shí)背景，它主要針對(duì)通識(shí)教育課程，并不包含專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程和專(zhuān)業(yè)課程。

一、專(zhuān)業(yè)核心課程的概念

高校課程教學(xué)是高等教育的基本單元和實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)的主渠道，直接影響人才培養(yǎng)的質(zhì)量[4]。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)高校普遍開(kāi)展專(zhuān)業(yè)核心課程建設(shè)，但這里的“核心課程”的含義與西方國(guó)家提出的核心課程的含義是有區(qū)別的。國(guó)內(nèi)的專(zhuān)業(yè)核心課程是指在人才培養(yǎng)過(guò)程中，為實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)學(xué)生掌握專(zhuān)業(yè)核心知識(shí)、培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)核心能力和提高專(zhuān)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)能力起決定作用的課程[4]。

對(duì)普通地方高校，其辦學(xué)目標(biāo)主要是通過(guò)加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)知識(shí)教育和專(zhuān)業(yè)技能訓(xùn)練培養(yǎng)有一定專(zhuān)業(yè)特長(zhǎng)的應(yīng)用型人才。這些年來(lái)，由于高校招生規(guī)模不斷擴(kuò)大，地方院校教學(xué)資源欠缺現(xiàn)象較為普遍，同時(shí)，本科生需修讀的課程數(shù)量有所增加，每門(mén)專(zhuān)業(yè)課程平均學(xué)時(shí)數(shù)明顯減少。因此，如何讓學(xué)生掌握專(zhuān)業(yè)核心知識(shí)、提高專(zhuān)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力成為地方高校現(xiàn)階段普遍面臨的問(wèn)題，而將有限的教學(xué)資源適當(dāng)傾斜于專(zhuān)業(yè)核心課程，重點(diǎn)關(guān)注專(zhuān)業(yè)核心課程建設(shè)成為一種普遍的選擇[5]。

目前，大學(xué)本科專(zhuān)業(yè)核心課程建設(shè)對(duì)課程性質(zhì)、定位、課程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、考核指標(biāo)體系、師資及相關(guān)教學(xué)資源等都有較為明確的規(guī)定。相比于專(zhuān)業(yè)主干課程，專(zhuān)業(yè)核心課程是專(zhuān)業(yè)主干課中的核心部分[5]。開(kāi)展專(zhuān)業(yè)核心課程建設(shè)，有利于推進(jìn)整體教學(xué)水平的提升，推動(dòng)教學(xué)改革不斷深入，使專(zhuān)業(yè)建設(shè)提質(zhì)增效。本文結(jié)合我?；瘜W(xué)專(zhuān)業(yè)儀器分析核心課程建設(shè)實(shí)踐，從課程建設(shè)目標(biāo)、理念和具體措施等方面進(jìn)行探討，為化學(xué)專(zhuān)業(yè)其他課程建設(shè)提供參考。

二、教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)理念

儀器分析方法是以測(cè)量物質(zhì)的物理性質(zhì)為基礎(chǔ)的分析方法。隨著時(shí)代和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，儀器分析在科學(xué)研究和應(yīng)用中占有越來(lái)越重要的地位，是科學(xué)工作者必須掌握的重要手段。儀器分析課程內(nèi)容涵蓋光學(xué)分析法、電化學(xué)分析法、色譜分析法、質(zhì)譜分析法及某些新技術(shù)的應(yīng)用，是一門(mén)理論性與實(shí)用性緊密結(jié)合的課程，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和綜合應(yīng)用能力具有重要作用。

儀器分析課程的教學(xué)目標(biāo)為通過(guò)對(duì)本門(mén)課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)儀器分析方法的基本原理、儀器設(shè)備、方法特點(diǎn)及應(yīng)用有較深入的理解和掌握;使學(xué)生初步具備根據(jù)分析對(duì)象選擇合適的分析方法的能力，具有初步的處理分析數(shù)據(jù)的能力;理解近代儀器分析的發(fā)展趨勢(shì)及新方法、新技術(shù)的概況，增強(qiáng)自身的創(chuàng)新意識(shí)和能力。

由于儀器分析課程內(nèi)容豐富，涉及面廣，且課時(shí)有限，因此，本門(mén)課的教學(xué)理念為注重基礎(chǔ)，強(qiáng)化實(shí)踐，以提升教學(xué)實(shí)效為中心，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

三、課程建設(shè)的具體舉措

（一）注重學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解

儀器分析包含大量的基本概念、基本理論、分析原理和儀器構(gòu)造，知識(shí)體系龐雜。因此，我們注重學(xué)生對(duì)基本概念的掌握，如光學(xué)分析法都涉及光的發(fā)射和吸收，能級(jí)的躍遷等基礎(chǔ)內(nèi)容，不同波段光輻射的測(cè)量和應(yīng)用形成不同的分析方法：紫外-可見(jiàn)光譜來(lái)源于分子的價(jià)層電子能級(jí)躍遷，紅外光譜來(lái)源于分子的振動(dòng)能級(jí)躍遷，微波來(lái)源于分子的轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)及電子自旋能級(jí)躍遷，核磁共振輻射吸收來(lái)源于原子核的自旋能級(jí)躍遷，X射線來(lái)源于原子的內(nèi)層電子能級(jí)躍遷等。雖然在化學(xué)專(zhuān)業(yè)的其他基礎(chǔ)課程如無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和分析化學(xué)中對(duì)以上概念及相關(guān)知識(shí)有介紹，但根據(jù)我們講授儀器分析課程的經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)儲(chǔ)備普遍較為薄弱。因此，我們對(duì)量子化、能級(jí)、躍遷、光的發(fā)射和吸收、朗伯-比爾定律、光電轉(zhuǎn)化等相關(guān)知識(shí)進(jìn)行集中梳理，并通過(guò)進(jìn)一步的學(xué)習(xí)加深理解。

引導(dǎo)學(xué)生將相關(guān)的分析方法進(jìn)行比較，揭示不同分析方法的聯(lián)系和區(qū)別，如原子發(fā)射光譜和原子吸收光譜、分子吸收光譜和原子吸收光譜、氣相色譜與液相色譜等，促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的融會(huì)貫通。在講授原子吸收光譜和紫外-可見(jiàn)吸收光譜時(shí)，我們將兩章內(nèi)容聯(lián)系起來(lái)，對(duì)兩種分析方法進(jìn)行比較。兩者都是光的吸收測(cè)量，而且光波段范圍也有重疊，儀器裝置為何區(qū)別那么大？這引發(fā)了學(xué)生的思考。首先，紫外-可見(jiàn)光譜是分子光譜，分子在常溫下可穩(wěn)定存在，可以直接裝在比色皿中測(cè)量，而原子在常溫下一般不可能穩(wěn)定存在，需要高溫使分子離解為自由原子，而獲得高溫的手段是加熱，比如用火焰或者用電加熱。兩種分析方法使用的光源也不同，原子吸收通常使用空心陰極燈，而紫外-可見(jiàn)光譜儀的光源通常是氘燈和鎢燈。這是因?yàn)樽杂稍庸庾V是線狀光譜，需使用銳線光源，而分子光譜是連續(xù)光譜，可使用連續(xù)光源。為什么原子光譜是線狀光譜，而分子光譜是連續(xù)光譜？在講授時(shí)可進(jìn)一步和學(xué)生一起探討，以加深學(xué)生對(duì)量子化以及光的發(fā)射和吸收的理解。另外，兩類(lèi)儀器上單色器位置也不一樣，原子吸收光譜儀里樣品吸收池亦即原子化器（火焰或者高溫石墨管）也會(huì)發(fā)光，因此，單色器置于其后;而在紫外-可見(jiàn)光譜儀中，單色器直接安裝在光源后面。這樣的比較講授法有利于學(xué)生抓住這兩種分析方法的特點(diǎn)，更好地領(lǐng)會(huì)光學(xué)分析法的一般方法原理。

（二）結(jié)合科學(xué)史講課，增加課堂的趣味性和思想性

我們?cè)谥v課時(shí)，可以先把一種儀器分析方法的基本原理講清楚，然后講講科學(xué)家是如何發(fā)現(xiàn)和實(shí)現(xiàn)這一方法的，將儀器研制的難點(diǎn)提出來(lái)，再談?wù)効茖W(xué)家是如何解決這一難題的，解決的過(guò)程經(jīng)歷了怎樣的曲折，反映了科學(xué)的發(fā)展是“螺旋式上升，波浪式前進(jìn)”。學(xué)生通過(guò)本門(mén)課程的學(xué)習(xí)后，能有效達(dá)成知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)。同時(shí)，科學(xué)發(fā)展的歷史比科學(xué)理論本身更生動(dòng)，幾乎每種儀器分析方法的背后，都有一段歷史故事[6]。有針對(duì)性地插入一些儀器分析發(fā)展中的史實(shí)和軼事，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)他們的課堂積極性。仍以原子吸收光譜分析為例，由于原子光譜是線狀光譜，使得原子吸收光譜分析理論雖然和分子吸收光譜類(lèi)似，但實(shí)際應(yīng)用卻晚了很多年。分子吸收光譜定量分析在19世紀(jì)就應(yīng)用了。如果用連續(xù)光源做原子吸收光譜分析儀的光源，則要求單色器的分辨率達(dá)到2pm，這在當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件下是不可能的。1955年Alan Walsh提出使用可直接發(fā)射線狀光譜的銳線光源進(jìn)行原子吸收光譜分析，使得這一技術(shù)得以走向商品化應(yīng)用。但他仍然認(rèn)為，連續(xù)光源無(wú)疑是多元素同時(shí)測(cè)定的最佳選擇。世界各地的原子吸收儀器研究者和設(shè)計(jì)者也一直致力于用一個(gè)連續(xù)光源代替70余種元素?zé)簦趯?duì)連續(xù)光源原子吸收的研究堅(jiān)持不懈地進(jìn)行了幾十年后，終于在研制出高分辨率光柵和高靈敏度檢測(cè)器基礎(chǔ)上研制成功了連續(xù)光源原子吸收光譜分析儀，從根本上改變了原子吸收光譜法一個(gè)一個(gè)元素測(cè)定的現(xiàn)狀[7]。

（三）實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)相融合

儀器分析課程內(nèi)容多且抽象，需要把理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，讓學(xué)生更好地理解和掌握，同時(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)也能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此，儀器分析實(shí)驗(yàn)在本門(mén)課的教學(xué)中不可或缺。實(shí)踐性教學(xué)的目的不僅僅是讓學(xué)生驗(yàn)證理論和掌握實(shí)驗(yàn)技能，更重要的是提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。本課程開(kāi)展過(guò)的實(shí)驗(yàn)包括氣相色譜實(shí)驗(yàn)、液相色譜實(shí)驗(yàn)、電位滴定、離子選擇性電極實(shí)驗(yàn)、原子吸收光譜實(shí)驗(yàn)、紅外光譜實(shí)驗(yàn)、紫外光譜實(shí)驗(yàn)等。在每講授完一種分析方法理論課后，安排一次相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課，做到有效銜接。

地方院校由于建設(shè)經(jīng)費(fèi)不充足，且現(xiàn)代分析儀器價(jià)格通常比較昂貴。因此，一方面，不是儀器分析理論課上所有講授過(guò)的儀器都能配備齊全;另一方面，即使實(shí)驗(yàn)室有配備，學(xué)生操作使用大型貴重儀器也會(huì)受到一定限制。為了學(xué)生能更好地學(xué)習(xí)本門(mén)課程，我們正在購(gòu)置儀器分析仿真軟件，以方便學(xué)生獨(dú)立地進(jìn)行學(xué)習(xí)和練習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生的儀器操作能力。仿真軟件可以自動(dòng)提示錯(cuò)誤操作，并讓學(xué)生像玩游戲一樣反復(fù)演練直至完成通關(guān)，有利于學(xué)生掌握正確的操作方法。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室已有儀器，學(xué)生可先完成仿真實(shí)驗(yàn)，再進(jìn)行實(shí)際操作，提高實(shí)驗(yàn)的成功率，也減少了對(duì)儀器的損害[8]。通過(guò)理論知識(shí)與實(shí)際操作的有機(jī)結(jié)合可提升教學(xué)效果。

（四）改革教學(xué)方法，知識(shí)傳授與能力培養(yǎng)并舉

儀器分析課程內(nèi)容涉及眾多學(xué)科理論，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中容易感到抽象難懂，逐漸失去學(xué)習(xí)興趣。因此，本課程團(tuán)隊(duì)積極開(kāi)展教學(xué)方法和教學(xué)手段改革，重視學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主體地位，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

根據(jù)課程特點(diǎn)和要求，鼓勵(lì)以班級(jí)講授課和小班討論課有機(jī)結(jié)合、建立讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)主體的課堂組織模式。教師團(tuán)隊(duì)積極學(xué)習(xí)并嘗試翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)、混合式學(xué)習(xí)、“雨課堂”手機(jī)互動(dòng)教學(xué)，參與微課制作等專(zhuān)題交流與培訓(xùn)，有效提升課堂教學(xué)水平，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

注重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。本門(mén)課程課堂理論講授學(xué)時(shí)有限，且內(nèi)容較多，教師在對(duì)基礎(chǔ)和重要知識(shí)點(diǎn)充分講解后，鼓勵(lì)并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。

注重研究性和探討性教學(xué)，密切教學(xué)與科研、生產(chǎn)實(shí)踐的聯(lián)系。課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)把課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容與教師的科研有機(jī)地結(jié)合，把儀器分析方法與學(xué)生科研項(xiàng)目的內(nèi)容聯(lián)系起來(lái)，鼓勵(lì)學(xué)生參與教師的研究項(xiàng)目，在課堂上與學(xué)生共同探討科研中遇到的一些問(wèn)題如何用儀器分析方法來(lái)解決，讓學(xué)生參與思考、討論解決方案。實(shí)踐證明，此方法可活躍課堂氣氛，增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)。

（五）積極開(kāi)展多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)

儀器分析課程內(nèi)容涉及化學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多個(gè)學(xué)科的相關(guān)知識(shí)，涵蓋面廣，跨度大，抽象難懂。我們利用多媒體技術(shù)，綜合應(yīng)用文字、圖片、動(dòng)畫(huà)和視頻等資料進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，對(duì)儀器的分析過(guò)程進(jìn)行模擬，使復(fù)雜抽象的內(nèi)容變得形象生動(dòng)，有助于學(xué)生理解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，也使課堂教學(xué)活動(dòng)更加活潑有趣。

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能終端的普及，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)愈顯重要。儀器分析課程在超星平臺(tái)上建立了學(xué)習(xí)網(wǎng)站，網(wǎng)站上提供教學(xué)大綱、授課計(jì)劃、教材、電子教案、課件、參考書(shū)、拓展閱讀文章等學(xué)習(xí)資源，滿(mǎn)足學(xué)生自主學(xué)習(xí)的需求，學(xué)生在智能終端上安裝“學(xué)習(xí)通”APP后，可以隨時(shí)查看在線課程所有學(xué)習(xí)內(nèi)容，方便地獲取學(xué)習(xí)資源。教師可在平臺(tái)上完成學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)置，作業(yè)布置、批改和成績(jī)統(tǒng)計(jì)，發(fā)起討論，在線答疑等，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)及時(shí)了解學(xué)生的在線學(xué)習(xí)情況。

我們把儀器的基本操作過(guò)程錄成視頻，配上文字說(shuō)明，放到網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)上，作為視頻教學(xué)的資料。結(jié)合操作視頻，學(xué)生更容易掌握儀器操作步驟，能更好地完成教學(xué)目標(biāo)。另外，我們也利用互聯(lián)網(wǎng)收集一些儀器分析相關(guān)的精品課件和視頻充實(shí)平臺(tái)的教學(xué)資源。

（六）改革考核方式和評(píng)價(jià)體系

從多角度綜合評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，注重對(duì)過(guò)程及能力的考核，包括考試成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)、平時(shí)作業(yè)成績(jī)、課堂練習(xí)及回答問(wèn)題情況等。期末考試為書(shū)面閉卷考試，以百分制記分。按期末考試成績(jī)占60%、平時(shí)成績(jī)（包括考勤，實(shí)驗(yàn)、課堂表現(xiàn)，課程作業(yè)和課程小論文）占40%的比例得出總評(píng)成績(jī)。期末考試題包括選擇題、填空題、譜圖解析題、計(jì)算題、問(wèn)答題等多種題型，既考查學(xué)生對(duì)基本概念、基本理論和基本計(jì)算的掌握，又考查學(xué)生運(yùn)用基本理論分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

四、結(jié)語(yǔ)

專(zhuān)業(yè)核心課程建設(shè)需要教學(xué)觀念的更新、教學(xué)方法的改革和考核體系的完善，需要不斷探索，相互借鑒，使課程資源能夠更好地被學(xué)生所接受，以提高教學(xué)質(zhì)量，在此基礎(chǔ)上，形成具有特色的專(zhuān)業(yè)核心課程。

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◎編輯 武生智