輕工類儀器分析教學(xué)改革探索

黃麗婕 安書香 黃崇杏 吳敏

摘 要：在《儀器分析》課程中，儀器分析實驗是課程教學(xué)實踐環(huán)節(jié)中非常重要的一個環(huán)節(jié)，是為了讓學(xué)生能夠了解和熟悉儀器構(gòu)造、組成、原理以及操作基本流程的主要環(huán)節(jié)，將理論知識運用到實際。實驗與理論教學(xué)兩者缺一不可，既相互協(xié)調(diào)，又相輔相成?，F(xiàn)階段很多高校的儀器分析課程以及實驗依舊存在一些問題，并進(jìn)行一些教學(xué)改革。

關(guān)鍵詞：輕工類；儀器分析；實驗教學(xué)；改革

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）01-0116-03

Abstract： In the "Instrument Analysis" course， instrumental analysis experiment is a very important part of the course teaching practice. It is to enable students to understand and familiarize with the main links of instrument construction， composition， principle and basic operation process， and apply theoretical knowledge to field practice. Both experimental and theoretical teaching are indispensable， both in coordination and complement each other. At this stage， there are still some problems in the instrument analysis courses and experiments in many universities， and some teaching reforms are carried out.

Keywords： light industry； instrumental analysis； experimental teaching； reform

一、背景依據(jù)

高等工程教育在我國高等教育中占有重要的地位。深化工程教育改革、建設(shè)工程教育強國，對服務(wù)和支撐我國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級意義重大。2016年6月，我國工程教育專業(yè)認(rèn)證體系實現(xiàn)國際實質(zhì)等效，為深化工程教育改革提供了良好契機。當(dāng)前，國家推動創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，實施“一帶一路”“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”等重大戰(zhàn)略，以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式、新產(chǎn)業(yè)為代表的新經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，對創(chuàng)新型人才提出了更高要求，迫切需要加快工程教育改革創(chuàng)新。為深化工程教育改革，推進(jìn)新工科的建設(shè)與發(fā)展，現(xiàn)決定開展新工科研究和實踐。[1]

廣西大學(xué)輕工與食品工程學(xué)院擁有先進(jìn)的教學(xué)設(shè)備和實驗條件，輕工與食品工程實驗教學(xué)中心是廣西自治區(qū)級實驗教學(xué)示范中心。學(xué)院目前擁有9800平方米的教學(xué)實驗用房，擁有核磁共振、透射電鏡、氣相色譜、高效液相色譜等儀器設(shè)備2690臺套，總值7102.74萬元。

輕工與食品工程學(xué)院秉持“明德 篤實 博學(xué) 創(chuàng)新”的院訓(xùn)，不斷凝練特色，發(fā)揮優(yōu)勢，全面提升學(xué)科建設(shè)、科研教學(xué)、人才培養(yǎng)和服務(wù)社會的能力，為開創(chuàng)更加美好的未來而不斷努力。

二、教改意義

現(xiàn)代儀器分析是一門具有多學(xué)科交叉性、發(fā)展性和前沿性的學(xué)科。儀器分析的理論性、實用性很強、發(fā)展速度很快、各種儀器不斷地更新?lián)Q代、內(nèi)容紛繁、涉及相關(guān)學(xué)科較多，如物理學(xué)、物理化學(xué)、化學(xué)、電子技術(shù)和計算機技術(shù)等，儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、理論較抽象、難以接受，所需的儀器大都昂貴，一般院校很難完全擁有，實驗較少，學(xué)生缺乏感性認(rèn)識。[2]

對于輕工與食品類本科生來說，他們需要具備堅實的數(shù)理基礎(chǔ)、良好的實踐、創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)能力，需要掌握化工單元操作基礎(chǔ)理論和實驗技術(shù)基本技能，能夠?qū)Ξa(chǎn)品進(jìn)行分析、測試和質(zhì)量控制，能在食品工程、制糖工程、包裝工程及輕化工程等輕化工領(lǐng)域以從事工業(yè)生產(chǎn)、工藝設(shè)計、科學(xué)研究、技術(shù)管理和新產(chǎn)品開發(fā)的高級工程技術(shù)人才及專業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者。由于輕工與食品類本科生在傳統(tǒng)課程上偏重于課堂理論教學(xué)，內(nèi)容多且抽象、難于理解和掌握，對各種儀器的工作原理與維護(hù)保養(yǎng)也沒有進(jìn)行深入的了解，嚴(yán)重缺少實踐性，導(dǎo)致學(xué)生對各種現(xiàn)代儀器的了解過于片面，甚至不知道某些儀器的存在，而且現(xiàn)階段還沒有專門針對他們的儀器分析教材，這就使得在實際操作過程中存在過多的問題，對儀器的壽命及精準(zhǔn)度造成嚴(yán)重的影響。

但在普通本科院校，尤其是在很多西部高校，存在教師隊伍小、學(xué)科方向不齊全、教學(xué)水平參差不齊等問題，一位老師講解所有涉及到的內(nèi)容，分工不明確，占用大量時間，因此，教師難以在各方面同時跟進(jìn)相關(guān)科技的發(fā)展前沿和把握分析技術(shù)的發(fā)展方向，使學(xué)生培養(yǎng)的創(chuàng)新能力有限，很難達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。針對這些問題，學(xué)院應(yīng)該優(yōu)化《儀器分析》課程的教師隊伍，一是安排不同研究方向的教師講授該課程中某一特定的章節(jié)內(nèi)容，使其能夠面向?qū)W科發(fā)展前沿，捕捉學(xué)科發(fā)展的最新信息，及時更新理論知識和技術(shù)應(yīng)用；二是集中各研究方向教師，進(jìn)行集體備課制，即各方向教師集中在一起討論，一起準(zhǔn)備一堂課的教學(xué)內(nèi)容和方法；三是安排一些教師到重點高校進(jìn)修和培訓(xùn)；四是邀請其他學(xué)校相關(guān)研究專家來校進(jìn)行授課講學(xué)。[3，4]

三、改革內(nèi)容

（一）主要內(nèi)容

在課程內(nèi)容的選擇上，做到與時俱進(jìn)，及時更新拓展，需要跟上時代節(jié)奏、順應(yīng)社會需求，吸收、匯總現(xiàn)代儀器分析的最新技術(shù)成果，讓學(xué)生及時了解儀器分析發(fā)展的前沿，并根據(jù)專業(yè)建設(shè)與社會需求，刪減、重組與儀器設(shè)備不配套的內(nèi)容。在課程內(nèi)容的呈現(xiàn)方式上，降低理論課程比例，各個知識點和操作過程表述簡潔明確，給學(xué)生營造一個直觀的認(rèn)知環(huán)境。這對激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、拓展學(xué)生視野、消除學(xué)生的畏難情緒起了重要的作用。

1. 教學(xué)內(nèi)容的改革

在內(nèi)容上，我們對實驗內(nèi)容進(jìn)行了整體調(diào)整與升級，刪掉了一些和其他課程，實驗相重復(fù)以及類似的內(nèi)容，增加了一些大型綜合類型的整體實驗以及設(shè)計型實驗內(nèi)容，使教學(xué)內(nèi)容精簡，創(chuàng)新，又可以相對獨立。能夠做到實踐與理論相結(jié)合。

2. 教學(xué)方法的改革

在教學(xué)方法上，多開展探究性學(xué)習(xí)，教師有方向性的引導(dǎo)學(xué)生對問題進(jìn)行深入探究，并且多角度的將日常生活中遇見的化學(xué)問題以及現(xiàn)象以科學(xué)的理論進(jìn)行探究，通過多提問，多思考的方式引導(dǎo)學(xué)生全程跟著老師的節(jié)奏投入課堂中，使課堂有良好的教學(xué)氣氛，提高教學(xué)實驗的效果。將教材中的內(nèi)容與探究內(nèi)容相結(jié)合，以教學(xué)理論知識為基礎(chǔ)，與生活，生產(chǎn)相結(jié)合，使學(xué)生產(chǎn)生聯(lián)動思考，有效的提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性。

在“儀器分析”課程教學(xué)活動中，教師應(yīng)采取多樣化教學(xué)方法和教學(xué)模式，必須“重學(xué)習(xí)、重激發(fā)、重探索”，課堂應(yīng)注重學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在《儀器分析》課程中，有多種分析工具，多種工作原理，多種分析方法等。內(nèi)容大多抽象而不易理解，因此導(dǎo)致很多學(xué)生對課堂學(xué)習(xí)熱情不高，積極性差等問題。為了激發(fā)學(xué)生的興趣，最大限度地發(fā)揮學(xué)生的積極性和主動性，在教學(xué)過程中，根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容，可以采用靈活多樣的教學(xué)方法，如教學(xué)方法，問答方法，演示方法和探究方法。在教學(xué)方法上，首先完善傳統(tǒng)的“一支粉筆一張嘴，上課從頭到尾”的課堂教學(xué)方法，采用動態(tài)多媒體教學(xué)方法，結(jié)合“聲，形，景”，有效提高教師的教學(xué)。將信息量，圖片與動畫，聲音等充分聯(lián)系加入教學(xué)中，以增加學(xué)生的感性認(rèn)知，來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及激發(fā)學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生在課堂中化被動為主動，提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

學(xué)生應(yīng)該參與其中。例如，教師可以將教學(xué)內(nèi)容預(yù)先分類為幾個模塊，并將其分配給不同的學(xué)生，以便他們可以在課后通過預(yù)訂書。內(nèi)容和相關(guān)材料用于準(zhǔn)備講座，然后在課堂上進(jìn)行解釋。最后，教師根據(jù)他們的解釋進(jìn)行糾正和補充。這種教學(xué)方法改變了教師“個人秀”，充分調(diào)動學(xué)生的情況，學(xué)習(xí)熱情。教師還可以通過設(shè)置回答問題來解決學(xué)生在學(xué)習(xí)期間遇到的難題。他們可以糾正學(xué)生在作業(yè)中經(jīng)常犯的錯誤。他們還可以利用課間休息時間與學(xué)生交流，掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，及時調(diào)整以提高教學(xué)進(jìn)程。

現(xiàn)有的實驗儀器課程和教材大多時間久遠(yuǎn)，儀器和課程都與實際脫離較大。通過重新安排教材，重新設(shè)置課程內(nèi)容，使學(xué)生易于理解，與實際科研相關(guān)，使輕工業(yè)和食品專業(yè)本科生的基礎(chǔ)理論知識得到進(jìn)一步提高，逐步完善。導(dǎo)致更具前瞻性，更有活力，更國際化的方向，為創(chuàng)新人才的培養(yǎng)奠定了堅實的理論基礎(chǔ)。

3. 教學(xué)手段的改革

我們開展適用與輕工與食品工程類本科生的儀器分析課程，以提高學(xué)生的實踐技能為主要任務(wù)，重視理論和實踐的有機結(jié)合。以往的儀器分析課程都是按照儀器的原理等進(jìn)行講解，對實際操作等不注重。本課程在理論課程的同時，開展多次實驗課程，讓學(xué)生在實際操作中學(xué)習(xí)，在動手操作中掌握知識，使教學(xué)內(nèi)容更加形象化、具體化，使學(xué)生具有猶如身臨其境的職業(yè)體驗，有利于培養(yǎng)學(xué)生在實踐性的工作中恰當(dāng)?shù)胤治鰡栴}和快速解決問題的綜合能力。

在原有儀器分析實驗材料的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)代儀器設(shè)備的發(fā)展以及儀器分析技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合現(xiàn)有教學(xué)的實際情況和一些熱點問題，組織教師編寫一套新的儀器分析實驗對比與教科書或講義。通過這種方式，可以使用現(xiàn)有儀器和設(shè)備有針對性地研究儀器分析實驗課程。但是由于時間的發(fā)展，儀器設(shè)備的再次更新以及引進(jìn)的問題，需要及時對現(xiàn)有教材或講義進(jìn)行更新與補充，以便相互配合，提高實驗教學(xué)效果。

（二）改革目標(biāo)

本課題旨在通過加強學(xué)生的動手能力和提高學(xué)生的自我激勵實驗?zāi)芰砼囵B(yǎng)本科生。輕工業(yè)前沿問題融入課堂教學(xué)，激發(fā)學(xué)生思考，鼓勵學(xué)生積極參與，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，能夠解決問題。在倡導(dǎo)科教一體化的背景下，學(xué)生要緊緊圍繞人才培養(yǎng)目標(biāo)，不斷完善人才培養(yǎng)模式，豐富課堂教學(xué)形式，整合科研教學(xué)，培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代發(fā)展的人才。

改革實驗教學(xué)，提高學(xué)生創(chuàng)新能力，用以促進(jìn)學(xué)校，學(xué)院的教學(xué)科研水平提升。大型儀器平臺為儀器分析實驗的操作過程提供了一個優(yōu)秀的平臺。本課程改革的主要目的是通過課程的實驗教學(xué)，將學(xué)生對各個大型儀器的基本操作能夠獨立完成，同時，權(quán)衡化學(xué)，生物和環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用，拓寬學(xué)生的知識，激發(fā)學(xué)生對儀器分析課程的興趣。提高學(xué)生在各個學(xué)科的綜合知識運用與動手能力。作者經(jīng)過多年從事儀器分析實驗教學(xué)，從課程內(nèi)容，方法和手段，實驗形式等方面進(jìn)行了改革，探索了改革儀器實驗教學(xué)的新途徑。

學(xué)生在實際的實驗課程操作實驗中，教師要尤為強調(diào)學(xué)生在儀器使用規(guī)范，操作按照流程，細(xì)心，認(rèn)真，謹(jǐn)慎。并且在團(tuán)隊合作時，要注意實驗室環(huán)境的維護(hù)，低聲細(xì)語，不能妨礙其他同學(xué)在實驗中的思考與操作。形成良好的實驗習(xí)慣，遵守實驗室規(guī)矩。

四、創(chuàng)新之處

1. 與國內(nèi)高校同類型工科學(xué)院相比，加強學(xué)生對實驗儀器的動手操作能力，不再是單一的由老師講述，理論課程學(xué)習(xí)，實驗演示課程的觀摩，而是由學(xué)生親自動手，親自設(shè)計，獨立完成對實驗儀器設(shè)備的適用過程，生動形象，能夠給學(xué)生留下深刻的印象。

2. 在從前的實驗項目中，驗證性以及演示性實驗占到儀器分析實驗課程中的七成以上，與實際實驗中的情況聯(lián)系較少。這種情況使學(xué)生對實驗興趣缺失，在實際動手中敷衍了事，課堂教學(xué)目標(biāo)以及教學(xué)效果難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)；學(xué)生在目前的課程中所接觸的實驗，大多數(shù)為按部照搬，教師將實驗方法與步驟直接告訴學(xué)生，學(xué)生在課堂中只是機械的重復(fù)過程，沒有主動思考，沒有得到創(chuàng)新思維的訓(xùn)練。在實驗內(nèi)容中，刪除了機械重復(fù)的傳統(tǒng)實驗，增加了更多有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維與動手能力的設(shè)計性試驗，既鍛煉學(xué)生的思維以及創(chuàng)新能力，又能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作能力。

3. 學(xué)生已經(jīng)習(xí)慣所有課程由老師講述，老師動手操作實驗。學(xué)生動手機會少，動手能力差，本課程的關(guān)鍵之處在于調(diào)動學(xué)生積極性，提高學(xué)生動手能力，使學(xué)生對實驗感興趣，對適用實驗儀器熟悉，有樂趣。

五、結(jié)束語

學(xué)校全力配合學(xué)生在課堂以及課下對實驗課程的安排，整合資源，保證學(xué)生能夠獨立完整的完成課堂要求的實驗水平。對于大型綜合類實驗，盡量是每一個學(xué)生都能夠獨立進(jìn)行實驗，并且能夠通過實驗操作，舉一反三，掌握分析儀器的原理和結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)儀器的操作技能，掌握定性，定量和結(jié)構(gòu)分析的基本方法。加強學(xué)生的動手能力，并且在學(xué)院的實驗室中，利用現(xiàn)有資源，進(jìn)行一些設(shè)計性實驗的操作，內(nèi)容可以是貼近生活，與現(xiàn)實相關(guān)的小型設(shè)計實驗，可以使學(xué)生全面的了解實驗的意義，以及通過實驗，查閱相關(guān)資料與文獻(xiàn)，拓寬學(xué)生的知識面，也可以使其完整的了解整個實驗的過程，從準(zhǔn)備到操作，培養(yǎng)獨立科研，能夠獨當(dāng)一面的全面型人才。并在實驗中鼓勵學(xué)生認(rèn)識問題，發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，解決問題。使同學(xué)在操作中實踐，實踐中學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)中提高。從興趣出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生到創(chuàng)新，發(fā)現(xiàn)的特色科研實驗。

本次教學(xué)改革的重點是提高學(xué)生實際動手的實驗占比，將實際實驗與生產(chǎn)生活相結(jié)合，使學(xué)生了解過程更生動，而不是一味的看著老師演示實驗，將實驗課與自己的操作能力相分開，提高學(xué)生主動思考，主動設(shè)計，主動參與。旨在將學(xué)生培養(yǎng)為具有創(chuàng)新精神，具有科研能力，具有動手能力的新時代全面發(fā)展的輕工類學(xué)生。

參考文獻(xiàn)：

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