基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的儀器分析課程教學(xué)改革*

趙 丹，張少文，衛(wèi)應(yīng)亮，趙聯(lián)朝，黃晶晶

(洛陽理工學(xué)院環(huán)境工程與化學(xué)學(xué)院，河南 洛陽 471023)

儀器分析是分析化學(xué)的一個(gè)重要分支學(xué)科，是研究建立在物質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)基礎(chǔ)上的分析方法的一門科學(xué)，包含無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)、數(shù)學(xué)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)和物理等多學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)，是一門理論和實(shí)踐并重的學(xué)科[1]。儀器分析既是分析化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用與發(fā)展，也是現(xiàn)代基本分析檢測(cè)技術(shù)與實(shí)踐應(yīng)用結(jié)合的基礎(chǔ)性技術(shù)，更為之后的專業(yè)必修課如環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品分析、藥物分析等重要課程奠定基礎(chǔ)，在專業(yè)的培養(yǎng)方案中有承上啟下的作用。同時(shí)，儀器分析課程教學(xué)內(nèi)容較多，各章節(jié)之間關(guān)聯(lián)較少，每一章比較獨(dú)立，而且儀器分析方法和設(shè)備更新很快，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，大型分析儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作步驟繁瑣，這就對(duì)教師的課堂教學(xué)就提出了更高的要求[2]。此外，洛陽理工學(xué)院是一所應(yīng)用型本科院校，旨在培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和實(shí)用能力的應(yīng)用型人才，因此，本文立足于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求，從我校環(huán)境工程與化學(xué)學(xué)院的實(shí)際需求出發(fā)，對(duì)儀器分析課程基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的課程建設(shè)進(jìn)行思考，對(duì)該課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段及考核方式等進(jìn)行了探索，以期提高我校儀器分析課程的教學(xué)質(zhì)量，從而達(dá)到學(xué)校培養(yǎng)具有實(shí)用技術(shù)能力的應(yīng)用型人才的目標(biāo)。

1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，突出教學(xué)重點(diǎn)

我校應(yīng)用化學(xué)、環(huán)境工程和生物技術(shù)三個(gè)專業(yè)都開設(shè)有儀器分析課程，在之前的教學(xué)過中，這三個(gè)專業(yè)的課程講授內(nèi)容完全相同，只是課時(shí)上稍有差別，并沒有考慮到每個(gè)專業(yè)的畢業(yè)要求和教學(xué)目標(biāo)。在應(yīng)用型人才培養(yǎng)的背景下，教師應(yīng)仔細(xì)研讀三個(gè)專業(yè)的培養(yǎng)方案，根據(jù)專業(yè)的特點(diǎn)制定出合適的儀器分析教學(xué)大綱，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)更改，適應(yīng)專業(yè)發(fā)展的需求。為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)儀器分析的興趣，我們還將儀器發(fā)展史的相關(guān)內(nèi)容穿插在概述部分進(jìn)行介紹，如在講授色譜分析法時(shí)，通過圖示俄國科學(xué)家茨維特創(chuàng)立的經(jīng)典液相色譜法，在講質(zhì)譜分析的時(shí)候引入“田中耕一諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)”等，講述儀器分析背后的故事，利用這些科學(xué)家創(chuàng)新的思想火花，激勵(lì)學(xué)生，提高學(xué)生科研思維的敏感性，激發(fā)創(chuàng)造力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2 改革教學(xué)方法，提高教學(xué)效果

2.1 開展教研活動(dòng)，建立學(xué)習(xí)和交流機(jī)制

目前，在我校，儀器分析的講授教師有5人，5名教師經(jīng)常進(jìn)行集中備課，定期開展教研活動(dòng)，針對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)案例、教學(xué)過程中存在的各種問題以及教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行探討。首先，每學(xué)期開學(xué)之前，5名教師集中對(duì)授課計(jì)劃和教學(xué)大綱的制定進(jìn)行討論，最終確定授課內(nèi)容和授課的先后順序。我校的儀器分析是應(yīng)用化學(xué)、環(huán)境工程和生物技術(shù)三個(gè)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，各個(gè)專業(yè)的培養(yǎng)方案不同，必須根據(jù)各個(gè)專業(yè)的需求制定出符合應(yīng)用型人才培養(yǎng)的授課計(jì)劃，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果反饋、工作和考研需求及時(shí)調(diào)整授課內(nèi)容，比如針對(duì)學(xué)生的反饋，對(duì)應(yīng)用化學(xué)的專業(yè)增加了“核磁共振波譜分析”的相關(guān)內(nèi)容；其次，5名教師會(huì)結(jié)合自己的企業(yè)實(shí)踐鍛煉和科研經(jīng)歷，將自己熟悉的認(rèn)為比較好的案例加以分享，一名老師負(fù)責(zé)案例的收集，從而建立了基于光譜、色譜和電化學(xué)的儀器分析案例庫，將儀器分析課程與青山綠水藍(lán)天白云的生態(tài)環(huán)境國家理念、人民的健康生活、食品安全及社會(huì)和諧緊密聯(lián)系起來，使學(xué)生更易于接受；最后，對(duì)于較難的、理論性比較強(qiáng)的教學(xué)內(nèi)容，教師會(huì)經(jīng)常進(jìn)行相互交流，各抒己見，確定最佳的講授方式。比如，色譜分析法是用來進(jìn)行混合物中各組分的分離與分析的一種儀器分析方法，利用試樣在兩相間的吸附、分配以及遷移速率等性能的差異得以分離。對(duì)于剛接觸色譜法的學(xué)生來講，這個(gè)理解起來可能比較困難，有的教師就提出了用兩個(gè)人賽跑這樣一個(gè)形象的比喻來進(jìn)行講解。兩個(gè)學(xué)生屬于待分離的組分，同時(shí)處于同一起跑線上，但是兩個(gè)人分別穿著運(yùn)動(dòng)鞋和跑鞋，運(yùn)動(dòng)鞋和跑鞋與跑道之間的作用力不同，運(yùn)動(dòng)鞋與跑道之間的摩擦比較小，二者的相互作用較小，因此跑的比較快，而跑鞋與跑道之間的作用力相對(duì)來說比較大，所以跑的就比較慢，因此到達(dá)終點(diǎn)的時(shí)間就不一樣，從而可以將兩個(gè)人分開。通過生活中比較形象的具體事例來做比喻，就可以讓學(xué)生印象更深刻，起到事半功倍的效果。另外，嚴(yán)格執(zhí)行青年教師聽課制度，一方面學(xué)習(xí)資深教師的教學(xué)方法，另一方面還能從以學(xué)生的身份去感受課堂氛圍，為進(jìn)一步的交流探討奠定基礎(chǔ)。通過這種互相交流和學(xué)習(xí)的方式，不僅可以提高老師自身的知識(shí)水平，而且也能提升整個(gè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的水平，最終提高教學(xué)質(zhì)量。

2.2 采取案例教學(xué)，提升教學(xué)效果

在組織理論教學(xué)時(shí)可根據(jù)講授的專業(yè)、將要講述的儀器方法及內(nèi)容，挑選大家都熟悉的一些實(shí)例，選擇恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)提出，提高學(xué)習(xí)效果。在課堂教學(xué)緊密結(jié)合案例教學(xué)的同時(shí)注意所篩選的案例要結(jié)合專業(yè)知識(shí)與特色，授課對(duì)象的專業(yè)背景不同，課堂上選用的案例要隨之變化，突出專業(yè)特色，使學(xué)生感同身受，切不可針對(duì)不同專業(yè)學(xué)生都“以不變應(yīng)萬變”。例如要選用一個(gè)案例，目的同樣是要引出色譜分析方法這部分教學(xué)內(nèi)容，如果給環(huán)境工程專業(yè)的學(xué)生授課，可向?qū)W生介紹與環(huán)境相關(guān)的案例：如“廣西龍江鎘事件”、“江蘇鎮(zhèn)江苯酚水污染事件”以及“水體、土壤中多環(huán)芳烴測(cè)定”等；而給應(yīng)用化學(xué)專業(yè)授課時(shí)，可向?qū)W生介紹與食品相關(guān)的案例，如果蔬中農(nóng)藥殘留的測(cè)定、食品中添加劑的測(cè)定、大家都比較熟悉的奶粉中三聚氰胺的測(cè)定等。如以奶粉中是否有三聚氰胺、三聚氰胺添加了多少、三聚氰胺的測(cè)定條件的優(yōu)化以及如何進(jìn)行定性和定量分析來引入色譜知識(shí)激發(fā)學(xué)生的求知欲望。案例可在講述相關(guān)教學(xué)內(nèi)容之前、同時(shí)或之后提出。在講述相關(guān)教學(xué)內(nèi)容之前提出案例可促使學(xué)生帶著問題聽課，增加學(xué)生的好奇心；在講述相關(guān)教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)提出案例則可組織學(xué)生展開討論，增強(qiáng)課堂互動(dòng)，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和把握；而在講述相關(guān)教學(xué)內(nèi)容之后提出可使學(xué)生鞏固課堂上所學(xué)過的知識(shí)。案例教學(xué)使抽象理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合，易于理解，同時(shí)，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于專業(yè)思想鞏固提升教學(xué)效果質(zhì)量[3-4]。

2.3 采取翻轉(zhuǎn)課堂，提升學(xué)生綜合素質(zhì)

傳統(tǒng)的儀器分析教學(xué)是一般多采用“講授式、灌輸式”教學(xué)，不利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、綜合能力及創(chuàng)新精神。為了提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，實(shí)行換位學(xué)習(xí)的模式，讓學(xué)生走上講臺(tái)，教師走下講臺(tái)，站在對(duì)方的角度感受課堂氛圍[5]。在光譜分析和色譜分析方法學(xué)習(xí)完成以后，學(xué)生掌握了紫外可見分光光度計(jì)、原子吸收光譜儀、氣相色譜儀和液相色譜儀等儀器的基本原理和分析方法后，要求學(xué)生5人1組查閱文獻(xiàn)設(shè)計(jì)一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)方案，在討論課上使每組同學(xué)都有機(jī)會(huì)上臺(tái)報(bào)告，主要匯報(bào)整體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新性、方案涉及儀器的基本原理、儀器結(jié)構(gòu)和主要部件以及實(shí)驗(yàn)的基本步驟，包括采集樣品、樣品處理、儀器設(shè)備和實(shí)驗(yàn)報(bào)告等。最后，教師對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行修改，這種探究訓(xùn)練將學(xué)生從死記課本知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)變成探究問題、培養(yǎng)能力的研究性學(xué)習(xí)，對(duì)于本科生向研究生的過渡具有很好的促進(jìn)作用。這個(gè)環(huán)節(jié)還鍛煉了學(xué)生文獻(xiàn)檢索、PPT制作與講解及團(tuán)隊(duì)合作等能力。

2.4 提升教師水平，建設(shè)教學(xué)隊(duì)伍

教學(xué)團(tuán)隊(duì)是提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵，要從多方面提升教師的教學(xué)專業(yè)技能，做好教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)[6]。(1)采取“走出去”的方式，不斷豐富教師的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，鼓勵(lì)相關(guān)教師去企業(yè)掛職鍛煉，與企業(yè)進(jìn)行項(xiàng)目合作，例如去洛陽市環(huán)境監(jiān)測(cè)站、質(zhì)量監(jiān)督局、黎明化工研究院等企業(yè)單位去實(shí)習(xí)實(shí)際樣品的前處理過程及目前檢測(cè)方法的新進(jìn)展；(2)科研促進(jìn)教學(xué)，逐漸將教師的科研課題及成果轉(zhuǎn)化成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，比如可以將設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)引入教師的科研項(xiàng)目“肉制品中瘦肉精萊克多巴胺的檢測(cè)”，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，科研與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相輔相成，更新了儀器分析的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也更符合應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求；(3)邀請(qǐng)相關(guān)單位的具備高級(jí)職稱并且實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的工作人員為團(tuán)隊(duì)教師做專題講座，從實(shí)踐層面提高教師素質(zhì)。

2.5 采用過程性考核方式，科學(xué)評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)效果

根據(jù)課程教學(xué)改革需要，逐步改進(jìn)教學(xué)考核評(píng)價(jià)機(jī)制，實(shí)行過程評(píng)價(jià)與結(jié)果評(píng)價(jià)相結(jié)合方式，通過豐富考核方式、降低期末考試比重和考試內(nèi)容多樣化來真實(shí)反映同學(xué)們對(duì)該課程的理解和應(yīng)用[7-8]。將儀器分析課程的總成績(jī)儀器設(shè)置為五部分：課堂提問和課堂表現(xiàn)(10%)、平時(shí)作業(yè)(20%)、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)論和匯報(bào)(10%)、期中測(cè)試(10%)和期末考試(50%)其中課堂提問和表現(xiàn)能夠考察學(xué)生是否熟悉每節(jié)課的知識(shí)、能夠主動(dòng)參與課堂討論環(huán)節(jié)；四人一組的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和匯報(bào)引導(dǎo)學(xué)生用所學(xué)的知識(shí)來解決實(shí)際問題，將理論和實(shí)際聯(lián)系起來，體現(xiàn)對(duì)素質(zhì)和能力的考察；閉卷考試主要是考查學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)和能力點(diǎn)的簡(jiǎn)單歸納和綜合應(yīng)用能力。多元化考核方式注重專業(yè)對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)和能力點(diǎn)培養(yǎng)要求的落實(shí)(即課程達(dá)成度評(píng)價(jià))，促使學(xué)生注重學(xué)習(xí)的過程，為應(yīng)用型人才的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

3 結(jié) 論

儀器分析是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程。近年來，新的儀器、新的分析方法和技術(shù)不斷涌現(xiàn)，這就需要從事儀器分析教學(xué)的老師能夠及時(shí)了解學(xué)科前沿，更新知識(shí)體系，對(duì)原有的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式進(jìn)行改革，提升教師團(tuán)隊(duì)的教學(xué)水平，培養(yǎng)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問題、研究問題和解決問題的能力，為培養(yǎng)應(yīng)用型人才貢獻(xiàn)自己的力量。