基于OBE理念的“儀器分析”實驗教學改革探討

劉 明，孫海燕，鄭樹生

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學農(nóng)學院，黑龍江大慶 163319；2.黑龍江八一農(nóng)墾大學測試中心，黑龍江大慶 163319）

0 引言

“儀器分析”實驗課程主要是通過學生使用各種大型儀器設(shè)備對樣品進行分析和檢驗，不僅可以培養(yǎng)學生動手操作技能，而且可以培養(yǎng)學生觀察、分析和解決問題的能力，更重要的是它還能有效培養(yǎng)學生的團隊精神及實事求是的科學態(tài)度，為今后的畢業(yè)實驗設(shè)計及從事生產(chǎn)實踐奠定扎實的基礎(chǔ)。

成果導向教育（Outcome-Based Education，OBE）是美國著名學者斯派迪·懷特（Spade White） 在20世紀80年代提出的教育模式。該教育模式被認為是追求卓越教育的正確方向，教學設(shè)計和教學實施的目標是學生通過教育過程最后所取得的學習成果。OBE理念關(guān)注學習主體的學習成果，強調(diào)學習主體掌握知識和能力的程度，而不是單一強調(diào)施教者“如何教”和“教什么”[1]。

依據(jù)OBE理念對學?！皟x器分析”實驗教學進行改革探索，通過豐富“儀器分析”實驗課的教學模式、改革教學內(nèi)容、優(yōu)化課程設(shè)置和調(diào)整評價體系，充分發(fā)揮“儀器分析”實驗教學在人才培養(yǎng)中的優(yōu)勢作用，提高教學質(zhì)量，實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標，使“儀器分析”實驗課程成為人才培養(yǎng)的理想平臺。

1 “儀器分析”實驗教學現(xiàn)狀

隨著科技的進步，儀器分析知識的不斷更新，涉及的知識面也越來越廣泛，涌現(xiàn)出大量先進的科學技術(shù)及儀器設(shè)備，與此同時，現(xiàn)行的教學內(nèi)容、方式及條件等更新的速度遠遠落后科技的發(fā)展，存在諸多問題。

1.1 實驗教學模式單一

“儀器分析”實驗課程教學仍采用單一的流程化授課模式，即課前學生通過抄寫實驗報告進行預(yù)習，課中學生按部就班完成樣品處理，教師通過講解、演示實驗進行授課，課后學生將得到的數(shù)據(jù)代入公式進行計算，完成實驗報告等幾個方面進行。這種傳統(tǒng)實驗教學模式已遠遠不能滿足現(xiàn)在學生實驗課程的需求，不能發(fā)揮以學生為主體的作用，學生只是機械地按照實驗步驟操作，不能帶著問題去學，無法真正理解并掌握所涉及儀器的操作，很難激發(fā)學生的學習興趣，更缺少自主或合作探索、設(shè)計實驗的能力，養(yǎng)成了學生不思考的壞習慣，影響了教學效果。

1.2 實驗所需設(shè)備昂貴

用于“儀器分析”實驗教學設(shè)備多數(shù)屬于大型精密儀器，價格昂貴，院系擁有的數(shù)量有限，大多數(shù)“儀器分析”實驗只有一臺甚至沒有設(shè)備供學生使用。而實驗教學時，往往是至少一個班的學生同時參與，導致學生獨立操作儀器設(shè)備的機會較少，不利于調(diào)動學生的學習積極性，教學效果不理想。

1.3 實驗教師操作生疏

“儀器分析”實驗課屬于操作性很強的一門課程，需要精通理論知識，并且對儀器操作嫻熟的實驗教師。而現(xiàn)實情況是多數(shù)實驗教師并不是儀器分析專業(yè)，并且從事操作的實踐很少，且缺乏相關(guān)培訓，對于一些大型儀器如原子熒光-液相色譜聯(lián)用儀、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀等的使用生疏，導致實驗教學中的學習氛圍較差。

1.4 實驗課程內(nèi)容陳舊

實驗課程內(nèi)容仍局限于少數(shù)傳統(tǒng)的經(jīng)典實驗，雖然實驗經(jīng)典，但是內(nèi)容陳舊、死板。涉及的7個實驗連續(xù)多年未更新或拓展實驗內(nèi)容，不利于學生對相關(guān)實驗前沿進展、社會熱點及新技術(shù)的了解，也不利于所學知識與社會實踐應(yīng)用的有效銜接，造成學習與應(yīng)用的脫節(jié)。

1.5 實驗課程設(shè)置固化

由于受實驗課程學時數(shù)的限制，實驗中所用的試劑、溶液、標準品、分析樣品等都是由實驗教師準備、配置完成，學生可參與的實驗基本只剩下樣品的前處理。此種課程設(shè)置使學生的參與度低，發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力得不到鍛煉，影響到學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)及對實驗全流程的熟悉程度。

1.6 課程過程考核缺失

目前的“儀器分析”實驗課考核方式主要是依據(jù)出勤、實驗態(tài)度和實驗報告3個部分來計算實驗課的分數(shù)，這種考核不能夠真正評價學生是否掌握了實驗內(nèi)容和技能，缺少過程性考核，導致部分學生對實驗課不夠用心。

2 基于OBE理念的“儀器分析”實驗教學改革探討

2.1 豐富教學模式

為了實現(xiàn)以成果為導向的OBE教學目標，僅僅依靠以被動接受式、灌輸式的教學模式顯然是不夠的，不滿足新農(nóng)科建設(shè)要求，也不滿足新時代大學生自身發(fā)展的要求。

2.1.1 采用混合式教學

OBE模式下，更加注重學生自學能力的培養(yǎng)，所以，教師應(yīng)轉(zhuǎn)變教學方式，充分利用現(xiàn)代化的教學手段，開展線上線下混合式的互動教學。在“儀器分析”實驗課程前，將所用儀器的簡介、用途、發(fā)展歷史、測試原理、實驗內(nèi)容等文字或視頻等材料上傳至超星、雨課堂等學習平臺，構(gòu)建線上學習平臺，學生可以通過手機提前預(yù)習。在制作教學視頻過程中，要將實驗分解多個主題片段，避免視頻時間長，學生抓不住重點，容易分神，并且可以使學生根據(jù)自己的學習情況有針對性地重點學習。不懂的環(huán)節(jié)可以直接在教學平臺進行互動，教師可以通過學習平臺督促、掌握學生預(yù)習情況，使其養(yǎng)成良好的預(yù)習習慣。實驗操作前，利用雨課堂等工具豐富實驗課堂教學，可以加強與學生互動，并且可以及時了解學生的知識掌握情況，以便調(diào)整課堂進度，使學習取得良好效果[2-3]。

2.1.2 提高學生的參與度

大部分“儀器分析”實驗所用設(shè)備價格較為昂貴、數(shù)量較少，并且不同類型的設(shè)備放置空間有不同的要求，所以很難達到學生同時操作的情況。為了盡可能培養(yǎng)學生的操作及應(yīng)用能力，將班級學生分為多個小組，每組不多于5人。課前安排每小組進行實驗準備，小組內(nèi)自行協(xié)調(diào)分工，并進行資料收集、溶液配制、樣品準備等工作，在不同的實驗中，組內(nèi)可以進行輪換，使每位學生在不同的實驗環(huán)節(jié)都得到相應(yīng)的鍛煉，最后形成實驗預(yù)習報告。在進行實際上機操作時，每個小組結(jié)束一個實驗后，進入另一房間開展下一個實驗，如此輪轉(zhuǎn)。

在等待實驗結(jié)果期間，學生小組針對實驗結(jié)果及過程進行分析、討論，教師參與其中，引導、鼓勵學生獨立思考、相互討論，然后再根據(jù)學生的理解程度，引導學生正確分析。通過提問互動讓學生積極主動參與實驗過程中，引起其思考、分析，達到對實驗的真正理解。

2.1.3 利用共享設(shè)備與專業(yè)教師

學校測試中心具備多種大型分析儀器設(shè)備，如原子吸收分光光度計、原子熒光-液相色譜聯(lián)用儀、氣象色譜儀、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、高效液相色譜、高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀等，并且加入儀器設(shè)備共享平臺，具備一支專業(yè)化的分析儀器設(shè)備操作隊伍。在“儀器分析”實驗教學方面，充分依托此共享平臺開展[4-6]。在師資配備方面，對于“儀器分析”課程的理論教學部分，可以由教學經(jīng)驗豐富的高校教師承擔，主要講解檢驗儀器的基礎(chǔ)知識，包括儀器的工作原理和分類；對于“儀器分析”課程的實驗教學部分，則由學校測試中心的技術(shù)人員來承擔，檢驗檢測人員可以結(jié)合大量的檢測經(jīng)歷，向?qū)W生講解檢驗儀器的使用操作和實際應(yīng)用，測試中心的技術(shù)人員則可以依據(jù)自身豐富的工作經(jīng)驗，向?qū)W生講解大型檢驗儀器的結(jié)構(gòu)、維護和維修。將三者完美結(jié)合，對于培養(yǎng)大學生在檢驗儀器方面的動手實踐能力大有裨益。

2.2 改革教學內(nèi)容

“儀器分析”實驗課中的實驗項目都是經(jīng)過授課教師嚴密設(shè)計篩選產(chǎn)生的，但是有些實驗已經(jīng)與現(xiàn)實生活脫離太遠，很難激發(fā)學生的學習熱情。學生通過理論學習，基本掌握了“儀器分析”實驗的基本原理，方法等，教師在“儀器分析”實驗教學內(nèi)容設(shè)置時，應(yīng)充分考慮學生的專業(yè)特點及今后從事相關(guān)工作，對基礎(chǔ)性的實驗項目進行整合，使教學內(nèi)容更符合專業(yè)特征、知識背景，如土壤中重金屬測定實驗、土壤中農(nóng)藥殘留測定實驗等一些貼近生產(chǎn)生活、與就業(yè)崗位相關(guān)的實驗更能激發(fā)學生學習的興趣。當然，也要考慮到學生個性發(fā)展，引導學生自主選題進行科學設(shè)計實驗，將學習與科研能力的培養(yǎng)相結(jié)合，培養(yǎng)學生的自主學習能力、科研探索及科學創(chuàng)新能力。教師也可以鼓勵學生利用“儀器分析”實驗課所掌握的知識進行大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的申請或參加競賽，可以提高學生的自信及學習能力。

2.3 優(yōu)化課程設(shè)置

實驗的準備工作完全由教師完成，將不利于學生對所學理論知識的鞏固，也不利于學生動手能力、綜合分析與解決問題能力的培養(yǎng)，更與OBE的要求相背離。實驗教學是將專業(yè)理論知識與實踐動手能力相結(jié)合，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的一個重要手段。從實驗準備到實驗報告的完成，一個完整的實驗可以培養(yǎng)學生的綜合協(xié)調(diào)組織能力、團隊合作和交流能力、自學能力、有機結(jié)合理論知識和實踐的能力[7]。

在“儀器分析”實驗教學過程中，將學生置于教學活動的主體和中心地位，讓每個學生參與到儀器分析實驗的前準備工作，包括實驗耗材及器械的準備、實驗溶液的配置、實驗室儀器設(shè)備的調(diào)試及預(yù)實驗等，充分發(fā)揮學生的主體作用。為了避免一人動手大家看的現(xiàn)象，同時培養(yǎng)學生團結(jié)協(xié)作的意識，強調(diào)小組成員分工合作，實行小組長負責制，爭取小組成員一起協(xié)調(diào)配合完成每一項工作。

2.4 調(diào)整評價體系

以往只是以實驗報告定分數(shù)的考核模式存在諸多弊端，也越來越受到質(zhì)疑?；贠BE的教育理念，教師在進行儀器分析實驗教學課程考核評價時要設(shè)置多樣化的過程性考核方式，降低實驗報告所占比例，完善過程性考核與結(jié)果性考核相結(jié)合的學習考評制度。評價主要從3個方面進行考核，即課前預(yù)習進度、上課過程表現(xiàn)和團隊實驗報告質(zhì)量。課前預(yù)習進度主要通過輔助教學軟件，通過對每個學生自學進度記錄，分析學生自學能力完成情況；上課過程中的表現(xiàn)強調(diào)學生通過有效的課前自主預(yù)習，在課程中投入充分的精力與專注力，理解每一個知識點，具有良好的動手能力、合作溝通能力。在上課過程中，分階段通過小測驗、問卷調(diào)查等形式考察學生對知識的理解把握情況及對教學的評價，根據(jù)情況反饋，及時進行調(diào)整，保證學生的學習產(chǎn)出。課后客觀的評價團隊實驗報告的質(zhì)量、考查實驗操作和結(jié)果的詳細記錄、結(jié)果分析討論及課后思考題完成情況。

3 結(jié)語

以O(shè)BE理念為導向的“儀器分析”實驗教學打破了傳統(tǒng)的教育理念，以成果產(chǎn)出為導向，從教學手段創(chuàng)新、課程體系設(shè)計、課程考核體系構(gòu)建等多個方面進行了綜合性地探索，不但提高了學生的學習興趣，培養(yǎng)了學生的主動學習能力，使學生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)提升了一個層次，而且還保證了實驗教學質(zhì)量的提升，滿足技術(shù)型、實用型人才培養(yǎng)目標要求，但是完全要將OBE理念融入到“儀器分析”實驗教學中還需要在今后的教學中進一步完善。