化學(xué)專業(yè)儀器分析課程教學(xué)改革初探

靳斌斌

(長江師范學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院 無機(jī)特種功能材料重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 ， 涪陵 重慶 408100)

儀器分析課程是化學(xué)專業(yè)的專業(yè)核心課程。學(xué)習(xí)內(nèi)容為光學(xué)分析法(分子和原子光譜法)、電分析化學(xué)法(電位、電解、庫侖、極譜和伏安分析法)、色譜法(氣相和高效液相色譜法)及質(zhì)譜法四大類。核心培養(yǎng)目標(biāo)是使學(xué)生掌握儀器分析的基本理論、基礎(chǔ)知識和基本技能，包括對各類分析儀器的結(jié)構(gòu)(組成、部件及其作用)、工作過程、樣品處理、測試條件、定性定量分析方法等的理解和應(yīng)用，同時了解儀器分析的最新研究成果和發(fā)展趨勢。最終實(shí)現(xiàn)使學(xué)生能夠運(yùn)用儀器分析知識、思想和方法去認(rèn)識、分析和解決實(shí)際問題的目標(biāo)。

儀器分析需要使用精密復(fù)雜的特殊儀器對物質(zhì)進(jìn)行定性(包括形貌、價態(tài)、結(jié)構(gòu)分析等)和定量，方法涉及化學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)、生物學(xué)、信息學(xué)等多學(xué)科知識。加之傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)，課堂沉悶乏味，學(xué)生無法充分融入教學(xué)過程，導(dǎo)致其學(xué)習(xí)積極性和興趣低下，整體教學(xué)效果不理想。改革儀器分析課程教學(xué)模式，探索符合化學(xué)專業(yè)特點(diǎn)的教學(xué)方式方法，提升教學(xué)質(zhì)量勢在必行。本文對化學(xué)專業(yè)儀器分析課程存在的問題以及教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、理實(shí)銜接和考核方式的改革進(jìn)行初步探討。

1 儀器分析教學(xué)中存在的問題

①學(xué)生基礎(chǔ)薄弱。儀器分析作為一門多學(xué)科融合的前沿課程，涵蓋了自然科學(xué)各方面知識，特別是光學(xué)分析法(占總課時的50%)還涉及了復(fù)雜深奧的量子力學(xué)。學(xué)好學(xué)懂儀器分析需要學(xué)生具有一定深度和廣度的自然科學(xué)知識，尤其是物理學(xué)。本?；瘜W(xué)專業(yè)學(xué)生普遍缺乏系統(tǒng)的物理學(xué)知識，難于理解儀器分析的方法和原理。

②教學(xué)模式固化。目前，儀器分析教學(xué)依然習(xí)慣于教師主講+多媒體課件(PPT)的灌輸式授課模式。課堂氛圍單調(diào)乏味，學(xué)生參與度不高，無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性。更重要的是，在有限的課堂教學(xué)中很難使學(xué)生完全掌握和理解深奧晦澀的儀器分析方法和原理，教學(xué)質(zhì)量無法得到保障。

③理論和實(shí)踐脫節(jié)。儀器分析作為一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，需要學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室操作運(yùn)行儀器，進(jìn)一步學(xué)習(xí)、掌握儀器各部分結(jié)構(gòu)及作用，特別是要利用具體的儀器分析方法對樣品進(jìn)行定性和定量分析。由于目前化學(xué)專業(yè)各班級人數(shù)眾多，普遍超過了50人，加之儀器分析涉及的儀器價格昂貴，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備與學(xué)生人數(shù)嚴(yán)重失衡，無法保證每個學(xué)生按時進(jìn)行實(shí)踐操作。結(jié)果致使理論與實(shí)踐銜接不暢，實(shí)踐往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于理論，兩者無法實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合。

④考核評價方式單一。傳統(tǒng)的課程考核評價重結(jié)果，輕過程，通常僅僅以期末考試(70%)+平時成績(30%)作為課程總成績。學(xué)生學(xué)習(xí)過程未得到有效評價，無法滿足培養(yǎng)具備扎實(shí)全面的基礎(chǔ)知識、創(chuàng)新意識、國際視野的高素質(zhì)人才要求。

2 課程教學(xué)改革

針對課程存在的問題，儀器分析課程主要從以下四方面進(jìn)行改革。

2.1 優(yōu)化課程內(nèi)容，突出教學(xué)重點(diǎn)

儀器分析課程培養(yǎng)的能力目標(biāo)最終落腳于使學(xué)生運(yùn)用儀器分析方法對物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析。因此，課程的重點(diǎn)在于物質(zhì)的定性和定量。整個課程內(nèi)容設(shè)置應(yīng)緊緊圍繞如何對待測物質(zhì)定性和定量分析進(jìn)行規(guī)劃，在此基礎(chǔ)之上關(guān)聯(lián)儀器結(jié)構(gòu)、組成及各部分作用，理解掌握儀器分析方法基本原理。

定性和定量需結(jié)合實(shí)例一步一步展開，如“人血中酒精含量的測定(氣相色譜法)”，使學(xué)生明晰分析過程，掌握物質(zhì)測定的關(guān)鍵，增強(qiáng)學(xué)生的自信心，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。而目前所用教材的重點(diǎn)依然集中于原理和儀器，實(shí)例分析較少，導(dǎo)致學(xué)生無法真正理解儀器分析方法的意義和作用，特別是涉及抽象難懂的原理。因此，課程改革的首要任務(wù)是優(yōu)化授課內(nèi)容和教學(xué)大綱，將晦澀難懂的原理簡單化、模型化，重點(diǎn)突出實(shí)例解析定性、定量過程。

2.2 依托線上課程教學(xué)資源庫，創(chuàng)新教學(xué)模式

經(jīng)過近年來儀器分析課程改革的不斷深入，逐步建立了以“學(xué)習(xí)通”為基礎(chǔ)的線上課程教學(xué)資源庫，為學(xué)生提供了大量的教學(xué)文本、研究文獻(xiàn)、圖片、動畫、視頻、實(shí)例和題庫。通過資源庫，采用“翻轉(zhuǎn)課堂”“學(xué)生主講”“自學(xué)交流”等教學(xué)模式，結(jié)合講授法、發(fā)現(xiàn)法、典例教學(xué)、任務(wù)驅(qū)動、演示法、練習(xí)法等教學(xué)方法，打破了傳統(tǒng)的以教師講授為主的灌輸式課堂教學(xué)模式，建立了以線上教學(xué)資源庫為基礎(chǔ)的混合式教學(xué)模式。極大地提高了學(xué)生課堂參與度，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動性。更重要的是對于儀器組成結(jié)構(gòu)、運(yùn)行原理、測試操作等較抽象的教學(xué)內(nèi)容，通過資源庫中的圖片、模型、動畫和視頻展示，豐富了學(xué)生抽象思維能力，使學(xué)生獲得了感性認(rèn)識，有效提升了學(xué)習(xí)效果。

2.3 強(qiáng)化理論實(shí)踐銜接，提升教學(xué)質(zhì)量

理論實(shí)踐脫節(jié)的根本原因在于儀器設(shè)備昂貴，學(xué)校經(jīng)費(fèi)有限，無法滿足實(shí)踐操作過程中學(xué)生和儀器一對一的匹配。特別是核磁共振和質(zhì)譜這種動輒幾百萬的大型儀器，多數(shù)高校無力購買。即便購買了儀器，鑒于儀器的昂貴和維護(hù)的復(fù)雜性，主要面向教師進(jìn)行科學(xué)研究，學(xué)生實(shí)踐操作機(jī)會少，大多數(shù)僅限于觀摩。隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，大量儀器分析仿真軟件的出現(xiàn)，教師可以在課程教學(xué)的前、中、后隨時引入仿真實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)了理論與實(shí)踐的有效銜接，顯著提升了教學(xué)質(zhì)量。

2.4 多元化考核，全面評價教學(xué)效果

充分考慮學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中的表現(xiàn)情況：①課堂表現(xiàn)。通過學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)來評價學(xué)生知識、能力、素質(zhì)等目標(biāo)的達(dá)成情況。包括課堂發(fā)言、提問、回答問題、測驗(yàn)、練習(xí)、考勤等。②作業(yè)。以課后章節(jié)作業(yè)為主，輔以補(bǔ)充習(xí)題，主要考核學(xué)生對課堂所學(xué)內(nèi)容的理解、掌握情況和綜合知識運(yùn)用的能力。③期末考試。以線上考核方式，考查學(xué)生對基本知識理解和掌握情況。④拓展任務(wù)。包括小論文、探究性學(xué)習(xí)、主講課程等。主要考查學(xué)生自主學(xué)習(xí)、收集資料、研究設(shè)計、解決實(shí)際問題、合作學(xué)習(xí)、語言文字表達(dá)與匯報能力等。⑤素質(zhì)表現(xiàn)。主要包括家國情懷、社會責(zé)任、學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)興趣、科學(xué)精神、創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力水平與終身學(xué)習(xí)意識。在此基礎(chǔ)之上，結(jié)合期末閉卷考試，多方位衡量學(xué)生學(xué)習(xí)情況，全面評價課程教學(xué)效果。

3 結(jié)語

儀器分析課程改革的關(guān)鍵目標(biāo)是使學(xué)生“聽的懂，學(xué)的會，能運(yùn)用”，培養(yǎng)出具有扎實(shí)基礎(chǔ)知識和強(qiáng)烈創(chuàng)新意識的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。通過課程內(nèi)容的優(yōu)化，教學(xué)模式的創(chuàng)新，理實(shí)的有效銜接，考核方式的多元化，打破了傳統(tǒng)教學(xué)弊端，促進(jìn)了儀器分析課程改革的深化，有利于培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。