應(yīng)用型高校儀器分析課程教學改革研究*

王 翔，段海明，鄒長明，趙建榮，王 艷，范行軍，孫冰清，孟凡德

(安徽科技學院資源與環(huán)境學院，安徽 鳳陽 233100)

儀器分析課程是化學化工及相關(guān)專業(yè)本科生必修的基礎(chǔ)課程之一[1]。儀器分析在日常工作生活以及科學研究中都有著極為重要的作用。通過該課程的學習，學生可以學習掌握科研和日常社會生活所需儀器的使用原理及方法，進而運用所學理論和實踐內(nèi)容對實驗研究方案進行制定，從而解決科學研究、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、社會和環(huán)境等方面的問題[2]。但目前儀器分析課程中仍存在著許多問題，如教學內(nèi)容較為滯后、理論學習與實驗教學相脫節(jié)、教學效果不好等。因此，在應(yīng)用型高校培養(yǎng)人才的需求下，將從教學內(nèi)容、教學方法和教學手段等方面對環(huán)境工程專業(yè)的儀器分析課程教學進行改革與實踐[3-4]。

1 儀器分析教學中存在的問題

1.1 教學內(nèi)容滯后

我校環(huán)境工程專業(yè)的儀器分析課程教學內(nèi)容主要為色譜分析、電位分析、光譜分析三大方面內(nèi)容。其中色譜分析包含氣相和高效液相色譜；光譜分析包含原子吸收、原子發(fā)射和紫外吸收光譜分析。在教學過程中發(fā)現(xiàn)課程教學內(nèi)容存在著明顯的不足，主要表現(xiàn)在三個方面：一是課程內(nèi)容繁雜，章節(jié)之間內(nèi)容重復(fù)較多，如氣相和高效液相色譜分析中，其原理是相通的，但在章節(jié)的授課安排中由于其分為兩個章節(jié)，對于其原理的講授會有重復(fù)。并且教學重點和難點不突出，導致課程內(nèi)容體系不夠完善；二是現(xiàn)有的實驗教學內(nèi)容與一線生產(chǎn)的需求結(jié)合不夠緊密，培養(yǎng)的學生動手能力不足，不能滿足產(chǎn)業(yè)的要求；三是由于大型儀器設(shè)備價格昂貴且設(shè)備臺套數(shù)較少，實驗教學內(nèi)容主要以驗證性實驗為主，缺乏研究性、綜合性和探索性設(shè)計實驗，培養(yǎng)的學生創(chuàng)新能力不足。

1.2 理論教學與實驗教學相脫節(jié)

儀器分析是一門理論與實踐結(jié)合性很強的課程[5]。學生在掌握儀器分析理論知識之后，需要培養(yǎng)其實驗?zāi)芰蛻?yīng)用能力。在實驗課程教學方面，教師只是簡單講解實驗原理、實驗操作步驟和使用設(shè)備注意事項等內(nèi)容，如色譜分析的實驗教學課程，由于氣相色譜儀和高效液相色譜儀價格昂貴，其臺數(shù)僅有1～2臺，且由于操作不當極易造成儀器的損壞，維修較難且昂貴。故學生在實驗課程中往往操作機會不多，只能觀摩教師的講解和演示過程，在教師設(shè)置好的程序中機械性地完成實驗內(nèi)容，不能拓展學生解決問題和分析問題的能力，無法把基礎(chǔ)理論和儀器操作緊密的結(jié)合起來，不能起到培養(yǎng)學生進行獨立思考，創(chuàng)新性實踐的作用。

1.3 教學方式單調(diào)

儀器分析課程內(nèi)容繁多，在理論課堂上，普遍的教學手段是教師利用板書或多媒體課件對教學內(nèi)容進行講解，內(nèi)容龐雜且枯燥，學生難以理解，課堂上不能及時消化吸收，影響學習興趣，導致學習熱情不高，學習效果不理想。在實驗課程教學中，多為演示性實驗為主，教師按照參考書和操作說明書上內(nèi)容照本宣科，進行灌輸式演示，學生只能進行了解性和被動性學習，極大地影響了實驗教學效果。

2 儀器分析理論與實踐教學改革措施

2.1 以實際需求為導向，優(yōu)化課程教學內(nèi)容

儀器分析課程內(nèi)容具有知識面廣、知識點抽象、內(nèi)容繁雜等特點。因此，儀器分析課程的教學內(nèi)容，應(yīng)當根據(jù)不同專業(yè)的性質(zhì)、實際應(yīng)用及就業(yè)需求進行適當精簡，注重教學內(nèi)容的實用性。根據(jù)人才培養(yǎng)目標，整合教學內(nèi)容，構(gòu)建儀器分析課程體系，合理取舍，明確重點和難點，突出光譜分析、色譜分析和電分析三大塊內(nèi)容，適當補充學科前沿知識，擴大學生的學習視野，教學內(nèi)容要與產(chǎn)業(yè)需求緊密結(jié)合，要對接當前社會對于儀器分析的主流需求，注重學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)，提升學生的基本素質(zhì)和能力。

2.2 以能力培養(yǎng)為核心，改革課程教學方法

儀器分析課程主要講授儀器設(shè)備的工作原理及內(nèi)部結(jié)構(gòu)等內(nèi)容，有一定的抽象性，若僅依靠傳統(tǒng)的教學手段及方法對學生學習相關(guān)內(nèi)容有一定的困難[6]。隨著智能化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可以發(fā)揮線上和線下的教學優(yōu)勢。課前，教師將線上的各種優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)資源上傳至“學習通”等學習平臺，學生可以通過這些資源提前了解儀器構(gòu)造、工作原理和工作流程等內(nèi)容；課上，改變傳統(tǒng)講課方式，采用答題、討論、答疑以及翻轉(zhuǎn)課堂等互動方式，充分調(diào)動學生的積極性，提升課堂教學效果；課后，通過課后習題掌握學生對知識點的學習情況，并通過網(wǎng)絡(luò)學習平臺對有疑問的知識進行答疑解惑。為了加深學生對儀器設(shè)備的了解，可以在上理論課之前進行儀器設(shè)備的參觀，使學生對相關(guān)儀器設(shè)備有一定的印象，從而加深對于儀器分析課程的理解。

在實驗課程的教學中，建立課前預(yù)習指導和學習平臺。教師提前制作實驗儀器操作視頻或微視頻，發(fā)布到相關(guān)的學習平臺、微信和QQ群里，讓學結(jié)合實驗指導書，利用空閑時間學習，提前對實驗內(nèi)容有一定的了解。在自主學習逐步取代傳統(tǒng)課程的情況下，針對每個儀器的使用，可以依據(jù)課堂所學知識，每個實驗小組在教師的指導下自主設(shè)計一套實驗方案。學生在設(shè)計實驗方案的過程中，需要對實驗內(nèi)容做充分的預(yù)習，在實施過程中，盡量避開對儀器的錯誤操作。如色譜分析的實踐教學，可以讓同學們根據(jù)理論課堂上對氣相色譜儀和高效液相色譜儀的原理學習，通過視頻先進行使用方法的預(yù)習，再有針對性的設(shè)計實驗樣品并對樣品進行檢測方法的設(shè)計，最終形成實驗方案初稿，與教師進行討論形成定稿，將學習延伸至課堂外。在設(shè)計實驗方案過程中教師需對整個方案進行把關(guān)，避免錯誤的發(fā)生，學生也在自主設(shè)計方案的過程中進一步對所學知識進行鞏固，也更提高了學習的積極性。在這個過程中學校和教師要積極為學生創(chuàng)造適宜的環(huán)境，鼓勵和引導學生自主學習。

2.3 以實踐訓練為重點，強化課程實驗教學

儀器分析課程具有較強的實踐性和前沿性，教師需將最新的科研進展和科研成果轉(zhuǎn)化為教學資源用以開拓學生視野。因此，其實踐教學對于課程的學習效果具有舉足輕重的作用。在實踐教學課程設(shè)計中，必須增加綜合性和創(chuàng)新性實驗的比重。在綜合創(chuàng)新性實踐訓練中，可以圍繞生產(chǎn)實際、教師科研課題和大學生創(chuàng)新項目等展開設(shè)計。學生通過直接參各類科研課題，既能鞏固所學理論知識，又能通過對科研課題的深入了解，提高分析問題、解決問題的綜合能力。在完整的科研實踐訓練中，既包括了實驗檢測分析這一個部分，又包括了樣品制備、方案設(shè)計、分析檢測和數(shù)據(jù)分析一個完整的實驗流程。

2.4 優(yōu)化課程考核方式，實行多元化考核

考核方法應(yīng)包括教學過程和結(jié)果的考核。儀器分析課程實踐性較強，考核不僅僅需要考察課程理論知識的掌握情況，對實驗技能和學習過程的考核應(yīng)更加重視。因此，可以將課程考核標準調(diào)整為：理論考核成績、實驗考核成績和平時考核成績的占比分別為40%、40%和20%。實驗考核成績中除實驗報告成績外，還包含過程性考核，考察學生對實驗技能和儀器操作的掌握情況。通過增加實驗成績考核比例，讓學生更加重視實驗課程，加大對學生自主學習能力的培養(yǎng)。這種考核方式不僅可以全面地考核學生對于儀器設(shè)備的操作能力，還能考察學生對儀器分析基本原理等知識的掌握和運用。

3 結(jié) 語

儀器分析不僅在化學化工等相關(guān)領(lǐng)域的科學研究中起著重要的作用，還對社會發(fā)展具有重要意義。本文針對儀器分析教學內(nèi)容、教學方法和實踐教學等幾個方面存在的問題進行改革與探索，注重加強對學生重視知識、掌握知識的綜合運用能力和實踐能力的培養(yǎng)。在儀器分析教學過程中，應(yīng)盡量采取較為豐富多樣的教學方法和手段，增加學生動手操作機會；結(jié)合教師的科研項目及學生的各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽，提高學生學習的主動性及自主學習知識的的能力，逐步提升學生的綜合素質(zhì)以適應(yīng)和達到社會用人的需求，達到應(yīng)用型高校培養(yǎng)人才的目的及要求。