現(xiàn)代儀器分析課程理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革思路分析

張煜 付紅巖 姚常浩

摘? 要：基于現(xiàn)階段教學(xué)改革背景，做好現(xiàn)代儀器分析課程理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革，對于提高課程理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量具有積極意義。文章以綜述的方法，對現(xiàn)代儀器分析課程特點(diǎn)、課程理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀展開分析，并以此來擬定優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容、調(diào)整理論與實(shí)驗(yàn)課程占比、改變課程教學(xué)方法、建立多元評估模式、做好案例融合工作、提高數(shù)據(jù)分析重視度、推行多媒體教學(xué)等措施，并加以應(yīng)用能夠有效優(yōu)化課程理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，不斷提高學(xué)生綜合素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：課程理論；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)目標(biāo)

中圖分類號：G642? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2023）20-0167-04

從目前的國際發(fā)展情況來看，現(xiàn)代科學(xué)儀器已經(jīng)成為國家軟實(shí)力的重要組成部分，分析儀器中包含大量光、電、磁和計(jì)算機(jī)等交叉學(xué)科的基本理論與前沿性技術(shù)，儀器分析的進(jìn)步離不開上述交叉學(xué)科的發(fā)展?；诖?，在現(xiàn)代儀器分析課程理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動中，需要做好相應(yīng)的改革工作，以提高課程教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的綜合實(shí)力。

一、現(xiàn)代儀器分析課程特點(diǎn)

（一）內(nèi)容涉及多個(gè)領(lǐng)域

現(xiàn)代儀器分析是一門多學(xué)科交叉、實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，內(nèi)容涉及現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的多個(gè)領(lǐng)域，涉及力學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、生物化學(xué)、信息自動化、智能化及計(jì)算機(jī)等相關(guān)知識，涉及專業(yè)面廣，實(shí)踐性和理論性強(qiáng)，原理較為抽象，課程內(nèi)容相對難以理解消化。

（二）內(nèi)容豐富、與時(shí)俱進(jìn)

現(xiàn)代儀器分析的方法多種多樣，儀器類型繁多，隨著科學(xué)技術(shù)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，已有的分析方法將不斷發(fā)展更新，新的分析方法還將不斷涌現(xiàn)。因此，從現(xiàn)代儀器分析內(nèi)容之豐富、發(fā)展之迅速的特點(diǎn)來看，其體現(xiàn)出“與時(shí)俱進(jìn)”的特征，是其他化學(xué)基礎(chǔ)課程所少見的鮮明特征之一［1］。

（三）課程定位與人才培養(yǎng)目標(biāo)

無論儀器分析方法和儀器類型如何更新變化，本質(zhì)上都是在電化學(xué)分析法、色譜法、光學(xué)分析法、熱分析法及質(zhì)譜法的基礎(chǔ)上，結(jié)合各個(gè)時(shí)代科技發(fā)展特點(diǎn)，產(chǎn)生新的方法與儀器?，F(xiàn)代儀器分析課程定位和人才培養(yǎng)目標(biāo)如表1所示。

二、現(xiàn)代儀器分析課程理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

（一）課程教學(xué)目的性較弱

首先，教師教學(xué)時(shí)沒有對現(xiàn)代儀器分析課程進(jìn)行梳理，多是按照課本大綱依次開展教學(xué)，各個(gè)板塊的內(nèi)容獨(dú)立性較強(qiáng)，且多數(shù)理論知識抽象性、枯燥性較強(qiáng)，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，難以幫助學(xué)生進(jìn)行課程的系統(tǒng)化學(xué)習(xí)。其次，對于模塊的講解過程較為瑣碎，沒有統(tǒng)一的流程，在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生處于被動的學(xué)習(xí)狀態(tài)，較難理解課程知識，降低了課程的教學(xué)效果［2］。最后在課程教學(xué)中，理論課程與實(shí)驗(yàn)課程之間的關(guān)聯(lián)性相對較弱，學(xué)生未建立良好的學(xué)習(xí)框架，影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

（二）理論與實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置不合理

1. 高校設(shè)置的理論課程與實(shí)驗(yàn)課程課時(shí)比例不合理，即理論課程課時(shí)占有量大于實(shí)驗(yàn)課程，且實(shí)驗(yàn)課程課時(shí)安排沒有根據(jù)課程難易程度進(jìn)行調(diào)節(jié)，無法幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)課程內(nèi)容，降低了較難課程的學(xué)習(xí)效果。

2. 理論課程與實(shí)驗(yàn)課程銜接性較差，部分高校的理論課程和實(shí)驗(yàn)課程間隔時(shí)間超過三天甚至一周，有違大腦記憶規(guī)律，這會導(dǎo)致學(xué)生記憶狀態(tài)不佳，使其在實(shí)驗(yàn)課上需花費(fèi)一部分時(shí)間來復(fù)習(xí)理論知識，降低了實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)效果［3］。

3. 學(xué)校硬件儲備不足，只采購了較為簡單的教學(xué)儀器，對于一些成本較高的實(shí)驗(yàn)器材，學(xué)校未曾采購，只能依靠多媒體進(jìn)行講解，降低了學(xué)生的實(shí)操能力，影響了課程的教學(xué)效果。

（三）課程教學(xué)方法比較單一

教師在前期沒有對現(xiàn)代儀器分析理論課程與實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行梳理，無論課程難易都使用了統(tǒng)一的教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué)，這直接影響了課程的教學(xué)效果，削弱了學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)興趣。對于一些復(fù)雜程度較高的課程，教師只是借助增加課時(shí)的方式完成教學(xué)，教學(xué)方式仍選擇較為傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)法，學(xué)生課堂上的參與度較低，學(xué)習(xí)效果相對較差。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)中也存在自主權(quán)較弱的問題，這也影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，從而影響了課程的教學(xué)效果［4］。

（四）評估模式應(yīng)用效果較差

1. 理論成績在總成績中的占比較高。許多高校理論成績占比超過60%，且理論成績中的80%來源于筆試成績，只有20%來源于課堂表現(xiàn)成績。難以真實(shí)反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

2. 實(shí)踐技能的評價(jià)內(nèi)容比較單一，除了占比相對較低外，在評價(jià)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上，主要以出勤率、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告為主，這些內(nèi)容的主觀性較高，難以反映學(xué)生的真實(shí)情況。在評價(jià)時(shí)，采用以教師評價(jià)為主的方式，降低了評價(jià)結(jié)果的客觀性［5］。

3. 在評估模式的落實(shí)過程中，較少對評估模式中的具體內(nèi)容進(jìn)行改動，使部分指標(biāo)和實(shí)際情況存在脫節(jié)的問題，降低了所擬定評估模式應(yīng)用結(jié)果的科學(xué)性。

（五）案例融合工作較少

1. 案例選擇結(jié)果不合理，許多教師所選的案例與當(dāng)前的社會發(fā)展情況相脫節(jié)，許多教師依舊沿用教材上的老舊案例，對提升學(xué)生創(chuàng)新思維能力的幫助較小，容易讓學(xué)生和時(shí)代相脫節(jié)，較難提高學(xué)生的綜合實(shí)力。

2. 在課程教學(xué)過程中，課堂教學(xué)內(nèi)容的靈活性較差。很多教師在教學(xué)活動中只根據(jù)教學(xué)大綱來進(jìn)行教學(xué)，沒有結(jié)合當(dāng)下的一些熱點(diǎn)事件，或者在講解熱點(diǎn)事件時(shí)，沒有從本質(zhì)上分析，導(dǎo)致學(xué)生參與課程學(xué)習(xí)的積極性較差，降低了課程的教學(xué)效果。

（六）數(shù)據(jù)分析重視度較弱

1. 數(shù)據(jù)分析軟件的選擇質(zhì)量較差，許多學(xué)生在選擇分析軟件時(shí)，沒有考慮現(xiàn)代儀器分析方法的基本特點(diǎn)，使用了較為通用的分析軟件，或者多個(gè)軟件混用，從而降低了數(shù)據(jù)量化處理結(jié)果的科學(xué)性與合理性，較難滿足后續(xù)分析活動的進(jìn)行［6］。

2. 缺少對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的匯總整理，教師最后往往以實(shí)驗(yàn)報(bào)告的方式來檢查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況，但是學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性較難直接判斷，無法幫助教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生操作上存在的問題，不能及時(shí)督促學(xué)生改正此問題，降低了所整理數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值。

（七）多媒體應(yīng)用質(zhì)量較差

1. 多媒體教學(xué)課件的制作質(zhì)量較差，教師在前期制作多媒體課件時(shí)，沒有結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)進(jìn)行制作，而是傾向于學(xué)術(shù)性質(zhì)地制作課件，此類課件雖然具有較強(qiáng)的學(xué)術(shù)參考價(jià)值，但是對處于學(xué)習(xí)階段的學(xué)生并不適用，易引起學(xué)生的厭學(xué)情緒，降低該課程的學(xué)習(xí)效果［7］。

2. 對于復(fù)雜度相對較高的新型儀器，教師沒有合理使用多媒體來細(xì)化分析儀器的具體細(xì)節(jié)，使學(xué)生較難充分理解儀器的工作原理，在實(shí)際操作中也會由于理解深度不足，出現(xiàn)人為失誤操作，影響學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，降低了實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)效果。在多媒體教學(xué)中，教師缺少引導(dǎo)學(xué)生思考的過程，依舊沿用教師為主體的教學(xué)方式，影響了課程的教學(xué)效果。

三、現(xiàn)代儀器分析課程理論和實(shí)驗(yàn)改善思路

（一）優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容

通過優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，可以提高課程教學(xué)過程的目的性，提高課程教學(xué)結(jié)果的科學(xué)性。

1. 對現(xiàn)代儀器分析課程進(jìn)行梳理，可將其劃分為若干模塊。例如根據(jù)所使用儀器分析方法、實(shí)驗(yàn)儀器相似性，將課程劃分為電化學(xué)分析法、色譜法、光學(xué)分析法、熱分析法、核磁共振波譜法及質(zhì)譜法等多個(gè)模塊，以模塊的方式來開展教學(xué)，幫助學(xué)生進(jìn)行課程的系統(tǒng)化學(xué)習(xí)。

2. 對模塊的講解過程進(jìn)行分解，按照發(fā)展歷程、基本原理、儀器結(jié)構(gòu)、操作流程和注意事項(xiàng)的流程進(jìn)行教學(xué)，在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中，也可以通過對比學(xué)習(xí)的方法，來幫助學(xué)生更好地理解各類知識，提高課程的教學(xué)效果［8］。

3. 在課程教學(xué)中，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的復(fù)雜度選擇相匹配的教學(xué)方法，加強(qiáng)理論課程與實(shí)驗(yàn)課程之間的關(guān)聯(lián)性，以提高學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)效果，加深學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)印象。

（二）調(diào)整理論與實(shí)驗(yàn)課程占比

調(diào)整理論與實(shí)驗(yàn)課程占比能夠不斷提高學(xué)生的綜合實(shí)力，滿足社會對于人才的需求。

1. 對現(xiàn)代儀器分析的理論課程與實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行整理，根據(jù)課程的總課時(shí)調(diào)整理論課程與實(shí)驗(yàn)課程比例。對難度相對較低的儀器分析課程（如光學(xué)分析、熱分析等），可以縮減理論課程的課時(shí)占比，增加實(shí)驗(yàn)課程的具體占比，讓學(xué)生通過實(shí)踐來加深理論學(xué)習(xí)印象。對難度較高的儀器分析課程，除了提高理論課程與實(shí)驗(yàn)課程占比外，還需要在實(shí)驗(yàn)課程中做好對理論課程的再次強(qiáng)調(diào)，幫助學(xué)生更好地認(rèn)知課程內(nèi)容，提高課程知識的學(xué)習(xí)效果。

2. 提高理論課程與實(shí)驗(yàn)課程銜接，在完成理論學(xué)習(xí)后，及時(shí)安排實(shí)驗(yàn)課程，讓學(xué)生可以保持最佳記憶狀態(tài)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，加深對理論課程的學(xué)習(xí)印象，提高課程的學(xué)習(xí)效果。

3. 針對學(xué)校硬件儲備不足的情況，學(xué)?？赏度胭Y金建立虛擬現(xiàn)實(shí)仿真實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生利用VR設(shè)備模擬操作實(shí)驗(yàn)過程，以此彌補(bǔ)硬件設(shè)施不足的情況，實(shí)現(xiàn)良好的課程教學(xué)效果。

（三）改變課程教學(xué)方法

改變課程教學(xué)方法，能夠保持學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高課程最終的教學(xué)效果。

1. 對現(xiàn)代儀器分析理論課程與實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)難度進(jìn)行評級，將教學(xué)課程細(xì)分為簡單、中等、較難三個(gè)等級，不同等級的課程對應(yīng)不同的課程教學(xué)方法。例如簡單的教學(xué)課程，可使用問題引領(lǐng)法進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生根據(jù)問題進(jìn)行理論學(xué)習(xí)，加深學(xué)習(xí)印象，并利用實(shí)驗(yàn)課程鞏固學(xué)習(xí)知識。

2. 對一些復(fù)雜程度較高的課程，可以融合多項(xiàng)教學(xué)方法，如利用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法讓學(xué)生在課下完成基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)，課堂上利用問題引領(lǐng)教學(xué)法完成中等難度知識點(diǎn)學(xué)習(xí)，預(yù)留充足時(shí)間完成較難知識點(diǎn)學(xué)習(xí)。在實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)中也可以參考此方法，給予學(xué)生足夠的自主權(quán)，以提高課程教學(xué)效果。

（四）建立多元評估模式

建立多元評估模式，有助于學(xué)校更好地培養(yǎng)高素質(zhì)全能型人才，提高學(xué)生對于課程的學(xué)習(xí)質(zhì)量。在多元化評估模式的建設(shè)中，可以依據(jù)OBE理念完成多元評估模式的擬定。

1. 調(diào)低理論成績在總成績中的占比，可以將理論成績占比下調(diào)到40%，并在卷面考試中增加主觀題數(shù)量，提高所擬定題目的可靠性。

2. 細(xì)化實(shí)踐技能的評價(jià)內(nèi)容，此項(xiàng)內(nèi)容的成績占比總成績的60%，內(nèi)容包括出勤率、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、小組討論、PPT匯報(bào)、小組評價(jià)和教師評價(jià)等，為提升評價(jià)結(jié)果的科學(xué)性，可使用百分法設(shè)置若干項(xiàng)目，明確不同項(xiàng)目的對應(yīng)評分。

3. 在多元評估模式的落實(shí)過程中，需要做好各類反饋信息的整理工作，根據(jù)獲取到的反饋信息來調(diào)節(jié)各分支項(xiàng)目的具體占比，提高所擬定評估模式應(yīng)用結(jié)果的科學(xué)性。

（五）做好案例融合工作

在課程理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革活動中，需要做好案例融合工作，借助實(shí)例來提高學(xué)生的理解深度。

1. 做好案例的選擇工作，所選的案例應(yīng)契合當(dāng)前的社會發(fā)展情況，如當(dāng)代成功案例、教師科研案例等，并安排學(xué)生對其進(jìn)行針對性研究，通過列舉出的各項(xiàng)問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入學(xué)習(xí)，逐步掌握現(xiàn)代儀器分析方法的應(yīng)用原料與實(shí)驗(yàn)結(jié)果，有序提升自身的綜合實(shí)力。

2. 在課程教學(xué)過程中，需要提高課堂本身的靈活性。教師在教學(xué)活動中可以適當(dāng)融入一些社會當(dāng)中的熱點(diǎn)事件。例如在食品安全領(lǐng)域人們一直關(guān)注的“反式脂肪酸”熱點(diǎn)話題，教師可以通過講解反式脂肪酸的危害性、具體的測定方法、國家推行標(biāo)準(zhǔn)、常見來源等知識，以此激發(fā)學(xué)生對知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)結(jié)果的可靠性。

（六）提高數(shù)據(jù)分析重視度

提高數(shù)據(jù)分析重視度，能夠幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的操作習(xí)慣，逐步提升學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。

1. 做好數(shù)據(jù)分析軟件的選擇工作，不同的現(xiàn)代儀器分析方法所使用的分析軟件存在一定差異，例如脈沖傅里葉變換核磁共振波譜儀得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，需要使用Nuts軟件來分析數(shù)據(jù)，而X－射線單晶衍射儀所得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在需使用Origin軟件來進(jìn)行處理。

2. 依據(jù)信息技術(shù)來建立數(shù)據(jù)匯總平臺，并將得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在統(tǒng)一格式后錄入數(shù)據(jù)匯總平臺中進(jìn)行分類、整合、存儲，標(biāo)記數(shù)據(jù)屬性后，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲，便于后續(xù)數(shù)據(jù)提取活動的快速進(jìn)行，和實(shí)驗(yàn)活動追溯，利于教師指導(dǎo)學(xué)生在操作上存在的問題，幫助學(xué)生有序改進(jìn)不足。

（七）推行多媒體教學(xué)

推行多媒體教學(xué)，能夠幫助學(xué)生快速理解抽象的學(xué)習(xí)內(nèi)容，提高在實(shí)驗(yàn)課程中的學(xué)習(xí)效果。

1. 做好多媒體教學(xué)課件的制作，教師應(yīng)結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)制作課件，在保證課件質(zhì)量的同時(shí)，提高課件的趣味性，發(fā)揮吸引學(xué)生主動學(xué)習(xí)的作用，幫助學(xué)生更好地理解方法分析原理，提高課程的學(xué)習(xí)質(zhì)量。

2. 對復(fù)雜度相對較高的新型儀器，教師可以利用多媒體展示整個(gè)儀器的原理剖視圖，對整個(gè)儀器的工作流程進(jìn)行演示，并使用問題引領(lǐng)式教學(xué)法，引起學(xué)生的思考，保持學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的同時(shí)，加深學(xué)生的學(xué)習(xí)印象和理解深度。

四、結(jié)語

綜上所述，基于現(xiàn)代儀器分析課程的基礎(chǔ)特點(diǎn)、培養(yǎng)目標(biāo)，了解課程理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中存在的問題，并以此擬定相應(yīng)的改革措施，不僅可以提高課程的教學(xué)質(zhì)量，而且能夠有序提升學(xué)生的綜合實(shí)力，滿足社會對人才的相關(guān)需求。

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（責(zé)任編輯：淳潔）

作者簡介：張煜（1983—），男，碩士，黑龍江東方學(xué)院食品工程學(xué)院講師，研究方向?yàn)楝F(xiàn)代儀器分析、食品分析；付紅巖（1977—），女，碩士，黑龍江東方學(xué)院食品工程學(xué)院副教授，研究方向?yàn)槭称钒踩珯z測、儀器分析檢測；姚常浩（1984—），男，碩士，黑龍江東方學(xué)院食品工程學(xué)院高級工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境檢測、儀器分析檢測。