應(yīng)用技術(shù)型高校對儀器分析課程改革的初探

崔 云，趙利花，閆智慧

(天津仁愛學(xué)院能源與化工學(xué)院，天津 301636)

近年來，因?yàn)槿珖鞯鼗て髽I(yè)頻發(fā)的重大事故，以及環(huán)境問題，家長和學(xué)生本人存在對化工行業(yè)的排斥，招生、就業(yè)等都成為化工專業(yè)的棘手問題。特別對于民辦院?；I(yè)而言，更需體現(xiàn)自身特色，秉承辦學(xué)宗旨，立足當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)形勢，以學(xué)生為本，以專業(yè)為根，以可持續(xù)性發(fā)展為目標(biāo)，培養(yǎng)適應(yīng)企業(yè)需求的應(yīng)用型技術(shù)人才。本文針對儀器分析的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出改革方案，使之培養(yǎng)出的學(xué)生更適應(yīng)社會(huì)就業(yè)需求。

儀器分析作為化學(xué)、化工、制藥、環(huán)境、食品等諸多學(xué)科的專業(yè)必修基礎(chǔ)課程，同時(shí)作為一門集理論、實(shí)踐、操作技術(shù)為一體的應(yīng)用型學(xué)科，具有多學(xué)科、多技術(shù)交叉的鮮明特點(diǎn)?？梢哉f，儀器分析為科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，產(chǎn)品質(zhì)量提升均起到重要的支撐作用。隨著人們對檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、有效性的要求提升，以及對分析儀器的靈敏度、精密度的標(biāo)準(zhǔn)提升，分析儀器技術(shù)正處于一場革命性的變化。傳統(tǒng)的光學(xué)、電化學(xué)、色譜學(xué)等分析儀器已經(jīng)從經(jīng)典的化學(xué)精密設(shè)備和人工操作的應(yīng)用模式，向光-電-機(jī)-算一體化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化的方向快速發(fā)展[1]。由此，儀器分析課程也越發(fā)成為各大高校相關(guān)專業(yè)十分重視的教學(xué)和實(shí)踐課程。

1 背景基礎(chǔ)

首先，應(yīng)明確應(yīng)用型技術(shù)人才的概念界定。應(yīng)用技術(shù)型不同于綜合性大學(xué)培養(yǎng)的工程型人才，也不同于高職院校培養(yǎng)的技能型人才，而是介于兩者之間，以實(shí)現(xiàn)兩類應(yīng)用型教育的銜接與貫通。綜合性大學(xué)注重學(xué)科發(fā)展，其主要任務(wù)是培養(yǎng)工程技術(shù)型研究人員，把科學(xué)原理轉(zhuǎn)化成工程設(shè)計(jì)；高職高專則面向企業(yè)，培養(yǎng)生產(chǎn)一線能掌控實(shí)際操作的技能型人才，其主要任務(wù)是培養(yǎng)企業(yè)生產(chǎn)所需要的熟練技術(shù)工人；而對于應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)，是通過專業(yè)教育培養(yǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)工程與技術(shù)融合的，負(fù)責(zé)產(chǎn)品技術(shù)工藝和流程管理的高級復(fù)合型工程技術(shù)型人才，也稱“現(xiàn)場工程師”[2]。

民辦大學(xué)的立足之本，即立足當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)形勢，設(shè)置有特色、有益于就業(yè)的專業(yè)?？梢娬n程的設(shè)置需依據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)而定。因此，民辦大學(xué)的課程規(guī)劃要求符合基于成果導(dǎo)向的教學(xué)理念，這與民辦院校培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)人才的教學(xué)理念異曲同工。2016年，基于“成果導(dǎo)向教學(xué)”(簡稱OBE)的專業(yè)認(rèn)證理念正式引入我國，并在各大高校盛行。截至2019年，僅化學(xué)工程與工藝專業(yè)通過認(rèn)證的就有68所院校。OBE專業(yè)認(rèn)證理念強(qiáng)調(diào)以目標(biāo)為導(dǎo)向的教育理念，以學(xué)生為中心的教育思想，以持續(xù)改進(jìn)為手段的教育方法，建立培養(yǎng)目標(biāo)-畢業(yè)要求-課程體系的三位一體教學(xué)模式，三者之間相互決定，相互支撐，促使課程體系實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)。本文依據(jù)OBE專業(yè)認(rèn)證理念，探討適合民辦院校應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目的，針對《儀器分析》的理論和實(shí)踐課程進(jìn)行設(shè)置與改進(jìn)。

2 存在問題

儀器分析教學(xué)課時(shí)有限，課程涉及的儀器種類較多，原理復(fù)雜且各不相同，各類儀器之間關(guān)聯(lián)性差，各成體系，在沒有實(shí)物的教學(xué)過程中，對于分析儀器的印象較為抽象，難以真正消化理解。教師授課時(shí)也較為枯燥，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)熱情不高，學(xué)習(xí)愿望不足。

分析儀器屬精密儀器，即使是教學(xué)用實(shí)驗(yàn)機(jī)精度和準(zhǔn)度都不高的情況下，設(shè)備費(fèi)用和操作維護(hù)費(fèi)用也不低，能提供學(xué)生使用的設(shè)備種類不多、數(shù)量不足，導(dǎo)致開設(shè)教材涉及的全部實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是不現(xiàn)實(shí)的，也限制了每一個(gè)學(xué)生上手操作的機(jī)會(huì)，而且儀器分析課程作為基本原理和實(shí)際操作同等重要的學(xué)科，在硬件和學(xué)時(shí)均有限的條件下，使得學(xué)生的理論學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)操作難以有效的聯(lián)系起來。

儀器分析屬于交叉性學(xué)科，涉及材料科學(xué)、物理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、制造技術(shù)等，而且分析儀器的發(fā)展也是日新月異的。在全球范圍內(nèi)，每天幾乎都有新的儀器問世，導(dǎo)致教學(xué)過程中所涉及的儀器設(shè)備嚴(yán)重滯后于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際所使用的儀器設(shè)備。此外，分析儀器種類多樣，操作各有特點(diǎn)，無法保證所有儀器都學(xué)過、用過，同時(shí)即便是同類儀器，不同產(chǎn)家、不同型號，操作界面和部件形式也有差異，需要學(xué)生具備扎實(shí)的理論知識(shí)和高超的操作技巧才能靈活駕馭。因此，在本科教學(xué)階段培養(yǎng)學(xué)生對分析儀器的操作能力，特別是對于培養(yǎng)應(yīng)用型人才尤為重要。同時(shí)，隨著相關(guān)行業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)的提升，對應(yīng)用型技術(shù)人才的需求日益凸顯，因此分析儀器課程改革成功與否對學(xué)生就業(yè)、企業(yè)用人均有重要的影響[3-5]。

3 課程改革措施

針對民辦院校學(xué)生的實(shí)際情況和水平，為了有效解決學(xué)生就業(yè)困難的問題，需有針對性地開展對學(xué)生的培訓(xùn)，通過規(guī)范化的操作學(xué)習(xí)，滿足企業(yè)單位對產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)日益提高的需要。因此，基于儀器分析課程自身特點(diǎn)，需開展原理和實(shí)操兩手抓，引入OBE專業(yè)認(rèn)證理念，修訂儀器分析課程教案和教學(xué)模式，培養(yǎng)出更符合用人單位需求的應(yīng)用型技術(shù)人才。同時(shí)，針對上述儀器分析課程教學(xué)存在的問題，提出以下改革措施，共分為三個(gè)方面：

3.1 夯實(shí)基礎(chǔ)，強(qiáng)化實(shí)踐

儀器分析課程由理論學(xué)習(xí)和實(shí)際操作兩部分構(gòu)成，二者相輔相成，具有相同的重要性。因此，課程改革的第一項(xiàng)工作就是如何夯實(shí)基礎(chǔ)，強(qiáng)化實(shí)踐。

3.1.1 網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)，解決原理認(rèn)知的問題

對于學(xué)生而言，關(guān)鍵還是要掌握各類儀器的基本原理，正所謂萬變不離其宗。(1)針對課程內(nèi)容多，課時(shí)有限的問題，可建立儀器原理、實(shí)驗(yàn)講解等相關(guān)內(nèi)容的視頻庫，學(xué)生可以作為理論知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行預(yù)習(xí)，做到把課堂教學(xué)由課上延伸到課下，起到增加課時(shí)的作用；(2)針對課程概念抽象，不容易理解的問題，可制作相關(guān)儀器工作原理的動(dòng)畫，形象的將原理及操作展示給學(xué)生，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，增加理解記憶點(diǎn)；(3)針對原理講解枯燥，難以與實(shí)際相關(guān)聯(lián)，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣的問題，可將課堂教學(xué)由單向灌輸變?yōu)殡p向交流，創(chuàng)立網(wǎng)絡(luò)討論園地，搭建交流溝通平臺(tái)，形成雙向交流，增加師生溝通機(jī)會(huì)，每一位學(xué)生可以隨時(shí)提出問題，老師回答，全體同學(xué)都可以參與討論，共同學(xué)習(xí)，學(xué)生有高度的參與感，明確了分析儀器與實(shí)際的關(guān)聯(lián)性，最大限度的調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.1.2 仿真教學(xué)，解決實(shí)訓(xùn)條件差的問題

目前，國內(nèi)高校開設(shè)的儀器分析實(shí)驗(yàn)課程基本都是實(shí)行分組實(shí)驗(yàn)，且多為演示性實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致學(xué)生對于所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)踐環(huán)節(jié)嚴(yán)重脫節(jié)。即學(xué)生經(jīng)常出現(xiàn)理論學(xué)得好，見到儀器也無從下手的問題。為解決這一問題，可引入仿真實(shí)驗(yàn)的教學(xué)環(huán)節(jié)，彌補(bǔ)高等院校實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)不足的缺憾，同時(shí)也解決學(xué)校場地和課上時(shí)間不足的難題。仿真實(shí)驗(yàn)可以進(jìn)行課程設(shè)定實(shí)驗(yàn)不涉及的操作環(huán)節(jié)，如色譜測定中，氣相色譜和液相色譜由于工作原理不同，需使用不同的微量注射器進(jìn)行操作；紅外測定中，強(qiáng)調(diào)樣品處理時(shí)需要觀察環(huán)境條件和樣品形態(tài)；紫外檢測中，比色皿的使用要求和存放需注意避免污染；明確歸一化法定量分析和外標(biāo)法定量分析的適用條件，根據(jù)數(shù)據(jù)處理的精度要求決定操作差異。學(xué)生可以任意設(shè)定操作條件，不必?fù)?dān)心誤操作，系統(tǒng)可以提示正確操作，并反復(fù)強(qiáng)調(diào)，使學(xué)生加深印象。仿真實(shí)驗(yàn)的教學(xué)環(huán)節(jié)，可以保證每一位學(xué)生均有獨(dú)立上機(jī)操作的機(jī)會(huì)，同時(shí)避免因?qū)W生操作不當(dāng)，導(dǎo)致高價(jià)實(shí)驗(yàn)儀器損毀的現(xiàn)象發(fā)生。因此，仿真實(shí)驗(yàn)是提升教學(xué)效果的有效手段。

3.2 因人而異，因材施教

如前所述，學(xué)生存在學(xué)習(xí)興趣與能力的巨大差異，為了更好的激發(fā)學(xué)生的潛力，特別是課程的實(shí)操性，我們擬采用因人而異，因材施教的分段式教學(xué)改革，制定適合每位學(xué)生的課程內(nèi)容。

3.2.1 鞏固強(qiáng)化、基礎(chǔ)階段

課程設(shè)定的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)均為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，也就是說，學(xué)生的實(shí)踐對象、方法以及步驟等關(guān)鍵要素都是預(yù)先設(shè)定的，學(xué)生只需要按照教材指示，按部就班地做，就可以得到相應(yīng)的結(jié)果，這一階段是全體學(xué)生的必修基礎(chǔ)階段，實(shí)驗(yàn)過程中強(qiáng)調(diào)操作規(guī)范性，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫過程中強(qiáng)調(diào)科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性。充分利用前期搭建的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和視頻庫，要求全體學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程前，通過網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)，明確實(shí)驗(yàn)流程和基本原理，在通過仿真實(shí)驗(yàn)演習(xí)一遍流程，加深理解，實(shí)操時(shí)以小組為單位由學(xué)生講解、提問和回答問題，再在老師的引導(dǎo)下提出重點(diǎn)、難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)，這一過程的效果比老師一味講解要好，整體實(shí)驗(yàn)過程，經(jīng)歷了視頻學(xué)習(xí)、仿真演習(xí)、小組討論、實(shí)際操作，報(bào)告總結(jié)五部分，極大強(qiáng)化了學(xué)生的理解記憶，并能更充分理解抽象的理論原理和實(shí)驗(yàn)操作的關(guān)聯(lián)性。

3.2.2 提升理解、模擬設(shè)計(jì)階段

仿真實(shí)驗(yàn)不僅能強(qiáng)化學(xué)生操作的規(guī)范性和數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性，讓學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作習(xí)慣，培養(yǎng)其全面規(guī)范的實(shí)驗(yàn)技能，也能進(jìn)一步調(diào)動(dòng)學(xué)生對分析儀器的學(xué)習(xí)興趣?？梢宰尣糠钟心芰Φ膶W(xué)生依據(jù)個(gè)人興趣選擇實(shí)驗(yàn)課題，結(jié)合理論教學(xué)內(nèi)容，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)完整的實(shí)驗(yàn)方案，在教室的指導(dǎo)下，在仿真實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行操作和可行性驗(yàn)證，不必?fù)?dān)心操作不當(dāng)，也沒有試劑損失。該階段可作為第二步，面向有興趣的學(xué)生，可以給于一定加分，學(xué)生可利用課余時(shí)間，通過仿真實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步了解儀器操作和基本原理。

3.2.3 開拓創(chuàng)新、實(shí)操設(shè)計(jì)階段

對于有意愿再進(jìn)一步學(xué)習(xí)的學(xué)生，可考慮開展第三階段--設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)[6]。這一階段學(xué)生需在教師的指導(dǎo)下獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，對提高學(xué)生動(dòng)手能力，全面認(rèn)識(shí)儀器分析過程的復(fù)雜性具有質(zhì)的飛躍，對培養(yǎng)學(xué)生科技創(chuàng)新能力與主觀能動(dòng)性具有重要意義。這一階段學(xué)習(xí)，僅針對主觀能動(dòng)性強(qiáng)且有明確完整設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程和步驟的學(xué)生。對于實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)特別出眾的學(xué)生，還可以讓其參與實(shí)驗(yàn)技能競賽，從而有機(jī)會(huì)接觸民辦院校無法配置的高精尖儀器設(shè)備，體會(huì)分析儀器的多樣性和靈活性，開拓眼界，增長見識(shí)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，拓寬就業(yè)思路。

3.3 德育培養(yǎng)，全程育人

民辦院校作為我國人才培養(yǎng)的一支主力軍，除了對學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)，對于學(xué)生德育培養(yǎng)也尤為重要。即課程要與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)，使思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人。思想政治教育元素包括思想政治教育的理論知識(shí)、價(jià)值理念以及精神追求等，均需要融入到課程中去，潛移默化地對學(xué)生的思想意識(shí)、行為舉止產(chǎn)生影響[7]。針對儀器分析課程，在教學(xué)過程中可引入國產(chǎn)分析儀器的艱苦創(chuàng)業(yè)歷程介紹，如分光光度計(jì)的著名生產(chǎn)廠家北京普析通用儀器和上海元析儀器的發(fā)展歷程，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感，引導(dǎo)學(xué)生增強(qiáng)科研報(bào)國的使命感，提升專業(yè)自信度與認(rèn)可度。此外，增加儀器分析在環(huán)保、新能源、食品安全等重要領(lǐng)域的典型應(yīng)用案例介紹，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到該課程與國計(jì)民生的各個(gè)環(huán)節(jié)息息相關(guān)，加深了解課程的重要性和學(xué)習(xí)的必要性。

4 結(jié) 語

隨著現(xiàn)代企業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提升，各行各業(yè)對于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的重視性不斷增加，分析儀器的市場使用量逐年成倍增長，相關(guān)專業(yè)的就業(yè)率也大幅增加。借此契機(jī)，民辦院校應(yīng)做好儀器分析課程的定位，及時(shí)進(jìn)行課程改革與發(fā)展，為學(xué)生做好專業(yè)引導(dǎo)與就業(yè)規(guī)劃，培養(yǎng)出更多更好的適應(yīng)社會(huì)需求的應(yīng)用型技術(shù)人才。