基于OBE理念的色譜與分離課程教學(xué)改革探索

摘 要 文章主要基于成果導(dǎo)向教育理念（OBE），探討色譜與分離的教學(xué)改革，旨在改變傳統(tǒng)的單一授課模式，探索教學(xué)新方法，提高教學(xué)效果。以色譜基本理論中“速率理論”知識點(diǎn)為例，采用問題導(dǎo)入、形象比擬、小組討論等多種手段進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)式教學(xué)過程。課程實(shí)施多層次多角度的過程考核評價(jià)體系，培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)術(shù)思維能力、創(chuàng)新力和工程實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞 色譜與分離；OBE；教學(xué)改革；過程評價(jià)

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.26.039

Exploration of Teaching Reform in Chromatography and Separation Course

Based on OBE Concept -Taking "Rate Theory" Teaching as an Example

DONG Chunping， CH3qO4xXe/cYUlvNYODkkZmQ==EN Junming， LI Jian

（School of Pharmacy & School of Biological and Food Engineering， Changzhou University， Changzhou， Jiangsu 213164）

Abstract The article is mainly based on the Outcome Based Education （OBE） concept， exploring the teaching reform of chromatography and separation， aiming to change the traditional single teaching mode， explore new teaching methods， and improve teaching effectiveness. Taking the knowledge point of "rate theory" in the basic theory of chromatography as an example， teaching design is carried out using various methods such as problem introduction， image comparison， and group discussion to achieve a closed-loop teaching process. The implementation of a multi-level and multi angle process assessment and evaluation system in the curriculum has cultivated students' academic thinking ability， innovation ability， and engineering practice ability.

Keywords chromatography and separation; OBE; reform in education; process evaluation

色譜與分離技術(shù)是分析化學(xué)中發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的分離分析技術(shù)，是化學(xué)化工、食品衛(wèi)生、sRbGkkfXPtww+c2cHCoIRg==環(huán)境檢測、生化、醫(yī)學(xué)、藥物、商檢等領(lǐng)域最常用的分離分析手段，也是高等學(xué)?；瘜W(xué)、化工及相關(guān)專業(yè)學(xué)生必修的一門課程。然而分離分析技術(shù)多種多樣、色譜相關(guān)理論晦澀難懂、色譜相關(guān)儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、檢測器種類繁多，使得整門課程趣味性不強(qiáng)[1-2]。鑒于此，針對色譜與分離課程的教學(xué)改革一直在進(jìn)行，試圖充分融入OBE理念改變傳統(tǒng)的單一教學(xué)手段，以提高教學(xué)效果[3-4]。本文以色譜與分離課程中的“速率理論”為例，嘗試與OBE教學(xué)理念融合進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的改革探索。

1 教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容設(shè)計(jì)

1.1 教學(xué)目標(biāo)

本課程設(shè)定了兩大課程目標(biāo)，第一為知識與能力目標(biāo)： ①培養(yǎng)學(xué)生掌握色譜分析方法的理論和應(yīng)用知識，包括掌握色譜分析的本質(zhì)、色譜分析的基本術(shù)語和理論；儀器的基本結(jié)構(gòu)；常見色譜分析類型的特點(diǎn)；分析條件的選擇和定性定量方法等；②培養(yǎng)學(xué)生掌握混合物的分離和分析方法，包括生產(chǎn)和研究中常見的色譜技術(shù)、常規(guī)分離方法和樣品前處理技術(shù)等；③培養(yǎng)學(xué)生通過所學(xué)的理論知識進(jìn)行綜合分析和解決實(shí)際問題的能力。第二為素質(zhì)目標(biāo)：①培養(yǎng)學(xué)生積極進(jìn)取、探究科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度和思想意識，執(zhí)著鉆研的科學(xué)精神、專業(yè)榮譽(yù)感和職業(yè)使命感，增強(qiáng)學(xué)生勇?lián)褡鍙?fù)興重任的決心和意識；②激勵(lì)學(xué)生堅(jiān)持科學(xué)理性、求真務(wù)實(shí)、理論聯(lián)系實(shí)際和認(rèn)真細(xì)致的科學(xué)態(tài)度，樹立正確的職業(yè)觀。

1.2 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

在色譜與分離的教學(xué)中，選用夏之寧、季金茍、楊豐慶主編的“十二五”系列教材《色譜分析法》作為教學(xué)用書。根據(jù)學(xué)時(shí)安排，主要講授九章的內(nèi)容，包括：①緒論；②色譜分析法概述；③色譜分析基本理論；④色譜儀；⑤氣相色譜柱系統(tǒng)；⑥高效液相色譜；⑦色譜定性定量分析；⑧柱層析和薄層色譜法；⑨樣品預(yù)處理技術(shù)。

在教學(xué)設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)各章節(jié)知識點(diǎn)的特點(diǎn)采用不同的教學(xué)形式。其中包括：①案例啟發(fā)法，如以“三鹿毒奶粉事件”“工業(yè)廢水排放”等生活中熟悉的案例來幫助學(xué)生認(rèn)識到色譜分析的重要性；②形象比擬法，如將色譜分離比喻成長跑比賽，色譜儀中檢測器的靈敏度比喻成相機(jī)的像素，通用型檢測器和選擇性檢測器比喻成合照與特寫等；③直觀教學(xué)法，在講述色譜填充柱和毛細(xì)管柱時(shí)，用實(shí)驗(yàn)室的實(shí)物讓學(xué)生近距離觀察兩者的區(qū)別；講解柱層析和薄層色譜時(shí)，通過視頻及線下實(shí)驗(yàn)教學(xué)，充分培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力。

以色譜分析基本理論里的“速率理論”為例，教師在教學(xué)過程中以市面上常見的色譜柱為切入點(diǎn)，提出為什么這些色譜柱會(huì)采用這種尺寸的疑問，引起學(xué)生的思考，從而帶著問題進(jìn)入課程學(xué)習(xí)。之后由問題引出課程所講述的重點(diǎn)——速率理論方程（也稱范第姆特方程），并將其對于色譜分離的重要性比喻成地心引力對于發(fā)射火箭的重要性，從而引起學(xué)生的重視，并充分運(yùn)用引導(dǎo)式教學(xué)和小組討論的教學(xué)手段以提高學(xué)習(xí)效果。

2 OBE理念的融入

2.1 以學(xué)生為中心

“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展為中心，實(shí)現(xiàn)以“教”為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模式向以“學(xué)”為中心的學(xué)習(xí)模式轉(zhuǎn)變，突出學(xué)生的主體地位，在教育教學(xué)過程中更加關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn)和需求的滿足，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量，進(jìn)而全面提升學(xué)生的知識、能力和素質(zhì)[5-6]。在色譜與分離這門課程的教學(xué)過程中，要想充分融入“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，就需要提前了解學(xué)生的學(xué)情和需求，進(jìn)而進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的改革。

以“速率理論”這一知識點(diǎn)的講解為例，在學(xué)習(xí)之前，學(xué)生已經(jīng)掌握了色譜分析法的本質(zhì)及常見術(shù)語，系統(tǒng)地學(xué)習(xí)色譜分析兩大基本理論中的塔板理論，在此基礎(chǔ)上需要引入速率理論方程，引導(dǎo)學(xué)生探究影響柱效的因素及提高柱效的途徑。但參考教材中該節(jié)內(nèi)容的公式推導(dǎo)太多，不利于學(xué)生的理解，因此在教學(xué)過程中將采用動(dòng)畫模擬的方式進(jìn)行講解，以幫助學(xué)生輕松掌握速率理論方程的本質(zhì)意義。如將色譜分離比喻成長跑比賽，形象簡要地回顧色譜分離的本質(zhì)意義，再由塔板理論的不足之處引出如何提高柱效，并通過互動(dòng)，讓學(xué)生觀察兩個(gè)顏色譜帶的區(qū)別，直觀地體現(xiàn)提高柱效的意義，指出柱效與色譜峰寬之間的對應(yīng)關(guān)系，為速率理論方程的解釋做鋪墊。

在講解速率理論方程中每一項(xiàng)參數(shù)所代表的意義時(shí)，將單一組分在色譜柱中的運(yùn)動(dòng)比喻成士兵行軍，隊(duì)伍到達(dá)終點(diǎn)時(shí)的緊密程度就代表著色譜峰的寬度，從而將枯燥難理解的公式與實(shí)際生活聯(lián)系起來。速率理論方程中渦流擴(kuò)散項(xiàng)的講解，教師可以將固定相顆粒大小不一，填充不均勻引起的色譜峰變寬的現(xiàn)象，比喻成士兵行軍過程中遇到不平整的道路而導(dǎo)致隊(duì)伍變散亂，通過互動(dòng)讓學(xué)生討論解決道路不平整的方案，自然而然地提出減少渦流擴(kuò)散的途徑為降低固定相顆粒直徑，填充均勻，從而提高柱效。分子擴(kuò)散項(xiàng)的講解過程中，教師將組分分子在氣體里擴(kuò)散引起的色譜峰變寬的現(xiàn)象，比喻成士兵自身散漫導(dǎo)致行軍隊(duì)伍變散亂，通過互動(dòng)讓學(xué)生討論行軍速度快慢、道路寬窄對隊(duì)伍緊密程度的影響，從而提出減少分子擴(kuò)散項(xiàng)的途徑為縮小柱徑，提高載氣流速，提高載氣分子量。在講解傳質(zhì)阻力項(xiàng)時(shí)，以氣液色譜為例，把由于組分分子在流動(dòng)相、氣液界面及固定液三者間存在傳質(zhì)阻力而引起的色譜峰變寬的現(xiàn)象，比喻成士兵行軍過程中遇到一片花園，每個(gè)士兵從花園繞出來的時(shí)間不一而導(dǎo)致最終隊(duì)伍變亂，通過互動(dòng)讓學(xué)生討論如何降低花園帶給行軍隊(duì)伍的影響，從而提出影響傳質(zhì)阻力項(xiàng)的因素及降低的途徑為縮小顆粒直徑和液膜厚度，降低流速，降低載氣分子量。

2.2 以成果為導(dǎo)向

在色譜與分離的教學(xué)過程中，大量運(yùn)用問題引導(dǎo)式教學(xué)，在開始學(xué)習(xí)每個(gè)重要的知識點(diǎn)時(shí)，以問題為導(dǎo)入，通過反向設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，最終引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識來解決實(shí)際問題，如此閉環(huán)學(xué)習(xí)，提高學(xué)生解決問題的能力。

同樣以“速率理論”的教學(xué)過程為例，在學(xué)習(xí)之前，教師首先提出市面上所售色譜柱標(biāo)簽上各參數(shù)的意義，為什么要如此設(shè)計(jì)，讓學(xué)生帶著問題進(jìn)入課程學(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)完速率理論方程之后，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識討論市面上的色譜柱要設(shè)計(jì)成零碎的尺寸參數(shù)的原因，讓學(xué)生更深刻理解其是為了使得最佳流速能夠湊成整數(shù)，便于實(shí)驗(yàn)者操作，從而解答課程開始前教師所提出的問題。在互動(dòng)過程中，帶入思政教育，讓學(xué)生明白速率理論方程的問世帶動(dòng)了色譜行業(yè)的飛速發(fā)展，從而體會(huì)到理論研究的魅力，激發(fā)他們對于理論知識的學(xué)習(xí)興趣及利用所學(xué)知識推動(dòng)社會(huì)行業(yè)發(fā)展的學(xué)習(xí)動(dòng)力。

總之，在速率理論的講授過程中，教師以常見色譜柱的尺寸參數(shù)為切入點(diǎn)，通過提問與學(xué)生互動(dòng)，引起學(xué)生想要一探究竟的學(xué)習(xí)興趣，從而展開相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。教學(xué)過程中雖然還是以多媒體教學(xué)為主要手段，但是改變了傳統(tǒng)的講解方式，以豐富的圖片、動(dòng)畫等資源，生動(dòng)形象地介紹了速率理論方程，在此期間充分融入OBE教學(xué)理念，將組分在色譜柱中的運(yùn)動(dòng)比喻成士兵行軍，色譜流出曲線的寬度比喻成行軍隊(duì)伍的緊密程度，“以學(xué)生為中心”，通過互動(dòng)讓學(xué)生講出哪些因素會(huì)影響士兵行軍隊(duì)伍的緊密程度，從而引出影響色譜峰寬的因素，進(jìn)而總結(jié)出提高柱效的方法。速率理論方程的基本內(nèi)容講解結(jié)束后，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識來解答開始提出的問題，通過互動(dòng)情況來考查學(xué)生的理解程度，提高其分析實(shí)際問題的能力，做到“以成果為導(dǎo)向”，并為后面的持續(xù)改進(jìn)打好基礎(chǔ)。課程的講解過程中更重要的是培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，通過思考題，輔助學(xué)生復(fù)習(xí)、鞏固章節(jié)重難點(diǎn)部分。在幫助學(xué)生掌握專業(yè)知識的同時(shí)，不忘開展思政教育，通過速率理論方程的研究帶動(dòng)整個(gè)色譜行業(yè)的快速發(fā)展，讓學(xué)生領(lǐng)略到理論研究的魅力，激發(fā)他們對于理論知識的學(xué)習(xí)興趣及利用所學(xué)知識推動(dòng)社會(huì)行業(yè)發(fā)展的學(xué)習(xí)動(dòng)力。

2.3 課程的持續(xù)改進(jìn)

OBE模式強(qiáng)調(diào)“評價(jià)—反饋—改進(jìn)”反復(fù)循環(huán)的持續(xù)改進(jìn)機(jī)制，其中“評教和評學(xué)”是課程評價(jià)的兩個(gè)重要組成部分，“評教”的目的在于了解教師的教學(xué)能力，課堂的教學(xué)效果，為持續(xù)改進(jìn)提供依據(jù)；通過“評學(xué)”可以了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和課程中存在的問題，可以發(fā)現(xiàn)問題并提出解決方案。為了全面評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)，確保學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，教學(xué)過程中教師可采取即時(shí)、動(dòng)態(tài)、多次對學(xué)生實(shí)施評價(jià)，注重對教學(xué)過程的及時(shí)反饋與改進(jìn)。針對學(xué)習(xí)狀態(tài)有問題的學(xué)生，教師可通過形成性評價(jià)機(jī)制，進(jìn)行學(xué)習(xí)過程管理，及時(shí)對學(xué)生進(jìn)行糾正和幫扶，改善學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)，有針對性地調(diào)整教學(xué)方法和教學(xué)進(jìn)度，使全體學(xué)生能夠達(dá)成課程目標(biāo)。形成性評價(jià)主要是在課程教學(xué)過程中，通過課堂學(xué)習(xí)、平時(shí)作業(yè)、案例討論、階段測驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)、自主學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)筆記等環(huán)節(jié)觀察和評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)。平時(shí)作業(yè)、實(shí)踐教學(xué)、階段測驗(yàn)的重點(diǎn)在于評價(jià)學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握情況；課堂學(xué)習(xí)、案例討論、自主學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)筆記的重點(diǎn)在于評價(jià)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的學(xué)習(xí)情況。

根據(jù)評價(jià)結(jié)果制訂相應(yīng)的改進(jìn)計(jì)劃，推行持續(xù)改進(jìn)，并借鑒其他領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提升。在持續(xù)改進(jìn)的教學(xué)理念下，本課程通過學(xué)生評教、教師評學(xué)、同行評教、督導(dǎo)聽課等手段，實(shí)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控全員參與和全程覆蓋，形成了利益相關(guān)者共同參與、教學(xué)質(zhì)量管理有效閉環(huán)、持續(xù)改進(jìn)的周期性與常態(tài)化相結(jié)合的教學(xué)質(zhì)量改進(jìn)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)課程的與時(shí)俱進(jìn)。教學(xué)準(zhǔn)備階段，由本院教研室主任及課程負(fù)責(zé)人在學(xué)期初及中期進(jìn)行教案和課程教學(xué)基化的檢查，并形成開學(xué)第一課教學(xué)檢查總結(jié)、期中教學(xué)檢查總結(jié)和教學(xué)日歷。教學(xué)實(shí)施階段，由學(xué)生、校院督導(dǎo)專家、院系領(lǐng)導(dǎo)、同行教師等進(jìn)行每學(xué)期的教學(xué)評教，形成學(xué)生評教結(jié)果、聽課記錄及教師評學(xué)表。課程考核階段分為過程性考核和終結(jié)性考核，由系教學(xué)小組及課程主講教師進(jìn)行教學(xué)全過程和期末的監(jiān)督，并形成過程性考核合理性審核表、記分冊、考勤表、過程性考核記錄文件和期末考核合理性審核表。

3 結(jié)論

本文基于OBE教學(xué)理念，以學(xué)生為中心，以成果為導(dǎo)向，對色譜與分離課程進(jìn)行了教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容和持續(xù)改進(jìn)等方面的改革探究。以色譜基本理論章節(jié)中的“速率理論”為例，采用問題閉環(huán)式教學(xué)，以學(xué)生日常為切入點(diǎn)，通過形象比擬法進(jìn)行互動(dòng)教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生自發(fā)思考并凝練出知識點(diǎn)，提高教學(xué)效果，同時(shí)引進(jìn)多元化課程評價(jià)體系和反饋式持續(xù)改進(jìn)，該課程取得了較好的改革結(jié)果。今后的課程建設(shè)將繼續(xù)對本課程進(jìn)行積極探索，持續(xù)改進(jìn)，培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力的工科類人才。

基金項(xiàng)目：常州大學(xué)教育研究課題“課程思政深度融入制藥工程專業(yè)教育的路徑探索”（GJY2023014）。

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