本科院校工業分析人才培養模式的探索與實踐*

張 偉，楊紅萍，吳 博，任 萍

(廊坊師范學院化學與材料科學學院，河北 廊坊 065000)

工業分析化學或工業分析是分析化學在工業生產上實際應用的一個分支，它是研究鑒定工業生產中的原料、輔料、燃料、中間產品、最終產品、副產品和各種廢棄物的組成及測定各組分的含量和賦存狀態的分析方法及其原理的一門學科，是工業生產中的物質信息和測量科學[1]。這也使得工業分析具有分析項目復雜性、多樣性、實踐性及交叉性、邊緣學科的特點。該課程所用到的分析方法眾多，分析內容和項目也非常多。主要內容包括: 試樣的采集、制備和分解、分離與富集、巖石分析、金屬材料、水質分析、食品分析及過程分析等。以巖石分析為例涉及的分析項目包括：硅、鋁、鐵、亞鐵、鈦、鈣、鎂、錳、磷、鈉、鉀、水分、燒失量、硫、氯等多個項目。通過該課程的學習，可以使學生熟悉并掌握工業樣品的采集、制備、分解與分離、分析及數據處理，并訓練學生的實驗操作能力。

目前在國內本科院校和職業院校中，該課程廣泛開設，課程內容差異度不是很大。但由于學生的定位、素質和學習內容及學習深度的差異，使得本科院校和職業院校的學生在掌握程度上存在差異。當前，職業院校多以學生職業能力培養為本位，培養適應地方經濟建設和社會發展需要、面向生產一線的高素質技術實用型人才[2]。或以檢驗員從業資格證考核內容為主線來設置項目，培養社會需要的檢驗人員[3]，因此實際的教學和實踐也多以培養學生技能的掌握、應用和實際操作能力為目標[4-5]。本科院校如果也僅以面向實際的操作能力為培養目標，則兩者培養出來的人才將無明顯差異。

1 工業分析化學教學現狀

以我校應用化學專業為例，學生在學習工業分析化學過程中存在以下一些問題。我校的工業分析化學課程是在學生學習完無機化學、有機化學、分析化學、儀器分析、物理化學、化工原理等專業基礎課之后而開設的一門專業課，學生雖然掌握了大量相關知識，但是在實驗和實踐過程中表現出的操作能力和應用能力不能讓人滿意；其次，對分析中出現的問題分析準確度和深度不夠；再次，對產品分析過程的系統思考方式不足。而這些表現出來的能力缺陷表現為：學生普遍缺少分析和解決問題能力、知識融合與和應用能力以及創新和系統思考能力。

2 教學改革方向探索

2014年，教育部在發布的工作要點中指出：要研究制定關于地方本科高校轉型發展的指導意見，啟動實施國家和省級改革試點，引導一批本科高等學校向應用技術類型高等學校轉型[6]。同時國家在 21 世紀教育發展目標中提出，工科畢業生要以“卓越工程師”為培養目標[7]。因此培養“卓越工程師”型的工業分析畢業生是高校服務社會的必然選擇。工業分析不僅僅是工業生產的“眼睛”，更是集生產、管理、鑒定與評價于一身的綜合體系，對工業產品起著監督與把關的作用。因此從事相關工作的畢業生應熟悉實際生產過程中復雜和多樣的產品，要能對不同產品及產品的多個指標進行實際操作和分析；同時需要能管理分析過程的數據，確保生產順利進行，并提供改進意見；要對生產中涉及的所有原輔料和各級產品等做出準確的品質認定與合格認定；此外一些企業設備差異以及生產力水平差異，往往需要分析人員能提出創新性的方法或簡便可行的方法，制定分析檢測標準，培訓相關人員等等，從技術操作、培訓到管理等一系列環節涉及的問題都需要分析人員解決。因此，工業分析化學的教學除了知識的傳授外，更應以培養學生的嚴謹思維、系統思維、實操能力、創新思維、風險意識等為根本目標。人才的培養落實到具體的教學過程中，可以通過教學、實驗和實踐環節來得以實施。

3 工業分析化學人才培養實施過程

3.1 教學環節

教學環節是學生掌握知識的主要方式，只有掌握一定的分析相關知識，才有可能在解決實際問題過程中游刃有余。雖然學生已經學完分析化學以及儀器分析相關知識，但是實際產品和問題往往表現形式多樣性和復雜性，而且檢測標準層出不窮，學生在具體分析檢測時往往無所適從。該現象產生的根本原因在于學生只是知道了作為分析整個過程中測定這一小部分，其它環節不甚了解。以土壤中氮磷測定為例，在學生拿到氮磷測定方法和待測樣后，多數學生都能按照方法步驟進行操作得到氮磷結果。但是當題目變為要求學生對一塊土地的氮磷施肥提供指導時，往往無從下手。因為這個時候涉及的內容包括樣品采集、制備、分解與提取、分析方法選擇、結果分析、最終意見等，而每個環節都涉及大量知識，所以學生無法系統全面的解決。具體到實際教學中，采取模塊式與系統式教學相結合。

模塊式教學就是把學生不足部分補充完畢，例如：樣品采集、制備、分解和提取、分析方法中涉及方法選擇、干擾消除及影響、條件控制等等。教學過程中，可以采用多種教學方式，如討論式、研究式等。以樣品采集為例，對于不同類型的樣品采用不同的采集方式，可以和同學們討論比較各種方式優缺點，有沒有改進可能等。通過在教學中利用多種教學方法，充分調動學生所學知識，使學生積極參與問題的思考與討論，從而將所學相關知識融匯到工業分析化學的每個模塊課程中。系統式教學就是針對具體產品的分析時要從樣品采集開始，一直到分析檢測結果整個流程講解，整個過程采用互動、討論式方式進行，這樣經過幾個產品的訓練，學生往往都會建立起系統思考習慣。

工業分析過程本身就是一個繁雜細致的工作，任何的一個疏忽與遺漏都可能導致錯誤結果，從而給生產造成損失，因此在整個教學過程中始終要強調分析過程的細致和嚴謹，嚴格按照邏輯過程來思考，避免思維的跳躍。比如硅鉬藍光度法測定硅，pH控制在1.0～1.8，不能僅告訴學生pH控制在這個范圍和為什么控制在該范圍，還要通過討論找到控制在該范圍的方法，一直探討到可操作階段。通過反復的訓練，學生就形成細致、嚴謹的思考方式。

此外其它院校老師在教學中也采用了比較好的教學方式，可以借鑒。例如：暴晨霞[3]采用目標教學法，劉淑梅[8]采用工學結合模式，張娟[9]采用理實一體化教學理念等多種教學方式都取得了較好的教學效果。

3.2 實驗環節

實驗是理論與實踐相結合的必不可少的中間環節，即考察了學生的掌握程度和動手能力，又避免了直接實踐而造成生產事故和損失。課程改革前，實驗的流程與普通實驗一樣，給定學生實驗方案，為學生準備實驗器材和藥品，然后學生在規定時間內完成測定。但是這樣的結果是學生的操作能力并沒得到多少提高，學生測量的數據的準確度和精度不能令人滿意。這樣培養出來的學生在面對復雜工業品時，將無法勝任。主要原因在于整個實驗過程的割裂以及考查方式的問題導致。整個分析過程實際包括從實驗方案的選定，儀器設備的選定，藥品的準備和配置，樣品的采集、制備、提取和分解、干擾屏蔽、測定、結果分析和評價、結論等一些列過程，但是在整個過程中學生只參與了測定工作，由于沒有參與整個過程，所以實驗數據是否真實有效則不能評價，更無法準確找到實驗失敗原因。傳統的考察方式往往是對實驗報告的批改，都是事后教師對結果進行評價。

基于以上問題，實驗環節進行了調整，改成以目標為導向，自主式實驗。即學生實驗的實驗方案和實驗全部過程由學生自己負責和操作，教師提供確定含量的不同的實驗樣品，差異化測定，教師只考察實驗結果，測定結果與含量不一致的或誤差超過一定范圍的都判定不合格并做出詳細的原因分析。通過這種訓練學生的操作水平和觀察、分析能力得到提升。

3.3 實踐環節

將學生安排在相關企業進行實習，真正了解實際中的分析檢測情況，感受與實驗室的差別。經過前面的訓練，可以看到實踐環節的工業分析多數與實驗過程相同，但是與實驗室又有一些區別，主要體現在創新思維和風險意識上。由于企業的分析檢測水平差異較大，所以一些標準方法所涉及的儀器設備企業往往并不具備，這時需要學生具有創新能力，能調整或改進實驗方案和方法。有時面對企業的新產品時，比如原料改變，導致干擾物的變化或生產新的產品，此時需要學生能創造性的提出新方案和改進措施。實驗環節的結果正確與否并不會產生不良后果，但是實踐中工業分析的結果則產生很大責任，錯誤結果可能導致企業損失，甚至面臨法律問題。因此必須讓學生提高風險意識。通過地溝油、三聚氰胺事件等具體的案例和實踐體驗來幫助學生認識崗位責任與崗位風險，提高職業道德意識和風險意識。

通過課程改革，學生學習的積極性得到提高，體驗到工業分析的實用性，培養了學生的嚴謹與縝密思維、系統思維和實操能力水平有很大提升，并形成了一定的創新思維，培養了學生工業分析的職業道德與風險意識。