對多學科融合背景下本科分析化學教學的思考*

閆力強，聶瑾芳

(桂林理工大學化學與生物工程學院，廣西 桂林 541004)

分析化學(Analytical Chemistry)是利用各種理論、方法策略和儀器來鑒定物質的組成、含量、結構和形態及物性關系的科學，幾乎與化學有關的學科都離不開分析化學的支持，因此被稱為科研的眼睛。目前，分析化學技術廣泛應用在能源化工、材料、疾病診斷、環境檢測、藥物分析和生物科學等領域，是化學科學、材料科學、環境科學、生命科學等專業的必修課程之一[1-2]。

隨著科學技術的發展和人們在科學研究領域的不斷深化，人們面對和解決的問題更加復雜，這就需要分析化學能夠提供更加進步和可靠手段，進行超精細、超靈敏的分析檢測，分析化學的重要性越發顯現出來。尤其在進入21 世紀后，人們在面對和解決更加復雜的科學問題的時候，單一的學科界限不斷被超越，學科之間，甚至多學科之間出現了越來越多的交叉、融合和滲透，學科間的界限不斷被打破和重組，出現了很多新型的交叉學科，因此分析化學的發展和教學面臨著新的形式和任務[3]。然而，多學科交叉融合并不是抹除學科間的差異，而是學科之間知識的滲透、技術的相互學習、相互借鑒、相互促進，從而達到共同發展和進步的良好局面。在學科融合的大背景下，只有牢牢把握住學科間的耦合點，自覺引用和借鑒其他學科的先進技術，在科學研究中取得更大的突破，發現更多的創新點，從而取得更大的成就。越來越多的科研工作者不斷意識到：多學科交叉融合成為創新驅動的動力之源[4]。很多科學前沿的重大發展和重要的技術突破都得益于學科的交叉與融合。

1 分析化學與其它學科的密切聯系

環境分析化學就是利用應用現代分析化學中的各項新成就(新理論、新方法、新技術)，研究環境中與人類生活密切相關的物質的成分和含量的一個學科。其主要任務是開發穩定、可靠、快捷的分析測試方法或新型的分析儀器，實現環境物質的高靈敏檢測。可以說沒有分析化學技術就沒有現代的環境科學。

在生命科學領域，分析化學為生命科學的研究提供了必要的分析測試方法和儀器，如進行人體細胞代謝功能顯像的正電子發射斷層掃描技術、進行蛋白質分離的電泳技術和超速離心機、對細胞和組織進行觀察的光學和電子顯微鏡以及核磁共振分光計等。

材料科學也是一門多學科交叉的應用科學，在材料科學的科研過程中材料的結構、性質和性能等的表征也離不開分析化學的支持，如掃描電子顯微鏡、投射電子顯微鏡和凝膠滲透色譜儀等。

藥物分析化學是鑒定藥物的成分、組分含量和化學結構的學科，也是分析化學的一個重要分支。藥物分析化學主要任務中，對成分的定性和定量分析，如比色法、滴定法和分光光度法等，都是分析化學中經典的分析測試技術。所以說，藥物分析化學的發展與分析化學是密不可分的。

為了順應學科交叉融合的趨勢，為其它學科的發展提供更多、更有效、更先進的分析測試手段，分析化學在本科階段的教學任務任重而道遠。在和化學有關的各類科學領域如礦物學、材料科學、生命科學、醫藥學、環境科學、天文學、考古學及農業科學等的發展，無不與分析化學緊密相關。幾乎任何科學研究，只要涉及化學現象，都需要分析化學提供各種信息。反過來，各有關科學技術的發展，又給分析化學提出了新的要求，從而促進了分析化學的發展。

2 教學模式的改革

在這種多學科融合的背景下，分析化學單一的學科培養模式逐漸顯現出越來越多的局限性，學生無法做到觸類旁通、學以致用，而多學科融合人才培養模式能夠提高分析技術人才的創新和實踐能力。通過不同學科的有機組合，搭建新型的學科體系，是培養具有多學科知識理論背景、基礎扎實、綜合素質強、適應能力好的分析化學應用型性人才的關鍵[5]。

(1)構建分析化學的模塊化課程體系，促進多學科融合在教學體系中應用

通過設置模塊構成知識結構，使學生根據個人興趣和應用需求，自主、靈活地選擇所學知識的側重點。模塊課程應充分體現基礎知識、交叉學科、前沿學科的理論知識的融會貫通，引入本學科相關領域的最新研究動態與創新成果，并增加實用性較強課程。例如，在分光光度法章節的學習時，引入生物傳感技術和光學探針的前沿知識，讓學生了解分光光光度法的良好發展前景和廣泛的應用范圍，激發學生的學習興趣。

(2)開發多種學習平臺，提高學習方式的靈活性

目前，隨著互聯網技術的普及，微課堂，公眾號和學習論壇等各種學習方式逐漸流行起來。這些學習方式擺脫了傳統課堂按部就班的固化學習模式，學生學習知識更加自由靈活。學生不但能夠接觸基礎理論知識，而且能夠積極參與到提問和談論中來，學習的參與積極性更高，所能接觸的知識更廣，對自己感興趣的方面有了很大的選擇性。因此，應該充分利用多種學習平臺，提高學生學習的靈活性和自由度。

(3)搭建開放性分析化學實驗室平臺，完善多學科融合的實踐教學體系

分析化學是理論和實踐結合性非常強的學科，而學生對實驗的向往性更高。通過開放科研實驗室將涉及交叉性理論知識的實驗課設置為綜合或者自主設計實驗，引導學生將分析技術與其他學科知識融合，激發其學習熱情，進而提高學生獨立解決問題的實踐能力。例如，將分析化學、藥物分析和環境監測等與大家生活密切相關的知識和實驗融合，激發學生的學習興趣，鍛煉了學生運用基礎的分析手段，解決環境監測和藥物分析解決實際問題的能力，同時激發了學生參與“大學生創新創業項目”等大學生實踐競賽項目的熱情。

(4)增加學生參與課題研究的機會，培養學生多學科融合的實踐能力

為滿足分析技術產業發展的需求，培養具備扎實的分析技術理論基礎同時具備一定應用能力的人才，有必要構建多學科融合的實踐能力培養體系，增加本科生參與教師科研項目研究的機會。分析化學的學習離不開實驗，實驗不僅可以拓展學生的知識范圍，鞏固和深化理論知識，而且可以培養學生的學習興趣和科研熱情。比如，可以對產學研應用性較強的課題，根據課題研究方向，提出自主選題立項的方式，激發學生自主創新、勇于探索的熱情，努力實現面向分析技術應用型人才培養的科研、教學與學生實踐能力培養三位一體化教育模式。以桂林理工大學化學與生物工程學院應用化學教研室為例，采用靈活設置和自由選擇相結合的模式，號召大二以上的學生積極加入到科研小組，參加大學生創新創業項目或者課題組的科研項目，培養學生的實踐動手能力和對科研感興趣，使學生所學專業知識不斷地得到應用。教學實踐明，參與研究課題較早的學生，專業的理論知識更加牢固，實驗動手能力增強，處理問題的邏輯性和可靠性更好，科研興趣顯著提高，許多學生在畢業的時候選擇考研希望繼續科學研究。

3 結 語

大學分析化學課程是學生本科基礎必修課程之一，對學生掌握分析測試技術，從事化學分析和進行科學研究具有重要意義。在多學科交叉融合的趨勢下，現行的分析化學教學存在一定的問題，比如分析方法過于陳舊，理論和實際應用聯系不緊密、應用創新滯后、學生學習分析化學的興趣不高，甚至對分析化學的重要性認識不足等，因此分析化學教學的改革，不僅是學科發展、創新的需要，也是培養分析化學創新型人才和后繼人才的需要，具有重要的意義[6]。 因此，我們在分析化學教學中，應結合院校的設備條件，順應學科發展的趨勢，對分析化學的教學內容和教學方式進行必要的調整，滿足學生個性化、創新型發展的需求，協調好理論學習和實驗訓練的關系，將分析化學領域科學研究和實際應用的最新成果引入化學分析教學內容中，構建完整、系統的學科結構和知識體系，提高科學創新能力和實踐能力，培養出滿足社會發展需要的分析化學人才。