淺談高校《儀器分析》課程教學(xué)改革*

丁晨雨

(貴州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽 550025)

提高高校畢業(yè)生綜合素質(zhì)，培養(yǎng)其實踐能力和創(chuàng)新能力是高校教育工作的重要任務(wù)之一，也是高校深化教育教學(xué)改革的核心目標(biāo)[1]。高校《儀器分析》是一門綜合性和實踐性較強的課程，主要面向化學(xué)化工類、藥學(xué)類、環(huán)境類、材料類和生命科學(xué)等專業(yè)本科生或研究生所開設(shè)，為基礎(chǔ)課或指定選修課，是他們探索世界的重要工具，在應(yīng)用型人才培養(yǎng)過程中不可或缺[2]。該門課程不僅要求學(xué)生通過理論課學(xué)習(xí)掌握儀器的原理及基本操作方法，還要了解儀器應(yīng)用方向，并能夠利用儀器完成相關(guān)實驗課程內(nèi)容。因此，此課程在高校理工科學(xué)生開展相應(yīng)科學(xué)研究、培養(yǎng)實踐創(chuàng)新能力、提升就業(yè)競爭力等方面具有重要作用。

貴州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院(以下簡稱我院)開設(shè)的《儀器分析》課程，現(xiàn)階段主要面向我院生物科學(xué)、生物技術(shù)和生態(tài)學(xué)三個本科專業(yè)二、三年級學(xué)生，為學(xué)科大類選修，共計3學(xué)分，48個學(xué)時。其中理論學(xué)時32個，以課堂講授基礎(chǔ)理論知識為主，實驗學(xué)時16個，設(shè)有5～6個實驗項目，涉及大型儀器，演示性實驗居多，由于教學(xué)方式相對單一，導(dǎo)致教學(xué)效果不佳。為此，本文基于我院課程實際教學(xué)中存在的問題，探討一下《儀器分析》課程教學(xué)模式改進(jìn)的新思路。

1 《儀器分析》課程教學(xué)存在的問題

在我院課程教學(xué)、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目和“SRT計劃”項目開展過程中，發(fā)現(xiàn)此課程教學(xué)效果并不理想，反思可能由以下幾方面因素造成的：

1.1 教學(xué)方式單一，教學(xué)內(nèi)容枯燥

儀器分析是一類基于物質(zhì)理化性質(zhì)與分析響應(yīng)信號間的關(guān)系和規(guī)律進(jìn)而對其進(jìn)行定性、定量、形態(tài)結(jié)構(gòu)分析的測定方法[3]。在理論課程教學(xué)中，存在著多學(xué)科多領(lǐng)域的知識，如光學(xué)、電化學(xué)、動力學(xué)、熱力學(xué)、生物學(xué)、電子學(xué)和數(shù)學(xué)等，內(nèi)容龐雜且枯燥，只依靠課堂上填鴨式的授課，學(xué)生難以理解，很難形成長效的理解性記憶。實驗課程教學(xué)主要以演示性實驗為主，但由于分析方法及設(shè)備多樣化，教師受專業(yè)限制，難以掌握所有儀器設(shè)備的關(guān)鍵操作，因此對于部分不太熟悉的儀器只能照本宣科，按照參考書和操作說明書上內(nèi)容進(jìn)行灌輸式講授、演示，學(xué)生只能進(jìn)行了解性學(xué)習(xí)，極大地影響了教學(xué)效果、降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

1.2 教學(xué)大綱不合理，理論與實驗、教學(xué)與實踐脫節(jié)

該課程作為生物學(xué)專業(yè)認(rèn)識世界的重要手段，包含理論教學(xué)和實驗教學(xué)，二者相輔相成[4]。但在課程開展時卻呈現(xiàn)割裂現(xiàn)象，即理論課上只教基本理論，上課地點為學(xué)校公共教學(xué)樓，理論課全部結(jié)束以后才進(jìn)行實驗教學(xué)，造成理論課與實驗課教學(xué)的脫節(jié)，學(xué)生對儀器設(shè)備難以有直觀深入的認(rèn)識；實驗教學(xué)則完全按照固定的教學(xué)大綱和實驗指導(dǎo)書進(jìn)行指定實驗，缺乏探索性、研究性和綜合性的設(shè)計實驗，只是簡單講解實驗?zāi)康摹⒃怼⑹褂迷O(shè)備、實驗步驟和注意事項等內(nèi)容，然后由教師上機進(jìn)行簡單的演示實驗，上課地點為儀器所在實驗室。此種教學(xué)模式下，學(xué)生無法把基礎(chǔ)理論和儀器操作融會貫通，實驗技能也談不上有效掌握，或僅限于掌握個別單獨儀器。可以說，這種傳統(tǒng)的割裂式教學(xué)方式并不能起到培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行獨立思考，創(chuàng)新性實踐的作用，也與現(xiàn)實行業(yè)需求脫節(jié)。

1.3 課程評價體系不科學(xué)

該課程評價方式主要采用期末考試成績占70%，平時成績占10%和實驗成績占20%進(jìn)行。這樣不科學(xué)的評價體系造成了學(xué)生只重視理論考試成績，對實驗課和平時成績不重視，只想著靠“臨時抱佛腳”“考前突擊復(fù)習(xí)”的方式獲得理論課考試成績以達(dá)到總評成績及格。顯然的，這種考核體系會導(dǎo)致學(xué)生缺乏長效學(xué)習(xí)、主動思考與探究創(chuàng)新的能力，也無法鍛煉學(xué)生的實際動手能力，不能反映學(xué)生理論實踐相結(jié)合的綜合素質(zhì)，不利于應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

1.4 儀器設(shè)備有限，實驗課時不足

隨著現(xiàn)代高新技術(shù)的飛速發(fā)展，更加靈敏準(zhǔn)確的新型分析技術(shù)和功能齊全的新型分析儀器不斷涌現(xiàn)并完善，這就造成了分析儀器較之過去已經(jīng)發(fā)生較大變化，更加精密、昂貴，無法保證學(xué)生每人一臺。而且，大型精密儀器必須達(dá)到上機要求才能被允許單獨操作，因為一旦發(fā)生操作不當(dāng)引起儀器故障，維修起來既費時又費力，會對學(xué)校或?qū)W院的科研教學(xué)產(chǎn)生巨大影響。

此外，大型儀器的稀缺性導(dǎo)致了實驗教學(xué)只能靠現(xiàn)有儀器選擇性開展，且實驗室空間有限，在課容量較大的情況下，實驗教學(xué)只得分組進(jìn)行，每組5～6人，這就造成了實驗課時不夠、小組分工不明確、實驗報告互相抄襲等問題，不利于學(xué)生實驗技能的培養(yǎng)，優(yōu)良學(xué)風(fēng)的養(yǎng)成和誠信科研觀念的形成。

2 《儀器分析》課程教學(xué)模式改革

面對我院課程開設(shè)中存在的問題，筆者認(rèn)為有必要對該課程教學(xué)模式進(jìn)行優(yōu)化改革，結(jié)合我院具體情況和課程特點，特提以下幾點建議以供參考：

2.1 打造基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的混合式教學(xué)，優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容

隨著智能化網(wǎng)絡(luò)時代的來臨，我們可以改變傳統(tǒng)的純PPT授課方式，轉(zhuǎn)而采用基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的混合式教學(xué)模式，同時發(fā)揮線上和線下的優(yōu)勢[5-6]。課前，學(xué)生可以利用線上的各種優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)課程、短視頻、動畫、仿真和圖片等能夠生動形象地展示各種分析理論、儀器構(gòu)造、工作流程的學(xué)習(xí)資源，幫助理解理論知識，了解儀器實物。課堂上，可以改變教師主導(dǎo)的講課方式，進(jìn)入翻轉(zhuǎn)課堂，充分調(diào)動學(xué)生加入互動，如答題、討論、彈幕、答疑等，提升課堂教學(xué)效果。課后，安排測試題和調(diào)研，了解學(xué)生知識點掌握情況，通過QQ群、微信群等方式對課上未掌握的知識進(jìn)行答疑解惑，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行總結(jié)，達(dá)到知識系統(tǒng)化。新型冠狀病毒肺炎疫情影響下大放異彩的“雨課堂”、“釘釘”、“學(xué)習(xí)通”等授課軟件也證明了混合式教學(xué)模式符合未來發(fā)展趨勢。

2.2 調(diào)整教學(xué)大綱，開設(shè)自主創(chuàng)新實驗

為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和連貫性，需要調(diào)整現(xiàn)行的教學(xué)大綱，提高實驗學(xué)時所占比重，至少應(yīng)達(dá)到50%，甚至更多，增加自主設(shè)計實驗環(huán)節(jié)，從而使實驗教學(xué)和理論教學(xué)結(jié)合得更加緊密。一種儀器分析方法理論章節(jié)教學(xué)結(jié)束后，讓學(xué)生根據(jù)課堂所學(xué)，參與的課題項目或日常生活所接觸等自主查閱文獻(xiàn)設(shè)計能夠使用該類儀器的實驗方案，提交作為課后作業(yè)和實驗課預(yù)習(xí)，這樣既加深了學(xué)生對理論的掌握，也能啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，還能增加課程的趣味性，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和動手能力，從而達(dá)到消除理論與實踐脫節(jié)的教學(xué)效果。比如：學(xué)習(xí)完第4章原子光譜分析法后，學(xué)生可以設(shè)計用火焰原子吸收光譜儀測試校園內(nèi)閱湖湖水中金屬銅離子含量的實驗；學(xué)完第10章高效液相色譜法及超臨界流體色譜法后設(shè)計實驗用高效液相色譜儀檢測自己買的化妝品或飲料中防腐劑的含量是否超標(biāo)。

2.3 優(yōu)化考核方式，加大過程性考核

不同于一般的基礎(chǔ)課程，《儀器分析》更多像一個工具，帶有實用屬性。因此，考核不僅要考察理論知識掌握情況，更要重視對實驗技能、解決問題的創(chuàng)新能力和學(xué)習(xí)過程的考察。可以將課程評價標(biāo)準(zhǔn)修改為：理論考試成績40%，實驗成績40%，平時成績20%。這個評價標(biāo)準(zhǔn)制定的思路是通過增加實驗成績的占比讓學(xué)生重視創(chuàng)新實驗設(shè)計、掌握實驗技能和數(shù)據(jù)分析的方法，為日后科研或工作打下基礎(chǔ)；通過加大平時成績的比重讓學(xué)生意識到課前課后學(xué)習(xí)的重要性，保證了學(xué)習(xí)的連貫性，有助于自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，也有利于優(yōu)良學(xué)風(fēng)的形成。

2.4 引入研究型實驗，實行小班教學(xué)

大型儀器設(shè)備的稀缺性和復(fù)雜性特點，表明了其用途更偏重于科學(xué)研究，而把前沿研究成果引入到實驗教學(xué)中是教學(xué)改革的一個重要方向[7]。研究型實驗項目主要根據(jù)學(xué)科研究前沿的發(fā)展和生產(chǎn)實際的需求設(shè)立，不同項目使用的儀器有所差異，所以更適合小班教學(xué)，學(xué)生能夠在課余時間帶著問題開展實驗，會主動與教師溝通遇到的問題，大大改善了儀器設(shè)備稀缺、實驗教學(xué)課時不足、學(xué)生分工不明、實驗報告互相抄襲等情況，也能夠鍛煉學(xué)生的動手能力和團隊協(xié)作能力。

3 結(jié) 語

本文分析了我院開設(shè)的《儀器分析》課程存在的問題，并結(jié)合我院具體實際提出了幾點課程改革的建議和想法。我院學(xué)生專業(yè)主要為生物學(xué)和生態(tài)學(xué)，未來更多地從事科學(xué)研發(fā)、生態(tài)監(jiān)測等技術(shù)工作，因此，課程教學(xué)改革更應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新思維能力、實踐動手能力，使其成為具有較高競爭力的高素質(zhì)研究型人才。鑒于筆者教學(xué)經(jīng)驗尚淺，在此拋磚引玉，希望可以為本課程或相近課程的教學(xué)改革提供參考。