新時代背景下現代儀器分析教學的改革與思考

文/王宏（長江大學 物理與光電工程學院）

近些年，隨著國家經濟社會的迅猛發展，高等教育的改革和發展成為科教興國戰略與人才強國戰略重要的一部分。對于高校而言，提高學生的實踐、創新和科研三方面的能力，向社會和科研院所輸出高質量人才，是高等教育最主要的目的，同時也是一所院校綜合實力與核心競爭力的最重要的體現。統籌考慮新專業與新要求，對新興和重點領域科技工程人才進行提早布局，對傳統專業進行改造升級成為目前高等教育改革的主要方向。現代儀器分析作為一門綜合性和前沿性都很強的學科，涉及諸如物理、化學、生物、電子信息等各種專業，使用到的理論分析方法也非常之多，可以說現代儀器分析這門課程為解決自然科學中各領域難題提供了詳盡的信息參考，因此現代儀器分析已經成為我國普通高校本科以及研究生的重要課程之一。在此，我們對現代儀器教學該如何進行改革提出幾點設想和建議，以此幫助和提高學生的自主科研創新能力。

一、普通高校儀器實驗教學課程現狀及存在問題的分析

（一）教學內容繁多但形式單一，學生興趣不足

現代儀器分析是一門研究物質自身性質與響應信號的關系，進而對其內在的關聯進行定性、定量分析的課程。該課程包含的實驗分析方法種類繁多，例如：紅外吸收光譜分析、原子吸收光譜分析、電化學分析法、質譜分析、原子發射光譜分析法等，因此實驗課程涉及的知識面非常之廣。但是目前的教學方法有著明顯的不足，課堂上缺少教師與學生的互動，氣氛較為沉悶，涉及的深奧知識點無法在課堂上一一展開細講等，這就導致學生學習儀器分析課程的主觀能動性大大減弱，課程無法吸引學生們的興趣，因此在課堂之外也鮮有學生利用課余時間來鉆研課堂上涉及的難懂的知識點，這就形成了惡性循環，最終導致學生們對該課程學習的重視度不足，如何利用有限的課堂時間來提升教學質量是一個值得深入探討的問題。

（二）理論與實驗、教學與實踐脫節，實驗教學內容滯后

現代儀器實驗主要包含理論教學與實驗教學兩部分，兩者應相輔相成相互結合，但是在目前的教育模式下卻呈現割裂的情況，即理論課與實驗課不能很好地承接，理論課上僅講述理論而不涉及任何實驗方面的知識，而理論課上完之后才對學生進行實驗課程，這就導致學生們無法將所學習的知識同儀器實驗很好地關聯起來，無法對課堂上學習的理論知識進行二次深化，進而更深層次地理解所學習的知識，因此目前傳統的儀器分析教學方法并不能很好地起到培養學生們獨立思考以及創新能力的作用。

（三）實驗課程安排不科學，考核評價體系不合理

當前我國普通高校課程門類眾多，對于學生來講這是很重的學業壓力，因此學生們放到現代儀器實驗這門課程的精力非常有限，而對于教師來講儀器實驗的課時被壓縮嚴重，現代儀器分析的課程涉及多種測試和分析方法，課時被壓縮會讓學生們很難對所學的儀器和實驗有更深層次的理解。現代儀器分析考核主要包含平時成績和期末成績兩部分，占比大約分別為40%和60%，在這其中平時成績包含課堂實驗操作成績和課后實驗報告成績。其中，因為影響課堂操作成績的因素有很多，所以課堂操作成績的可控性相對較弱，考核評價的時候很多是根據實驗報告來體現，這就導致考核成績無法有效體現出學生的實際操作能力和創新能力，學生只是機械性地記憶了操作步驟和方法，但是到實際操作層面遇到各種問題卻無法解決，缺乏應變能力和創新能力，甚至很多學生寫完實驗報告就將實驗內容忘完了，對于儀器分析實驗純粹是應付了事，這樣的考核評價體系很難體現出學生們真實的實驗操作能力。

（四）實驗設備有限，實驗課時不足

隨著近十幾年高校的不斷擴張，高等教育學生數量日益增多，但是受限于各種原因，相應的實驗教學設備卻沒有跟上學生擴招的速度，很多實驗需要學生們進行多批次進行，這樣很難保證每位學生都有足夠的時間和機會進行獨立自主的儀器實驗。同時，我國普通高校實驗設備相對落后，對比市面主流設備要普遍相對落后一到兩代，落后的實驗設備會導致在實驗過程中出現各種難以預料到的問題，有更多的因素影響實驗結果，而學生們往往會花費更多的時間與精力去檢查實驗過程中是哪一項出現問題，而無法將主要的時間和精力放在實驗本身。

二、現代物理儀器課程教學模式的改革策略

上述現代儀器課程教學中提到的問題普遍出現在我國各大高校中，但并非是無法解決。筆者從以下三個方面提出建議，也許對緩解現代儀器教學過程中遇到的問題和矛盾有積極作用。

（一）合理調整教學大綱及課時，改革課程內容

相對于其他學科來說，現代儀器分析課程涉及各方面的知識較多，但是分配的學時卻相對較少。這一方面需要學校層面適當增加實驗課程學習的課時，合理安排上課時間，另一方面則需要教師結合本專業和實際應用需求，增加部分常用和重要的測量和分析方法的講解，例如原子光譜分析、氣相色譜法、原子發散光譜分析等，而對于其他應用的相對較少的實驗分析方法，可以在教學大綱的設置中減少其比例，將教學重心進行合理的轉移。這樣實驗課學時的增加和上課教學內容重心的轉移，可以相對減輕學生的學業壓力，同時加深學生對于所學習知識的理解程度。實驗教學中，應該將實驗儀器的工作原理或者結構作為教學的主線，對同屬一類的儀器實驗的測試分析方法，要進行對比和分析，找出共同點以便學生能夠抓住重點內容，讓學生有更多的時間和精力來自主進行更深層次的歸納和整理。

（二）合理安排實驗教學資源，豐富課堂教學形式和內容

對于任課教師來講，可以嘗試使用多種手段來提升學生自主學習的興趣，例如更多使用多媒體授課技術、教學模型輔助等手段，來靈活多變地調整課堂學習氛圍，將課程學習中的重點提取出來，便于學生的理解和記憶，吸引學生在課堂學習時的精力和注意力。在儀器實驗教學中，鼓勵學生們相互溝通和相互交流，提高學生學習過程中的思維能力、交流能力和動手能力，培養學生“發現問題-提出問題-解決問題”的能力，同時也要注意避免學生們的過度交流，導致相互之間生搬硬套，將他人的實驗結果和結論原封不動地復制到自己的實驗上，這樣則會導致學生們養成投機取巧的習慣。此外，可以在不違反前提的教學紀律的基礎上，抽出兩三個課時來讓學生們進行“翻轉課堂”，讓學生們在課堂上自己完成授課，這樣能調動學生的主觀能動性，鍛煉學生的動手能力與表達能力，促進學生多方面協同發展。

（三）改進實驗成績考核評價體系，注重學生實踐能力培養

儀器分析相對于其他課程，更加注重實驗動手能力的體現，因此在成績評價體系上也要區別于其他學科，任課教師可以采用更加多元化的評價體系，適當調整各方面的考核比重，這樣可以更加真實地反映出學生的能力，同時也可以增加各種加分項，來鼓勵學生們提高“發現問題-解決問題”的能力。注重學生實踐能力的培養，不能局限于教科書上介紹的測試和分析方法，要同當今社會實際相結合起來。例如學院可以聯通當地企業進行“校企合作實驗室”的建設，讓企業來提供實驗教學所需要的主流實驗設備，同時學院也可以為企業輸送優質人才，一舉兩得。

三、結語

現代儀器分析是一門與當今基礎學科發展緊密相連的課程，在新時代發展的背景下，課程內容更應該以“立德樹人，培養建設多元化創新性卓越工程人才”為指導，不斷改進教學方式方法，在實驗授課的過程中注重培養學生們動手實踐的能力，讓學生們對于所學習的理論知識有更深層次的理解和記憶，調動學生們的主觀能動性，培養他們“發現問題-提出問題-解決問題”的能力，調動其主觀能動性，更加主動積極地去學習鉆研現代儀器分析這門課程，真正去學好這門課程，與實際更加緊密地結合起來。