線上線下混合教學模式下“儀器分析”課程思政的設計與實踐

丁 園 石 慧 楊利明

(南昌航空大學 環境與化學工程學院,江西 南昌 330063)

眾所周知,物理學、電子技術、精密儀器制造技術的發展再加上社會化大生產的迫切需求造就了儀器分析的發展。現階段,通過測定物質的物理或者物理化學性質確定物質的組成、含量以及結構的儀器分析技術已經成為科學的眼睛,幫助我們從復雜的事物表面看清客觀世界的本質。因此,“儀器分析”課程不僅是分析化學領域的核心課程,也是環境工程、安全工程等工程類專業的必修課程[1]。

依據2020年教育部《高等學校課程思政建設指導綱要》(簡稱《指導綱要》),“儀器分析”課程不僅要傳授光學、色譜、電化學等專業知識,更要通過專業知識的傳授使學生掌握儀器發展規律,通曉其中的科學道理;強化學生的職業道德修養;培養學生精益求精、團結協作、堅持不懈的大國工匠精神;形成認真嚴謹、細致敏銳的科學素養;激發學生科技創新、科技報國的家國情懷和使命擔當[2]。然而,在傳統的教學模式下大學“儀器分析”教學過程中存在重知識,輕能力;重經典,輕前沿;重理論,輕實踐;重教書,輕育人的特點,根本無法達成《指導綱要》對能力、品德同步培養的目標[3]。

因此,“儀器分析”課程教學團隊采用線上線下混合教學模式,重新從課前、課中和課后全過程設計“儀器分析”課程的教學范式,將思政內容有機融入各個教學環節,并經過兩輪的教學實踐,探討課程改革成效,以期為同類課程改革與推廣提供借鑒。

1 “儀器分析”課程思政設計

1.1 “儀器分析”課程思政設計宗旨

“儀器分析”課程歷史悠久,文化底蘊深厚,立德樹人不僅是大學生思政工作的要求,更是學生掌握“通過物理或物理化學手段測定物質組成、含量、結構的分析方法”的相關專業知識,服務科學研究及質量監控目標的必要途徑,所以課程思政是課程的靈魂[4],是檢驗課程的最高標準?；ヂ摼W+時代背景為當今大學生認識世界、探索未來提供了廣闊的平臺,結合線上線下混合教學模式的優勢,改傳統的篇章教學為知識點短視頻教學,設計融入思想指導的教學內容,有助于實現專業知識傳授與育人工作的統一[5]。

結合儀器分析知識點短視頻教學,將思想意識形態的內容融入儀器分析課程“課前預習-課中教學-課后考查”全過程,培養學生勇于探索、銳意進取的創新精神;精益求精、團結協作、堅持不懈的工匠精神;形成認真、嚴謹、細致、敏銳的科學素養;具備質量意識、安全意識、環保意識、成本意識,創新意識的新工科人才。

1.2 “儀器分析”課程思政與知識點的有機融合

鑒于“儀器分析”課程對本科生建立科學素養和培養創新創業能力兩個方面的重要作用,結合國家發展需要,課程緊抓“辯證唯物主義”“科學發展觀”“愛國主義”等育人要素開展課程思政設計[6]。為了避免“兩張皮”,反復打磨提煉課程知識點相關的思政內容,再將其融入知識點教學,實現思政內容對知識點全覆蓋、全引導[7]。表1僅選取課程緒論和原子發射光譜的內容說明課程知識點拆分、思政導入設計以及能力和品德培育的構建。

表1 課程思政教育與知識點的有機融合

依據表1對原章節內容進行知識點拆分,錄制線上學習短視頻,供學生零散時間隨時完成線上預習和復習。其中,緒論部分主要講述二個問題:儀器分析學什么?如何學?通過歷史事件說明儀器分析的分類與進展,展現儀器分析在化學、生命科學、環境科學、材料科學等方面的廣泛應用。例如比賽場上興奮劑的濫用與檢出,就是正邪技術力量的較量?，F代儀器分析的發展,科技工作者能力和水平的提高,事實和真相必將水落石出。因此,同學們應當遵守職業道德規范,樹立正確的人生觀、價值觀,堅信“邪不勝正”。

以原子發射光譜(OES)為例,從儀器導論、結構、定性定量、以及相似熒光光譜法(AFS)等方面拆分知識點。在此基礎上,結合儀器分析專業知識的偶然性、特殊性與立德樹人教育范式的必然性、普遍性特點,由專業知識導入育人要點。如知識點2.2.1原子發射光譜法(OES)的電感耦合等離子體(ICP)光源,講解“利用高頻感應電流的趨膚效應解決自吸對定量分析的干擾問題,擴大了OES的線性范圍”,闡明逆向思維為科研和工作難題開辟新途徑和新方法,培養學生分析問題、解決問題的能力。又比如,知識點2.4原子熒光光譜法簡述(AFS),介紹我國的原子熒光儀的誕生與發展,講述“20世紀90年代,我國科研團隊研制的氫化物原子化裝置與斷續流動技術結合實現了AFS的自動化操作”的發展史,培養學生的大國工匠精神,建立民族自信心和自豪感。

2 “儀器分析”課程線上線下混合教學實踐

2.1 “儀器分析”課程線上教學

混合式教學是經典課堂線下學習與網絡課堂線上隨時隨地學習的結合,因此能有效解決專業課學時短,學生主動性不強的現狀[8]。

圖1為線上線下混合教學模式下“儀器分析”課程思政示意圖如圖1所示,團隊教師依托校園網絡平臺——學習通供學生線上預習和復習,并完成課中輔助教學。學生可以利用零星時間對知識點短視頻進行線上學習,有助于調動學生的主體作用。團隊教師和助教利用平臺數據,如課前是非題、課后簡答題和思考題隨時掌握學生學習情況,并通過微信群開展線上督導和答疑。線上教學不僅為學生提供了快速、便捷的學習平臺,而且加深了師生情誼,有助于教師了解和掌握學生思想動態和變化,同步考察教書、育人成果。另外,在師生交流過程中,教師的人格魅力潛移默化地影響學生的人生觀、價值觀和世界觀。

圖1 線上線下混合教學模式下“儀器分析”課程思政

2.2 “儀器分析”課程線下教學

線上教學的成功開展,為線下翻轉課堂、比較與拓展教學、案例教學等新型的教學模式[9]的探索奠定了良好的基礎。課程線下教學主要采取學生講堂、教師難點精講、學生小組討論匯報等形式(如圖1所示)。針對線上簡答題和思考題映射的知識點以學生講堂的形式要求學生進行自主講解。針對課程重點與難點,以及微信群中學生提問較多的知識點,線下難點精講。合格的教師不僅是專業知識的傳播者,還應該以德施教、以德立身。因此,線下教學,團隊教師不但要做好專業知識的課前準備,而且在儀表著裝、教學態度、師德師風等方面更要做好表率。儀器分析是工程師的眼睛,案例教學與應用體現了實用性、交叉性與綜合性能力的培養[10]。為此,我們為學生定下“XX儀器在XX樣品中的分析與應用”的開放式討論主題。學生自由組隊構建討論組、細化儀器類型、樣品的來源、前處理、分析及應用前景等內容。最后以翻轉課堂的形式進行線下匯報、交流與答辯,培養學生應用儀器分析手段解決復雜環境工程問題的能力。

3 “儀器分析”課程線上線下混合教學效果與評價

協同作用是系統有序結構形成的內驅力和直接原因。章節與章節協同、線上與線下協同、教學考核與教學過程協同才能提高課程的教學效果[11]。因此“儀器分析”課程教學評價體系也應考慮思政因素。眾所周知,傳統的期末考試成績無法全面反映學生對儀器分析專業知識的掌握與應用能力,更無法反映學生分析問題、解決問題的能力。因此,結合線上線下混合教學模式的優勢,對原有的課程考核方式進行根本改革,綜合評價學生專業知識掌握能力、自主學習能力、創新與協作能力、客觀評價能力等。具體表現在:依據學習通平臺學習時長、作業完成情況評價學生自學能力、學習態度;依據小組討論匯報評價學生分析解決問題的能力和創新能力;通過小組討論、線上作業的學生互評成績評價學生對待事物是否客觀公正。

盡管形成性評價代替“一考定終身”已取得了教育工作者的共識,但是形成性評價的科學性和合理性受評價因子和權重的影響較大,為此,團隊教師在分析教學目標和同行討論的基礎上,擬由專業知識(權重0.4)、自主學習(權重0.3)、創新協作(權重0.2)和客觀評價(權重0.1)等幾部分構成學生的課程成績,如圖2所示。

圖2 儀器分析學習能力評價

2022年采用線上線下混合式教學模式對儀器分析課程進行了兩輪實踐,對比實踐前后,學生主持三小(小發明、小創作、小制作)項目的數量由6項增加至28項,且新增二項由團隊教師指導的重點項目。說明課題改革開拓了學生思維,提高了學生的創新創業能力。

4 結語

儀器分析是工程師在復雜工程問題中識別污染源、分析成因及解決問題的眼睛,立德樹人是課程教育的最終目標。針對線上線下混合教學模式的特點與優勢,從課前、課中和課后全過程組織“儀器分析”課程的教學實踐,將“辯證唯物主義”“科學發展觀”“愛國主義”等思想意識形態的元素有機融入各個教學環節,做到潤物細無聲。