以實(shí)踐能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的儀器分析課程改革

以理論才能培養(yǎng)為導(dǎo)向的儀器分析課程改革〔〕:

摘要：儀器分析是化學(xué)化工和環(huán)境類專業(yè)的根底課，是一門理論性很強(qiáng)的課程，對(duì)學(xué)生理論才能的培養(yǎng)具有重要的意義。本文闡述了儀器分析課程教學(xué)在學(xué)生理論才能培養(yǎng)中的作用，在分析我校儀器分析教學(xué)存在缺乏的根底上，根據(jù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目的，提出了相應(yīng)的課程改革的方案，包括理論教學(xué)改革、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和考核方式改革等。這些改革方式的施行，將有助進(jìn)步我?；瘜W(xué)化工和環(huán)境類學(xué)生的綜合素質(zhì)，到達(dá)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目的。

關(guān)鍵詞：儀器分析；課程改革；理論才能；應(yīng)用型人才培養(yǎng)

本文引用格式：吳春來(lái),等.以理論才能培養(yǎng)為導(dǎo)向的儀器分析課程改革[J].教育現(xiàn)代化,2022,6(42):41-43.

thecurriculumReformofinstrumentalanalysisbasedonthecultivationofpracticalpetency

wUChun-lai,wEIYing-liang

(SchoolofEnvironmentalEngineeringandChemistry,LuoyangInstituteofScienceandTechnology,Luoyang,Henan)

Abstract:Instrumentalanalysisisabasiccourseofchemistry,chemicalengineeringandenvironmentalspecialty.Itisapracticalcourse,whichisofgreatsignificancetothecultivationofstudents"practicalability.Firstly,inthiswork,theroleofinstrumentalanalysiscourseteachingincultivatingstudents"practicalabilitywasexpounded,then,basedontheanalysisofshortingsofinstrumentalanalysiscourseteaching,thecorrespondingcurriculumreformprogramwasputforwardaccordingtotheLuoyangInstituteofScienceandTechnologyofappliedtalents,includingthereformoftheoryteaching,experimentalteachingreformandexaminationreform.Theimplementationofthesereformmethodswillhelptoimprovetheprehensivequalityofthestudentsofchemistry,chemistryandenvironmentinouruniversity,andachievethegoaloftrainingappliedtalents.

Keywords:Instrumentalanalysis;Curriculumrevolution;Practicalability；Appliedpersonneltraining

儀器分析是運(yùn)用現(xiàn)代先進(jìn)的儀器設(shè)備，研究物質(zhì)的組成、含量、構(gòu)造和外表性質(zhì)的一門課程，具有靈敏度高、選擇性好、操作簡(jiǎn)便、分析速度快、易于自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，在應(yīng)用化學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生物科學(xué)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用【1】。目前多數(shù)高等院校化學(xué)化工和環(huán)境類專業(yè)都開設(shè)了這門課程，其特點(diǎn)是理論性和技術(shù)性很強(qiáng)，涉及化學(xué)、高等數(shù)學(xué)、電學(xué)和光學(xué)等學(xué)科的知識(shí)，具有較強(qiáng)的綜合性。

儀器分析課程是洛陽(yáng)理工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)和環(huán)境工程專業(yè)本科生主干課程之一，在培養(yǎng)學(xué)生理論與理論相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目的方面具有重要的支撐作用。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速開展，分析方法不斷創(chuàng)新，儀器性能不斷進(jìn)步，新型儀器也不斷涌現(xiàn)，儀器分析在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用也在不斷深化，社會(huì)急需大量分析檢測(cè)人才。高等學(xué)校儀器分析教學(xué)的教學(xué)理念和實(shí)驗(yàn)手段在一定程度上滯后于當(dāng)前社會(huì)的需要，都應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，以適應(yīng)當(dāng)前應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求【2】。針對(duì)應(yīng)用型本科教學(xué)特點(diǎn)，改革儀器分析教學(xué)手段、教學(xué)方法和考核方式，有助于進(jìn)步學(xué)生綜合運(yùn)用儀器分析方法解決實(shí)際問題的才能，對(duì)于進(jìn)步課程教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，培養(yǎng)讓家長(zhǎng)放心、讓社會(huì)滿意的應(yīng)用型人才具有重要的意義。

一儀器分析教學(xué)中存在的缺乏

儀器分析是一門學(xué)科穿插性和理論性非常強(qiáng)的課程【3】，與其它課程相比，具有自己的特點(diǎn)，如各章節(jié)之間聯(lián)絡(luò)不夠嚴(yán)密、知識(shí)瑣碎、儀器構(gòu)造復(fù)雜、原理抽象、涉及面廣等。假設(shè)采用和其它課程一樣的教學(xué)方法，那么很難到達(dá)預(yù)期的效果，特別是在學(xué)生理論才能的培養(yǎng)上，不能起到積極的作用。目前在儀器分析教學(xué)過程中，普遍存在以下缺乏。

〔一〕課程實(shí)時(shí)性特點(diǎn)不突出

儀器分析課程的實(shí)時(shí)性較強(qiáng)。隨著科技的開展，儀器的性能不斷進(jìn)步，新的分析方法與原理層出不窮，儀器分析在不同領(lǐng)域的應(yīng)用也在不斷擴(kuò)展。此外，新型分析對(duì)象不斷出現(xiàn)、傳統(tǒng)對(duì)象的分析標(biāo)準(zhǔn)也不斷進(jìn)步，這些對(duì)分析檢測(cè)都有了新的要求。而傳統(tǒng)的教學(xué)停留在根本原理和根本應(yīng)用的講授，知識(shí)體系更新緩慢，課程的實(shí)時(shí)性沒有表達(dá)出來(lái)，學(xué)生難以接觸到最新的儀器分析方法和應(yīng)用領(lǐng)域。因此，一些學(xué)生從學(xué)校走上工作崗位后，需要一段時(shí)間去適應(yīng)新的工作環(huán)境，與社會(huì)的需求和應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求稍有差距。

〔二〕教學(xué)手段單一

多年來(lái)，在對(duì)學(xué)生進(jìn)展課程調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，多數(shù)學(xué)生感覺這門課深?yuàn)W難懂，各種分析方法原理抽象晦澀，難以理解和掌握，并且每種方法的原理又各不一樣，在課堂上很難把握住重點(diǎn)，即使課后花費(fèi)較多時(shí)間也難以起到很好的效果，這會(huì)嚴(yán)重挫傷學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。傳統(tǒng)的教學(xué)手段，不管是板書還是PPT，都難以把各種分析方法的原理明晰地展如今學(xué)生面前，更不要說(shuō)實(shí)驗(yàn)操作方法局部。學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)只能是憑空想象，在沒有任何根底的情況下很難有好的學(xué)習(xí)效果，以致于逐漸失去了課程學(xué)習(xí)的興趣，直至完全喪失。

〔三〕新到大型精細(xì)儀器的利用缺乏

近幾年來(lái)，隨著我校的開展，一些大型儀器設(shè)備陸續(xù)到位，其中氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、元素分析儀、分子熒光光譜儀等儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備，由于受到條件的限制，學(xué)生對(duì)新到大型儀器接觸和使用的時(shí)機(jī)比擬少，從而缺乏理論經(jīng)歷。而氣相色譜儀和原子吸收光譜儀的使用仍然沿用多年以前的實(shí)驗(yàn)工程，僅作演示說(shuō)明，難以適應(yīng)人才培養(yǎng)要求。此外，也存在儀器設(shè)備昂貴、操作過程復(fù)雜、維修本錢高等現(xiàn)實(shí)問題，學(xué)生多，儀器少，難以讓每個(gè)學(xué)生都有操作儀器的時(shí)機(jī)，這些問題都限制了學(xué)生的理論才能的培養(yǎng)。

〔四〕考核方式單一

考核是檢查教學(xué)效果的主要方法，傳統(tǒng)的考核方法以學(xué)期末閉卷筆試為主，但是儀器分析是一門理論性很強(qiáng)的課程，閉卷筆試無(wú)法對(duì)學(xué)生的綜合才能特別是實(shí)驗(yàn)操作、運(yùn)用儀器分析知識(shí)解決詳細(xì)問題等才能進(jìn)展考核，因此建立多元化考核體系是非常必要的。

二課程改革措施

〔一〕理論教學(xué)改革

1.根據(jù)專業(yè)性質(zhì)，分類制訂教學(xué)大綱

目前，我院有應(yīng)用化學(xué)和環(huán)境工程兩個(gè)本科專業(yè)，工業(yè)分析與檢驗(yàn)一個(gè)?？茖I(yè)需要學(xué)習(xí)儀器分析課程，各專業(yè)人才培養(yǎng)形式和專業(yè)特點(diǎn)互不一樣。為此，根據(jù)洛陽(yáng)理工學(xué)院應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求，我們按照三個(gè)專業(yè)各自的特性，分別制定了符合自身專業(yè)特色的教學(xué)大綱，選擇了適宜的教學(xué)內(nèi)容，統(tǒng)領(lǐng)和指導(dǎo)儀器分析教學(xué)過程。在系統(tǒng)講授儀器分析的根本概念及原理的根底上，介紹儀器分析應(yīng)用領(lǐng)域及方法特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介新儀器所采用的新理論和新技術(shù)，并在教學(xué)理論中不斷完善教學(xué)大綱。此外，各種儀器分析教材差異較大且各具特色，而教師只能選用其中一本作為教學(xué)用書。在符合教學(xué)大綱的根底上，教師可靈敏選用符合專業(yè)特色的儀器分析教材，這將有利于發(fā)揮教學(xué)的靈敏性，進(jìn)步教學(xué)質(zhì)量。

2.加強(qiáng)校企合作，實(shí)時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容

目前，社會(huì)上的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，如環(huán)境監(jiān)測(cè)站、質(zhì)量技術(shù)監(jiān)視局和第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)等，大都具有比擬完備的分析儀器，檢測(cè)工程也都是社會(huì)需要的。為了進(jìn)步學(xué)生的理論才能，學(xué)院加強(qiáng)了與社會(huì)檢測(cè)機(jī)構(gòu)之間的聯(lián)絡(luò)，把他們?nèi)粘５臋z測(cè)工程引入到課堂教學(xué)中來(lái)，或者邀請(qǐng)具有豐富經(jīng)歷的檢測(cè)人員直接給學(xué)生授課。這些措施有利于及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，有利于拓展學(xué)生的知識(shí)面，有利于縮短學(xué)生工作后的適應(yīng)期。此外，通過校企合作形式，安排學(xué)生到檢測(cè)機(jī)構(gòu)實(shí)習(xí)。利用操作儀器的時(shí)機(jī)，學(xué)生能進(jìn)一步印證課堂上的理論教學(xué)，培養(yǎng)自己的理論才能，加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。

3.改變傳統(tǒng)授課形式

積極運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)多媒體具有豐富的表現(xiàn)力，具有大容量、良好的啟發(fā)性和易承受性等特點(diǎn)，是現(xiàn)代教學(xué)中有力的教學(xué)手段【4】。在儀器分析的教學(xué)中，恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用多媒體教學(xué)，可以將抽象的事物詳細(xì)化，能收到事半功倍的效果，形象、直觀的教學(xué)有助于打破教學(xué)重難點(diǎn)。目前網(wǎng)絡(luò)上高質(zhì)量的多媒體課件資源很豐富，可下載的也比擬多，比方大連理工大學(xué)研制的氣相色譜模擬操作軟件，可將氣相色譜的儀器構(gòu)造與操作過程直觀地展如今學(xué)生面前，將復(fù)雜的分析流程直觀化，變枯燥、抽象的構(gòu)造為圖文并茂、生動(dòng)活潑的形式，有利于學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。同時(shí)，運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)手段，還可以增強(qiáng)互動(dòng)性，改善課堂效果，活潑課堂氣氛，進(jìn)步學(xué)生的參與積極性。

4.專注課程特色，采用模塊化教學(xué)

儀器分析課程具有自身的特點(diǎn)，各章節(jié)聯(lián)絡(luò)不嚴(yán)密，知識(shí)點(diǎn)瑣碎，假設(shè)不能把握其中的規(guī)律，學(xué)習(xí)起來(lái)難度較大。整合儀器分析教材，可以將儀器分析課程分為色譜分析法、電化學(xué)分析法、光學(xué)分析法、質(zhì)譜分析法和其它分析法等模塊。采用模塊化教學(xué)，比照講解，舉一反三，起到了良好的效果。例如，氣相色譜分析和高效液相色譜分析兩章可歸于色譜分析模塊一起講解，這兩章都是基于物質(zhì)在兩相間分配系數(shù)的不同這一原理而建立起來(lái)的分析方法，定性和定量分析方法一樣，儀器構(gòu)造、固定相選取根據(jù)也相似。不同之處在于流動(dòng)相、操作條件和適用范圍。在授課時(shí)，可以先講解一樣的局部，再比照它們的差異。講授完畢后再綜合討論兩種方法的特點(diǎn)。這樣,既降低了學(xué)生學(xué)習(xí)儀器分析的難度,同時(shí)也有利于學(xué)生總結(jié)復(fù)習(xí),到達(dá)理想的教學(xué)效果。

傳統(tǒng)的教學(xué)形式中，一人講授一本書。但是，每位教師的研究課題各不一樣，對(duì)不同領(lǐng)域的熟悉程度也不同。采用模塊化教學(xué)后，每位教師可分別講授與自己科研相關(guān)的局部，這樣能更有效地將自己在科研工作中的一些最新理念傳授給學(xué)生，有利于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用儀器分析的才能。

〔二〕實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

1.進(jìn)步大型儀器利用率

隨著高效液相色譜儀、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀等大型儀器的到位，目前學(xué)院分析儀器已根本完備。但是，如今所開設(shè)的儀器分析實(shí)驗(yàn)仍是沿用多年的工程，最新引進(jìn)的儀器還沒有用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)中來(lái)，客觀上造成了資源浪費(fèi)。因此，及時(shí)更新儀器分析實(shí)驗(yàn)工程，進(jìn)步大型儀器的使用率是非常必要的。

此外，儀器分析實(shí)驗(yàn)中存在學(xué)生多、儀器少、大型儀器操作復(fù)雜、維修本錢高等現(xiàn)實(shí)問題，不可能讓每位同學(xué)都有單獨(dú)操作儀器的時(shí)機(jī)，大多數(shù)工程都是3-5人一組，學(xué)生的動(dòng)手才能得不到充分鍛煉。為改變這一現(xiàn)狀，我們鼓勵(lì)學(xué)生積極參與到教師的科研工作中，在工程完成的過程中熟悉儀器的使用，進(jìn)步自身的理論才能。也可建立全天開放實(shí)驗(yàn)室【5】，利用課余時(shí)間選做一些教學(xué)內(nèi)容以外的實(shí)驗(yàn)，開展創(chuàng)新與研究活動(dòng)，訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)技能，進(jìn)步自身的理論性，到達(dá)拓展學(xué)生的知識(shí)面和培養(yǎng)理論才能的目的。

2.重視預(yù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理論課的重要補(bǔ)充，對(duì)進(jìn)步學(xué)生的理論才能有重要的意義。在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，有些學(xué)生往往是到了實(shí)驗(yàn)室還不知道要做什么實(shí)驗(yàn)，更不要說(shuō)提早準(zhǔn)備了。到實(shí)驗(yàn)室后只能當(dāng)一個(gè)"看客";，或者"照方抓藥";。為了進(jìn)步實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性，必須重視課前預(yù)習(xí)。對(duì)于沒有預(yù)習(xí)報(bào)告，或者沒有到達(dá)預(yù)習(xí)要求的同學(xué)，責(zé)令其改正，直至取消實(shí)驗(yàn)資格。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫也要嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)。以往的實(shí)驗(yàn)課學(xué)生只考慮實(shí)驗(yàn)操作成功與否，是否獲得理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)報(bào)告流于形式，互相抄襲現(xiàn)象普遍存在。如何進(jìn)步學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的興趣，使他們主動(dòng)投入到對(duì)實(shí)驗(yàn)方法、步驟和結(jié)果的設(shè)計(jì)與分析中，增強(qiáng)學(xué)生科研意識(shí)、培養(yǎng)科研思維，是多數(shù)教師面臨的問題。因此，我們從重視學(xué)生預(yù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的標(biāo)準(zhǔn)性入手。實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)必須到達(dá)理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理和?shí)驗(yàn)步驟的要求；實(shí)驗(yàn)報(bào)告要詳細(xì)書寫實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃?、儀器和試劑、實(shí)驗(yàn)步驟和本卷須知，準(zhǔn)確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，正確計(jì)算結(jié)果，并且對(duì)分析結(jié)果進(jìn)展適當(dāng)?shù)挠懻摗?biāo)準(zhǔn)記錄實(shí)驗(yàn)報(bào)告不僅可培養(yǎng)、進(jìn)步學(xué)生的寫作程度，而且能讓學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)肅、認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。

〔三〕建立多元化考核體系，促進(jìn)人才培養(yǎng)

在高校儀器分析教學(xué)過程中，大多都過于重視理論考試，無(wú)視了學(xué)生的操作和其它綜合才能的考核。隨著經(jīng)濟(jì)的快速開展，社會(huì)需要大量分析檢測(cè)人員和科研人員。詳細(xì)工作中要求使用人員可以純熟操作大型精細(xì)儀器，以便更好地完成相應(yīng)的任務(wù)。但目前的教學(xué)過程中重理論，輕理論，高校培養(yǎng)的人才不能有效滿足社會(huì)需求，難以到達(dá)用人單位的標(biāo)準(zhǔn)。為此，必須適當(dāng)改革儀器分析課程的考核方式，積極適應(yīng)我校應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求。

傳統(tǒng)的考核方法以學(xué)期末閉卷筆試為主，理論課占比70%以上，作業(yè)、考勤和其它僅占比30%。在這一"指揮棒";的指揮下，學(xué)生普遍對(duì)實(shí)驗(yàn)操作重視不夠。為改變這一現(xiàn)狀，我們采用多元化的考核方式，將期末閉卷考試的比重降到50%，將作業(yè)、課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)操作和儀器分析方法綜合運(yùn)用等工程的考核比例進(jìn)步到50%。考核方式的變革，將促使學(xué)生重視綜合才能的培養(yǎng)，改變傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)