“測試技術”課程教學模式創新探討

王娟+吳偉

[摘 要]“測試技術”是理工科各類專業中常設置的以實踐教學方式為主的專業基礎課程。河南理工大學地學類專業現有的“測試技術”教學方式是以課堂理論教學為主、實驗教學為輔，學生消化課程內容困難，教學效果不理想。本文擬從課程目標定位、課時設置、教學方法及考核方式等4個方面進行改革、創新嘗試，充分發揮利用專業相關各類別實驗室的軟、硬件優勢，提出增加實驗學時、增設課余開放實驗等措施，改善實踐環節比重嚴重不足的狀況，把培養學生的創新思維能力和實踐動手能力作為該課程的終極目標。

[關鍵詞]測試技術；實踐教學；開放實驗；教學模式

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）08-0044-03

“測試技術”是高校理工科專業常開設的一門專業基礎課程，以物質組成、狀態和結構的分析測試方法為主要授課內容，具有科學前沿、技術含量高、實踐性強的課程特點。[1][2]

現代科技的不斷創新推動了分析測試技術的快速發展，各學科對現代分析測試技術的應用日趨普遍。河南理工大學資源環境學院擁有地質工程、資源勘查工程、環境工程、水文與水資源工程等地學類專業，均開設測試技術類課程，課程名稱略有不同（“測試技術”或“現代測試技術”），各專業講授內容也略有差異或側重。以地質工程和資源勘查工程專業為例，由于近年來地質學研究逐漸從定性向定量、從宏觀向微觀發展[3][4]，對于大型儀器的使用越來越多，因此指導學生掌握現代化的分析測試方法和實際操作技能，對于提高理工科學生的綜合素質顯得非常必要。

一、課程教學現狀

以河南理工大學資源環境學院為例，目前針對地質工程和資源勘查工程專業開設的“測試技術”課程，主要內容包括：X射線衍射分析法、電子顯微分析法、差熱分析法、光譜分析法和質譜分析法。課時共設置32學時，其中實驗課時僅6學時。“測試技術”本身是一門以實踐為主，注重培養學生動手能力并能解決實際科研問題的課程，課堂理論教學以講授分析方法、實驗儀器的組成、測試原理與操作流程以及數據分析為主，這些內容對接觸儀器較少的學生而言非常枯燥，學生對此難以真正消化理解。雖然有配套的實驗課，但從近年來學生對理論教學為主、實驗教學為輔的授課模式反饋來看，教學效果并不好。顯然，傳統的授課模式并不能適應“測試技術”課程的目標，無法達到培養學生動手和動腦能力的培養目標。另外，課程涉及的實驗儀器一般都是大型貴重儀器，儀器數量不多，大部分儀器僅1臺，但是上課學生數量眾多，不可能達到人手一臺的標準，因此實驗課多為實驗教師演示、學生參觀的方式，學生真正能動手操作的機會很少，有一部分學生甚至連實驗原理都沒有理解，更多的學生無法領會實驗儀器的操作流程，更不用說儀器測試內容的科學應用。同時，“測試技術”課程的教學與實驗課時配比不合理，實驗課時太短，難以完成所有課程內容的實踐。課程包含了五大類測試分析方法，其中僅光譜分析法就囊括了紅外光譜分析、原子吸收光譜分析、激光拉曼光譜分析等常用的分析方法，這些分析方法的操作性較強，需要進行實驗操作的內容很多。然而，目前課程設置的實驗總課時僅有6學時，在這么短的時間內對學生進行系統的全過程培訓是無法完成的，取而代之的是“演示式”實驗，走馬觀花式的參觀性教學使學生難以消化課堂講授的內容，達不到課程教學的目標。

目前“課時短、授課與實驗課時配比不合理、簡單演示式教學”等狀況與“提高理工科學生的動手能力和綜合素質”的教學目標背道而馳，教學效果很不理想。如何解決這一矛盾，使“測試技術”課程真正能夠引導學生掌握各種現代實驗技術，培養他們的動手能力和創新能力，已經成為目前亟待探討并解決的一大難題。

二、課程體系創新改革

（一）課程目標定位與課時設置

區別于其他專業基礎課程，“測試技術”課程重在實踐，更為強調學生獨立思考問題、解決問題以及動手實際操作能力的培養，其課程性質應偏重于實踐性，定位為實驗課或課程設計更為合理，實驗課可分為基礎性實驗、綜合性實驗和設計性實驗三大模塊。在課時不足的情況下，應當以“充分滿足基礎性實驗，爭取綜合性實驗，放開設計性實驗”為原則，即將主要的課時配置在讓學生掌握基礎性實驗方法上，讓學生務必掌握最基本的實驗技能；在授課時間允許的狀況下，少量開展綜合性實驗，采用多種方法聯合使用解決實際科學問題的實驗教學方式，激發學生興趣并挖掘他們的創新潛力；由于時間限制，設計性的實驗不作為課內授課內容，但可以將課程學習拓展至大量的第二課堂科研實踐學習時間中去，在更大范圍內形成“測試技術”課程學習體系。[5][6]

河南理工大學為有效利用實驗教學資源，培養學生綜合素質和創新能力，形成了一套豐富的第二課堂科研實踐體系，包括本科生開放實驗計劃、大學生創新創業實踐計劃、“步步高”創新創業攀登計劃、“挑戰杯”等。很多學生通過這些計劃對“測試技術”進行了更為深刻的認識，尤其自2009年實施“大學生開放實驗”項目以來，鼓勵大學生到相關專業實驗室通過申請和預約，自行設計、制訂實驗方案，并實際操作儀器，因此開放實驗可作為測試技術類課程學時不足的有效補充。“測試技術”課程應當把這些第二課堂計劃納入本課程體系的延伸環節，做好鋪墊和引導，為有興趣的學生進入本課程更為深入的學習階段提供便利。

對于“測試技術”課程的學時設置，可適當縮減理論授課學時，增加實驗課學時。在32總學時不變的前提下，可嘗試將實驗教學增加至20學時，以實驗教學為主，理論教學為輔，按照實驗教學自身規律組織教學，提高學生自學能力和動手能力，培養學生團隊協作精神，真正實現從“教師教”到“學生學”的主體轉換，最大限度發揮學生的主觀能動性。

（二）教學方法與手段改革

“測試技術”課程兼具理論性和實踐性，因此在課堂簡要講授測試方法原理、儀器結構功能及操作、樣品選擇和制備基礎上，將課堂教學更多地轉移到實驗室中，在教師演示后，學生分組協作，爭取讓每名學生都能參與儀器的實際操作。在實際教學過程中，可按照講授內容分為五個單元，每個單元4學時，第1個學時講授基本理論知識，后3個學時在實驗室中進行現場教學和實踐，以學生動手操作為主，對操作中出現的問題及時解決，并在每個單元實踐環節完成以后做小結，這樣才能使學生對所學的知識更好的消化、吸收，印象深刻。如果學生對個別實驗單元有興趣，可以結合開放性實驗，利用課外時間到實驗室來多做一些綜合性實驗和設計性實驗。endprint

依托我校資源環境學院建立的河南省生物遺跡與成礦過程重點實驗室，擁有多種現代大型精密貴重儀器，很多儀器都對大學生進行開放。如掃描電鏡實驗室根據我校資源環境學院現有專業、教師在研項目以及學生的興趣特點開出了多個實驗項目，包括“勝利油田深層烴源巖粘土礦物微觀特征分析”、“豫西太原組Zoophycos遺跡化石蹼層SEM特征對比”、“焦作云夢山組石英顆粒表面微觀結構觀察與沉積環境分析”、“焦作市大氣顆粒物主要種類識別分析”、“化學制劑對頭發損傷的形態觀察”等，除此以外學生還可根據自己感興趣的學科方向自行設計綜合性實驗。因此，開放性實驗可以在很大程度上彌補實驗課時的不足，并且開放實驗時間安排靈活，不受固定學時的限制，可當作是“測試技術”課程的課外延伸，并且也避免了很多學生同時圍著一臺儀器轉的局面，讓每個學生都有動手操作的機會。這對于提高大型儀器的使用效率，避免國有資產閑置也是一個非常好的舉措。

通過對近五年開放實驗參與學生的調查反饋，學生積極性都很高，普遍反映良好，基本達到了預期目標。大學生通過自愿報名，自由結合成組，緊密結合身邊發生的事物進行實驗設計，比如環境工程專業的學生對目前越來越頻繁出現的霧霾天氣非常關注，通過高分辨率的掃描電鏡對采集的濾膜上的PM2.5（可入肺顆粒）顆粒進行形貌觀察和能譜元素分析，分析總結顆粒物的種類，以此來大致判斷當地PM2.5的組成和來源；資源勘查工程專業的學生對我校校園內擺放的景觀石中的礦物和沉積現象很感興趣，通過在景觀石上采集小塊樣品進行微觀形貌觀察和描述，而對礦物種類和沉積現象有了更為直觀的了解；生物技術專業的學生收集了校園里栽種的各類植物花粉到顯微鏡下觀察和分類，對植物分類的認識更加深刻；還有部分非地質類專業學生參與了課外開放性實驗，對身邊的事物仔細觀察，如采集健康的頭發和經過多次燙染的頭發，在掃描電鏡下進行對比分析，更加直觀和深入地認識了化學試劑對頭發的損傷；目前對非常規油氣儲層的物性研究是當下的研究熱點，煤層氣專業的學生對采集的煤和頁巖樣品進行表面處理后應用掃描電鏡觀察樣品表面的納米級和微米級孔隙的分布情況，大大加深了學生對課堂理論內容的理解和認識，也激發了學生探討更深入科學問題的興趣。這些綜合設計類實驗既緊密結合專業，又是學生興趣所在，寓教于樂。

總之，開放性實驗可作為“測試技術”課程的有益補充，給實驗課上動手少的學生以充分的時間進行實踐，并有實驗教師的實時輔導，很受學生歡迎。因此充分發揮我校擁有省級重點實驗室、儀器設備配備完善的優勢，將“測試技術”課程教學重點偏向實驗室現場教學，并結合興趣為主的開放性實驗，培養學生活學活用、學以致用的能力，是我們探索提高教學效率、提升學生素質、改革現有的僵化的教學模式的一個方向。

（三）考核方式改革

考試并非課程學習的終極目標，但是科學合理的考核手段卻能督促學生主動學習，并且也是對“學生學得好、教師教得好”的一個肯定。現有的考核多偏重記憶內容，試卷考試成績通常占到70%～80%，平時成績只占20%～30%，對學生的實踐能力和綜合素質考核非常欠缺，無法真實反映學生的真實水平。以素質教育為目標的教學必須改變現有的僵化的考核模式，強調過程管理和過程考核，更真實準確地反映學生到底學到了什么，在哪些方面還很欠缺，需要如何改進和提高，這樣才能教學相長，反過來督促教師不斷改進教學過程中的不足之處，完善教學體系改革。

根據“測試技術”實踐性強的特點可以采取靈活多樣的考核方式。如在平時的教學活動中，可增加隨堂提問以及課堂討論環節，結合學生在實際操作中的表現給出平時分。課程結束后的考核不一定拘泥于閉卷考試，例如可以要求學生獨立設計一個完整的測試項目或綜合性實驗項目，從實驗方案設計、樣品選取、儀器操作測試到最終的結果分析，形成一個完整的實驗分析報告，這樣既鍛煉了學生獨立從事科研工作的能力，也能全面考核學生對該課程的綜合掌握水平。也可以采取閉卷考試和實驗環節相結合、討論答辯、撰寫調研報告或簡單的學術論文等形式進行考核。不同專業可結合學生的實際情況選擇其中某一種或幾種方式相結合進行綜合考核。[7]

三、結論

總之，“測試技術”這種以實踐教學為主的課程應該突出以學生為主體，激發學生學習興趣，引導學生在實踐中自主學習，培養學生不斷發現問題、解決問題和總結經驗的能力。教師在教學過程中以引導為主，給學生留有更多的創造空間，鼓勵學生在理論學習的基礎上大膽地去設計和驗證，這樣學生的動手實踐能力才能逐漸提高，創新思維才會不斷形成。以實踐課為主、注重培養學生獨立從事科研工作能力的“測試技術”課程教學模式還需在真正的教學實踐中接受檢驗，教師也需在教與學中不斷摸索、探尋大學生的最佳培養模式，這也是當代高校教育的長期任務。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 玄冠濤，邵園園.現代測試技術課程教學新模式的探索與實踐[J].中國現代教育裝備，2012（3）：17-18.

[2] 于梅花，溫靜嫻.現代測試技術課程教學改革[J].大眾科技，2011（2）：137.

[3] 朱毅秀，謝慶賓，季漢成，等.“地質分析測試技術”課程建設探討[J].中國地質教育，2013（2）：117-121.

[4] 林君，蘇航，程德福，等.地學儀器專業課程體系改革與實踐[J].中國地質教育，1996（1）：26，27，40.

[5] 劉吉軒，張小棟，陳花玲.測試技術層次化實驗教學改革與實踐[J].實驗室研究與探索，2013（1）：125-128，131.

[6] 曾國英，趙登蜂.測試技術課程教學改革探討[J].科技創新導報，2013（26）：135-136.

[7] 袁健，葛友華，周海.課程考核改革初探[J].中國地質教育，2012（1）：106-108.

[責任編輯：鐘 嵐]endprint