輕工類儀器分析教學改革探索

黃麗婕 安書香 黃崇杏 吳敏

摘 要：在《儀器分析》課程中，儀器分析實驗是課程教學實踐環節中非常重要的一個環節，是為了讓學生能夠了解和熟悉儀器構造、組成、原理以及操作基本流程的主要環節，將理論知識運用到實際。實驗與理論教學兩者缺一不可，既相互協調，又相輔相成。現階段很多高校的儀器分析課程以及實驗依舊存在一些問題，并進行一些教學改革。

關鍵詞：輕工類；儀器分析；實驗教學；改革

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）01-0116-03

Abstract： In the "Instrument Analysis" course， instrumental analysis experiment is a very important part of the course teaching practice. It is to enable students to understand and familiarize with the main links of instrument construction， composition， principle and basic operation process， and apply theoretical knowledge to field practice. Both experimental and theoretical teaching are indispensable， both in coordination and complement each other. At this stage， there are still some problems in the instrument analysis courses and experiments in many universities， and some teaching reforms are carried out.

Keywords： light industry； instrumental analysis； experimental teaching； reform

一、背景依據

高等工程教育在我國高等教育中占有重要的地位。深化工程教育改革、建設工程教育強國，對服務和支撐我國經濟轉型升級意義重大。2016年6月，我國工程教育專業認證體系實現國際實質等效，為深化工程教育改革提供了良好契機。當前，國家推動創新驅動發展，實施“一帶一路”“中國制造2025”“互聯網+”等重大戰略，以新技術、新業態、新模式、新產業為代表的新經濟高速發展，對創新型人才提出了更高要求，迫切需要加快工程教育改革創新。為深化工程教育改革，推進新工科的建設與發展，現決定開展新工科研究和實踐。[1]

廣西大學輕工與食品工程學院擁有先進的教學設備和實驗條件，輕工與食品工程實驗教學中心是廣西自治區級實驗教學示范中心。學院目前擁有9800平方米的教學實驗用房，擁有核磁共振、透射電鏡、氣相色譜、高效液相色譜等儀器設備2690臺套，總值7102.74萬元。

輕工與食品工程學院秉持“明德 篤實 博學 創新”的院訓，不斷凝練特色，發揮優勢，全面提升學科建設、科研教學、人才培養和服務社會的能力，為開創更加美好的未來而不斷努力。

二、教改意義

現代儀器分析是一門具有多學科交叉性、發展性和前沿性的學科。儀器分析的理論性、實用性很強、發展速度很快、各種儀器不斷地更新換代、內容紛繁、涉及相關學科較多，如物理學、物理化學、化學、電子技術和計算機技術等，儀器結構復雜、理論較抽象、難以接受，所需的儀器大都昂貴，一般院校很難完全擁有，實驗較少，學生缺乏感性認識。[2]

對于輕工與食品類本科生來說，他們需要具備堅實的數理基礎、良好的實踐、創新和創業能力，需要掌握化工單元操作基礎理論和實驗技術基本技能，能夠對產品進行分析、測試和質量控制，能在食品工程、制糖工程、包裝工程及輕化工程等輕化工領域以從事工業生產、工藝設計、科學研究、技術管理和新產品開發的高級工程技術人才及專業領導者。由于輕工與食品類本科生在傳統課程上偏重于課堂理論教學，內容多且抽象、難于理解和掌握，對各種儀器的工作原理與維護保養也沒有進行深入的了解，嚴重缺少實踐性，導致學生對各種現代儀器的了解過于片面，甚至不知道某些儀器的存在，而且現階段還沒有專門針對他們的儀器分析教材，這就使得在實際操作過程中存在過多的問題，對儀器的壽命及精準度造成嚴重的影響。

但在普通本科院校，尤其是在很多西部高校，存在教師隊伍小、學科方向不齊全、教學水平參差不齊等問題，一位老師講解所有涉及到的內容，分工不明確，占用大量時間，因此，教師難以在各方面同時跟進相關科技的發展前沿和把握分析技術的發展方向，使學生培養的創新能力有限，很難達到預期目標。針對這些問題，學院應該優化《儀器分析》課程的教師隊伍，一是安排不同研究方向的教師講授該課程中某一特定的章節內容，使其能夠面向學科發展前沿，捕捉學科發展的最新信息，及時更新理論知識和技術應用；二是集中各研究方向教師，進行集體備課制，即各方向教師集中在一起討論，一起準備一堂課的教學內容和方法；三是安排一些教師到重點高校進修和培訓；四是邀請其他學校相關研究專家來校進行授課講學。[3，4]

三、改革內容

（一）主要內容

在課程內容的選擇上，做到與時俱進，及時更新拓展，需要跟上時代節奏、順應社會需求，吸收、匯總現代儀器分析的最新技術成果，讓學生及時了解儀器分析發展的前沿，并根據專業建設與社會需求，刪減、重組與儀器設備不配套的內容。在課程內容的呈現方式上，降低理論課程比例，各個知識點和操作過程表述簡潔明確，給學生營造一個直觀的認知環境。這對激發學生學習興趣、拓展學生視野、消除學生的畏難情緒起了重要的作用。

1. 教學內容的改革

在內容上，我們對實驗內容進行了整體調整與升級，刪掉了一些和其他課程，實驗相重復以及類似的內容，增加了一些大型綜合類型的整體實驗以及設計型實驗內容，使教學內容精簡，創新，又可以相對獨立。能夠做到實踐與理論相結合。

2. 教學方法的改革

在教學方法上，多開展探究性學習，教師有方向性的引導學生對問題進行深入探究，并且多角度的將日常生活中遇見的化學問題以及現象以科學的理論進行探究，通過多提問，多思考的方式引導學生全程跟著老師的節奏投入課堂中，使課堂有良好的教學氣氛，提高教學實驗的效果。將教材中的內容與探究內容相結合，以教學理論知識為基礎，與生活，生產相結合，使學生產生聯動思考，有效的提高了學生學習的興趣和積極性。

在“儀器分析”課程教學活動中，教師應采取多樣化教學方法和教學模式，必須“重學習、重激發、重探索”，課堂應注重學生創新能力的培養，在《儀器分析》課程中，有多種分析工具，多種工作原理，多種分析方法等。內容大多抽象而不易理解，因此導致很多學生對課堂學習熱情不高，積極性差等問題。為了激發學生的興趣，最大限度地發揮學生的積極性和主動性，在教學過程中，根據具體的教學內容，可以采用靈活多樣的教學方法，如教學方法，問答方法，演示方法和探究方法。在教學方法上，首先完善傳統的“一支粉筆一張嘴，上課從頭到尾”的課堂教學方法，采用動態多媒體教學方法，結合“聲，形，景”，有效提高教師的教學。將信息量，圖片與動畫，聲音等充分聯系加入教學中，以增加學生的感性認知，來提高學生的學習興趣以及激發學習積極性，使學生在課堂中化被動為主動，提高教學質量和教學效果。

學生應該參與其中。例如，教師可以將教學內容預先分類為幾個模塊，并將其分配給不同的學生，以便他們可以在課后通過預訂書。內容和相關材料用于準備講座，然后在課堂上進行解釋。最后，教師根據他們的解釋進行糾正和補充。這種教學方法改變了教師“個人秀”，充分調動學生的情況，學習熱情。教師還可以通過設置回答問題來解決學生在學習期間遇到的難題。他們可以糾正學生在作業中經常犯的錯誤。他們還可以利用課間休息時間與學生交流，掌握學生的學習情況，及時調整以提高教學進程。

現有的實驗儀器課程和教材大多時間久遠，儀器和課程都與實際脫離較大。通過重新安排教材，重新設置課程內容，使學生易于理解，與實際科研相關，使輕工業和食品專業本科生的基礎理論知識得到進一步提高，逐步完善。導致更具前瞻性，更有活力，更國際化的方向，為創新人才的培養奠定了堅實的理論基礎。

3. 教學手段的改革

我們開展適用與輕工與食品工程類本科生的儀器分析課程，以提高學生的實踐技能為主要任務，重視理論和實踐的有機結合。以往的儀器分析課程都是按照儀器的原理等進行講解，對實際操作等不注重。本課程在理論課程的同時，開展多次實驗課程，讓學生在實際操作中學習，在動手操作中掌握知識，使教學內容更加形象化、具體化，使學生具有猶如身臨其境的職業體驗，有利于培養學生在實踐性的工作中恰當地分析問題和快速解決問題的綜合能力。

在原有儀器分析實驗材料的基礎上，結合現代儀器設備的發展以及儀器分析技術的發展，結合現有教學的實際情況和一些熱點問題，組織教師編寫一套新的儀器分析實驗對比與教科書或講義。通過這種方式，可以使用現有儀器和設備有針對性地研究儀器分析實驗課程。但是由于時間的發展，儀器設備的再次更新以及引進的問題，需要及時對現有教材或講義進行更新與補充，以便相互配合，提高實驗教學效果。

（二）改革目標

本課題旨在通過加強學生的動手能力和提高學生的自我激勵實驗能力來培養本科生。輕工業前沿問題融入課堂教學，激發學生思考，鼓勵學生積極參與，培養學生的思維能力，能夠解決問題。在倡導科教一體化的背景下，學生要緊緊圍繞人才培養目標，不斷完善人才培養模式，豐富課堂教學形式，整合科研教學，培養適應現代發展的人才。

改革實驗教學，提高學生創新能力，用以促進學校，學院的教學科研水平提升。大型儀器平臺為儀器分析實驗的操作過程提供了一個優秀的平臺。本課程改革的主要目的是通過課程的實驗教學，將學生對各個大型儀器的基本操作能夠獨立完成，同時，權衡化學，生物和環境領域的應用，拓寬學生的知識，激發學生對儀器分析課程的興趣。提高學生在各個學科的綜合知識運用與動手能力。作者經過多年從事儀器分析實驗教學，從課程內容，方法和手段，實驗形式等方面進行了改革，探索了改革儀器實驗教學的新途徑。

學生在實際的實驗課程操作實驗中，教師要尤為強調學生在儀器使用規范，操作按照流程，細心，認真，謹慎。并且在團隊合作時，要注意實驗室環境的維護，低聲細語，不能妨礙其他同學在實驗中的思考與操作。形成良好的實驗習慣，遵守實驗室規矩。

四、創新之處

1. 與國內高校同類型工科學院相比，加強學生對實驗儀器的動手操作能力，不再是單一的由老師講述，理論課程學習，實驗演示課程的觀摩，而是由學生親自動手，親自設計，獨立完成對實驗儀器設備的適用過程，生動形象，能夠給學生留下深刻的印象。

2. 在從前的實驗項目中，驗證性以及演示性實驗占到儀器分析實驗課程中的七成以上，與實際實驗中的情況聯系較少。這種情況使學生對實驗興趣缺失，在實際動手中敷衍了事，課堂教學目標以及教學效果難以達到標準；學生在目前的課程中所接觸的實驗，大多數為按部照搬，教師將實驗方法與步驟直接告訴學生，學生在課堂中只是機械的重復過程，沒有主動思考，沒有得到創新思維的訓練。在實驗內容中，刪除了機械重復的傳統實驗，增加了更多有利于培養學生創新思維與動手能力的設計性試驗，既鍛煉學生的思維以及創新能力，又能培養學生的團隊合作能力。

3. 學生已經習慣所有課程由老師講述，老師動手操作實驗。學生動手機會少，動手能力差，本課程的關鍵之處在于調動學生積極性，提高學生動手能力，使學生對實驗感興趣，對適用實驗儀器熟悉，有樂趣。

五、結束語

學校全力配合學生在課堂以及課下對實驗課程的安排，整合資源，保證學生能夠獨立完整的完成課堂要求的實驗水平。對于大型綜合類實驗，盡量是每一個學生都能夠獨立進行實驗，并且能夠通過實驗操作，舉一反三，掌握分析儀器的原理和結構，學習儀器的操作技能，掌握定性，定量和結構分析的基本方法。加強學生的動手能力，并且在學院的實驗室中，利用現有資源，進行一些設計性實驗的操作，內容可以是貼近生活，與現實相關的小型設計實驗，可以使學生全面的了解實驗的意義，以及通過實驗，查閱相關資料與文獻，拓寬學生的知識面，也可以使其完整的了解整個實驗的過程，從準備到操作，培養獨立科研，能夠獨當一面的全面型人才。并在實驗中鼓勵學生認識問題，發現問題，提出問題，解決問題。使同學在操作中實踐，實踐中學習，學習中提高。從興趣出發，引導學生到創新，發現的特色科研實驗。

本次教學改革的重點是提高學生實際動手的實驗占比，將實際實驗與生產生活相結合，使學生了解過程更生動，而不是一味的看著老師演示實驗，將實驗課與自己的操作能力相分開，提高學生主動思考，主動設計，主動參與。旨在將學生培養為具有創新精神，具有科研能力，具有動手能力的新時代全面發展的輕工類學生。

參考文獻：

[1]吳愛華.建設工程教育強國服務產業轉型升級[J].高等工程教育研究，2016（3）：17-20.

[2]高毅，李元娜，許仁鑫，等.環境科學專業現代儀器分析課程的應用性課程改革[J].教育教學論壇，2017（21）：147-148.

[3]段先哲，李南，謝焱石，等.淺談《儀器分析》課程中教學內容的研究與改革[J].課程教育研究，2015（28）：226-226.

[4]劉鵬濤，惠嵐峰，裴繼誠，等.輕化工程類研究生“現代儀器分析”課程的優化建設[C]//首屆全國化學類專業研究生化學課程與教學研討會暨“211、985”高校化學類專業研究生教育高層論壇，2009.