“雙萬計劃”背景下制藥工程專業儀器分析實驗教學改革探究

高 婷

(西北大學 化工學院，陜西 西安 710069)

2019年4月，教育部啟動實施一流本科專業建設“雙萬計劃”，“雙萬計劃”是教育部“雙一流”計劃的簡稱，該計劃是教育部以建設面向未來、適應需求、引領發展、理念先進、保障有力的一流專業為目標，實施一流專業建設，2019年至2021年計劃建設一萬個國家級一流本科專業點和一萬個省級一流本科專業點[1-2]。7月，經層層推薦遴選，我校24個專業獲批國家級“一流本科專業”建設點，其中制藥工程專業名列其中。2019年11月，我校制藥工程專業的工程教育認證申請也通過了受理，因此，如何根據一流本科專業建設和工程教育認證要求培養具有創新精神和社會實踐能力的應用型人才成為重中之重。

儀器分析實驗是儀器分析課程的重要組成部分，是制藥工程專業本科教學階段最重要的實踐課程之一。在雙重背景下，儀器分析實驗課教學勢必要做出相應的改變和更新，適應新要求，提高新型應用型人才培養質量[3]。

1 制藥工程專業儀器分析實驗教學現狀

我校制藥工程專業創辦于1998年，每年招生30余人，儀器分析實驗課程共24學時，通常在儀器分析理論課后開課，授課對象為大三學生。實驗分為：電學、光學、色譜學三部分，以驗證型實驗為主。

2 制藥工程專業儀器分析實驗存在問題

2.1 部分實驗內容陳舊，專業針對性不強

隨著科學技術的進步，企業和科研單位對于儀器分析的檢測精度要求越來越高，檢測設備更新換代加速，檢測方法和技術不斷進步。我校制藥工程專業儀器分析實驗的講義已經沿用多年，講義中的實驗方法比較老舊，同時，開設的實驗內容均為驗證性實驗，缺少設計性和創新性實驗，雖然非常經典，但是內容相對陳舊、枯燥，實驗操作過程簡單，毫無專業針對性，難以激發學生的學習熱情，對學生的專業技能培養作用微乎其微。

2.2 教學模式單一，學生積極性不高

目前，實驗教學主要是教師在課前進行理論知識講解和實驗操作演示，學生了解實驗步驟，按部就班完成實驗。實驗過程中，學生對實驗原理不甚了解，甚至不知道實驗為什么如此設計，學生沒有獨立思考和相互討論學習的過程，這極大抑制了學生的積極性。

2.3 大型儀器缺乏，學生實踐機會少

由于儀器分析實驗課程的特點，多數實驗項目需要使用大型儀器分析樣品，而大型儀器價格昂貴且維護費用較高，目前，我校由于經費緊張，對教學開放的大型儀器數量有限，對于學生人數多，實驗學時少的本科生實驗教學來說遠遠不夠，因此，實驗課上仍以演示為主，學生很少能自己動手操作儀器。

2.4 教學評價體系落后，缺乏過程評價

目前，我校制藥工程儀器分析實驗評價分為兩部分，平時實驗報告和期末的書面考試。實驗報告也是側重于最終的實驗數據，而對學生的實驗操作過程沒有考評。目前的評價體系忽視了對實驗過程的評價，沒有實現對學生實驗綜合能力的考評，易導致學生對實驗過程不重視僅僅走過場，把實驗報告寫“好”，這不利于學生動手實踐能力的培養。

3 制藥工程專業儀器分析實驗改革方案

3.1 與專業相結合，創新實驗內容

目前我校制藥工程儀器分析實驗內容沒有考慮到專業培養目標，專業方向的區別。在雙一流和工程教育認證的背景下，應該結合制藥工程專業的培養目標、專業方向和畢業要求，對原有的實驗教學內容進行優化和更新，以適應專業建設發展的需求。制藥工程的儀器分析實驗主要分為：電學、光學、色譜學三部分，以驗證型實驗為主，應考慮增加綜合設計實驗內容比例，如通過紫外可見分光光度法分析阿司匹林的成分、氣相色譜法分析血液中乙醇的含量，點位法測定工業廢水中氟離子含量等，實驗過程要求學生3～4人一組自主選擇實驗題目，設計實驗步驟，經教師指導修正后進開始實驗。這不但有利于激發學生學習興趣，更利于培養學生自主創新和團隊協作能力。

3.2 以學生為主導，實現教學模式多樣化

實驗教學在學生實踐能力培養中占有非常重要的地位，目前由于實驗條件、課時等因素限制，儀器只能通過教師講解和演示學習，學生無法直觀的了解到大型儀器的工作原理和內部結構，使得學習過程缺乏熱情。在實驗課程之前，教師可以借助“趣課多”、“微助教”等現代教學軟件，讓學生通過多樣有趣的圖片、視頻更直觀的、更形象的了解儀器內部構造、操作方式及實驗原理等內容，對實驗內容有宏觀和感性的認識。在實驗課程過程中，以學生小組為單位，進行討論、探究再分享所得所獲，由此，變由教師主導為學生主導，激發學生的主動性和學習熱情，提高課堂參與度，幫助學生更好的掌握實驗知識。

3.3 結合虛擬仿真技術，構建虛擬實驗操作平臺

隨著虛擬仿真技術的快速發展，其在高校的實驗教學中扮演著越來越重要的角色。由于實驗過程中，部分實驗操作在儀器中進行或者是微觀反應，學生難以直觀的觀察到實驗反應過程，借助虛擬實驗技術就可以有效解決這一問題。目前我校化工學院已經建設有化工設計虛擬仿真實驗室，制藥工程專業可以借助這一平臺，擴展儀器分析實驗相關虛擬仿真內容，如氣相色譜分析苯系物實驗中，通過虛擬仿真平臺直觀的觀察到不同質量分數的苯系物在氣象色譜儀中的分離過程；如滴定法測定鹽酸的濃度，可借助虛擬仿真平臺觀察到酸堿反應過程中微觀粒子的反應動態。

在虛擬仿真軟件中，實驗過程通過動畫形式演示出來，學生可以對每個實驗步驟進行模擬操作，直觀的觀察實驗現象，有效彌補實驗實際條件限制導致的實驗內容缺乏，同時虛擬實驗空間和時間的自由度比較大，有效解決了因為實驗條件限制

或者課時限制的實驗安排問題，對儀器分析實驗課程教學效果有很大幫助。

3.4 建立多元評價體系，強化過程學習

目前我校制藥工程專業儀器分析實驗考核主要采用書面考試，且包含于儀器分析考試中，考試成績占60%，平時實驗報告40%，考試內容主要是各種儀器分析方法的基本原理及相關的應用。這種考核方式難以體現學生的真實掌握情況，尤其是學生實驗操作能力無法體現。因此，應建立多元的評價體系，強化實驗過程的學習，將考核方式變成理論考試和實驗技能操作相結合的模式，分為三部分，期末成績占50%，平時實驗報告占10%，實驗成績占40%[4]。期末考試為閉卷理論考試，實驗成績由每個實驗成績組成，對每次實驗的實驗操作、實驗結果討論都進行量化評分。通過建立這種評價體系，引起學生對于實驗操作的重視，有助于學生理論與實踐相結合，增強學生動手實踐能力，真正學好儀器分析實驗課程。

4 結語

儀器分析實驗課程是一門實踐性和創新性很強的課程，結合“雙一流”建設和工程教育認證要求，提出針對性的改革方案，力求通過全面的更新改革，提高儀器分析實驗的教學質量，培養出實驗能力突出，創新意識強烈的應用型人才。