“雙萬(wàn)計(jì)劃”背景下制藥工程專業(yè)儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探究

高 婷

(西北大學(xué) 化工學(xué)院，陜西 西安 710069)

2019年4月，教育部啟動(dòng)實(shí)施一流本科專業(yè)建設(shè)“雙萬(wàn)計(jì)劃”，“雙萬(wàn)計(jì)劃”是教育部“雙一流”計(jì)劃的簡(jiǎn)稱，該計(jì)劃是教育部以建設(shè)面向未來(lái)、適應(yīng)需求、引領(lǐng)發(fā)展、理念先進(jìn)、保障有力的一流專業(yè)為目標(biāo)，實(shí)施一流專業(yè)建設(shè)，2019年至2021年計(jì)劃建設(shè)一萬(wàn)個(gè)國(guó)家級(jí)一流本科專業(yè)點(diǎn)和一萬(wàn)個(gè)省級(jí)一流本科專業(yè)點(diǎn)[1-2]。7月，經(jīng)層層推薦遴選，我校24個(gè)專業(yè)獲批國(guó)家級(jí)“一流本科專業(yè)”建設(shè)點(diǎn)，其中制藥工程專業(yè)名列其中。2019年11月，我校制藥工程專業(yè)的工程教育認(rèn)證申請(qǐng)也通過(guò)了受理，因此，如何根據(jù)一流本科專業(yè)建設(shè)和工程教育認(rèn)證要求培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和社會(huì)實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才成為重中之重。

儀器分析實(shí)驗(yàn)是儀器分析課程的重要組成部分，是制藥工程專業(yè)本科教學(xué)階段最重要的實(shí)踐課程之一。在雙重背景下，儀器分析實(shí)驗(yàn)課教學(xué)勢(shì)必要做出相應(yīng)的改變和更新，適應(yīng)新要求，提高新型應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量[3]。

1 制藥工程專業(yè)儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

我校制藥工程專業(yè)創(chuàng)辦于1998年，每年招生30余人，儀器分析實(shí)驗(yàn)課程共24學(xué)時(shí)，通常在儀器分析理論課后開(kāi)課，授課對(duì)象為大三學(xué)生。實(shí)驗(yàn)分為：電學(xué)、光學(xué)、色譜學(xué)三部分，以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主。

2 制藥工程專業(yè)儀器分析實(shí)驗(yàn)存在問(wèn)題

2.1 部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊，專業(yè)針對(duì)性不強(qiáng)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，企業(yè)和科研單位對(duì)于儀器分析的檢測(cè)精度要求越來(lái)越高，檢測(cè)設(shè)備更新?lián)Q代加速，檢測(cè)方法和技術(shù)不斷進(jìn)步。我校制藥工程專業(yè)儀器分析實(shí)驗(yàn)的講義已經(jīng)沿用多年，講義中的實(shí)驗(yàn)方法比較老舊，同時(shí)，開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容均為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺少設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，雖然非常經(jīng)典，但是內(nèi)容相對(duì)陳舊、枯燥，實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程簡(jiǎn)單，毫無(wú)專業(yè)針對(duì)性，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，對(duì)學(xué)生的專業(yè)技能培養(yǎng)作用微乎其微。

2.2 教學(xué)模式單一，學(xué)生積極性不高

目前，實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要是教師在課前進(jìn)行理論知識(shí)講解和實(shí)驗(yàn)操作演示，學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)步驟，按部就班完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理不甚了解，甚至不知道實(shí)驗(yàn)為什么如此設(shè)計(jì)，學(xué)生沒(méi)有獨(dú)立思考和相互討論學(xué)習(xí)的過(guò)程，這極大抑制了學(xué)生的積極性。

2.3 大型儀器缺乏，學(xué)生實(shí)踐機(jī)會(huì)少

由于儀器分析實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)，多數(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目需要使用大型儀器分析樣品，而大型儀器價(jià)格昂貴且維護(hù)費(fèi)用較高，目前，我校由于經(jīng)費(fèi)緊張，對(duì)教學(xué)開(kāi)放的大型儀器數(shù)量有限，對(duì)于學(xué)生人數(shù)多，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)少的本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)來(lái)說(shuō)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因此，實(shí)驗(yàn)課上仍以演示為主，學(xué)生很少能自己動(dòng)手操作儀器。

2.4 教學(xué)評(píng)價(jià)體系落后，缺乏過(guò)程評(píng)價(jià)

目前，我校制藥工程儀器分析實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)分為兩部分，平時(shí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告和期末的書(shū)面考試。實(shí)驗(yàn)報(bào)告也是側(cè)重于最終的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，而對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程沒(méi)有考評(píng)。目前的評(píng)價(jià)體系忽視了對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的評(píng)價(jià)，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)綜合能力的考評(píng)，易導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程不重視僅僅走過(guò)場(chǎng)，把實(shí)驗(yàn)報(bào)告寫(xiě)“好”，這不利于學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

3 制藥工程專業(yè)儀器分析實(shí)驗(yàn)改革方案

3.1 與專業(yè)相結(jié)合，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

目前我校制藥工程儀器分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容沒(méi)有考慮到專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，專業(yè)方向的區(qū)別。在雙一流和工程教育認(rèn)證的背景下，應(yīng)該結(jié)合制藥工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)、專業(yè)方向和畢業(yè)要求，對(duì)原有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化和更新，以適應(yīng)專業(yè)建設(shè)發(fā)展的需求。制藥工程的儀器分析實(shí)驗(yàn)主要分為：電學(xué)、光學(xué)、色譜學(xué)三部分，以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主，應(yīng)考慮增加綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比例，如通過(guò)紫外可見(jiàn)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(diǎn)位法測(cè)定工業(yè)廢水中氟離子含量等，實(shí)驗(yàn)過(guò)程要求學(xué)生3～4人一組自主選擇實(shí)驗(yàn)題目，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，經(jīng)教師指導(dǎo)修正后進(jìn)開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。這不但有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，更利于培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

3.2 以學(xué)生為主導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)模式多樣化

實(shí)驗(yàn)教學(xué)在學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)中占有非常重要的地位，目前由于實(shí)驗(yàn)條件、課時(shí)等因素限制，儀器只能通過(guò)教師講解和演示學(xué)習(xí)，學(xué)生無(wú)法直觀的了解到大型儀器的工作原理和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使得學(xué)習(xí)過(guò)程缺乏熱情。在實(shí)驗(yàn)課程之前，教師可以借助“趣課多”、“微助教”等現(xiàn)代教學(xué)軟件，讓學(xué)生通過(guò)多樣有趣的圖片、視頻更直觀的、更形象的了解儀器內(nèi)部構(gòu)造、操作方式及實(shí)驗(yàn)原理等內(nèi)容，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有宏觀和感性的認(rèn)識(shí)。在實(shí)驗(yàn)課程過(guò)程中，以學(xué)生小組為單位，進(jìn)行討論、探究再分享所得所獲，由此，變由教師主導(dǎo)為學(xué)生主導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和學(xué)習(xí)熱情，提高課堂參與度，幫助學(xué)生更好的掌握實(shí)驗(yàn)知識(shí)。

3.3 結(jié)合虛擬仿真技術(shù)，構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)操作平臺(tái)

隨著虛擬仿真技術(shù)的快速發(fā)展，其在高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中扮演著越來(lái)越重要的角色。由于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，部分實(shí)驗(yàn)操作在儀器中進(jìn)行或者是微觀反應(yīng)，學(xué)生難以直觀的觀察到實(shí)驗(yàn)反應(yīng)過(guò)程，借助虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)就可以有效解決這一問(wèn)題。目前我校化工學(xué)院已經(jīng)建設(shè)有化工設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，制藥工程專業(yè)可以借助這一平臺(tái)，擴(kuò)展儀器分析實(shí)驗(yàn)相關(guān)虛擬仿真內(nèi)容，如氣相色譜分析苯系物實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)虛擬仿真平臺(tái)直觀的觀察到不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的苯系物在氣象色譜儀中的分離過(guò)程；如滴定法測(cè)定鹽酸的濃度，可借助虛擬仿真平臺(tái)觀察到酸堿反應(yīng)過(guò)程中微觀粒子的反應(yīng)動(dòng)態(tài)。

在虛擬仿真軟件中，實(shí)驗(yàn)過(guò)程通過(guò)動(dòng)畫(huà)形式演示出來(lái)，學(xué)生可以對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行模擬操作，直觀的觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，有效彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)實(shí)際條件限制導(dǎo)致的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容缺乏，同時(shí)虛擬實(shí)驗(yàn)空間和時(shí)間的自由度比較大，有效解決了因?yàn)閷?shí)驗(yàn)條件限制

或者課時(shí)限制的實(shí)驗(yàn)安排問(wèn)題，對(duì)儀器分析實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)效果有很大幫助。

3.4 建立多元評(píng)價(jià)體系，強(qiáng)化過(guò)程學(xué)習(xí)

目前我校制藥工程專業(yè)儀器分析實(shí)驗(yàn)考核主要采用書(shū)面考試，且包含于儀器分析考試中，考試成績(jī)占60%，平時(shí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告40%，考試內(nèi)容主要是各種儀器分析方法的基本原理及相關(guān)的應(yīng)用。這種考核方式難以體現(xiàn)學(xué)生的真實(shí)掌握情況，尤其是學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力無(wú)法體現(xiàn)。因此，應(yīng)建立多元的評(píng)價(jià)體系，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程的學(xué)習(xí)，將考核方式變成理論考試和實(shí)驗(yàn)技能操作相結(jié)合的模式，分為三部分，期末成績(jī)占50%，平時(shí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告占10%，實(shí)驗(yàn)成績(jī)占40%[4]。期末考試為閉卷理論考試，實(shí)驗(yàn)成績(jī)由每個(gè)實(shí)驗(yàn)成績(jī)組成，對(duì)每次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論都進(jìn)行量化評(píng)分。通過(guò)建立這種評(píng)價(jià)體系，引起學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)操作的重視，有助于學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合，增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力，真正學(xué)好儀器分析實(shí)驗(yàn)課程。

4 結(jié)語(yǔ)

儀器分析實(shí)驗(yàn)課程是一門實(shí)踐性和創(chuàng)新性很強(qiáng)的課程，結(jié)合“雙一流”建設(shè)和工程教育認(rèn)證要求，提出針對(duì)性的改革方案，力求通過(guò)全面的更新改革，提高儀器分析實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ν怀觯瑒?chuàng)新意識(shí)強(qiáng)烈的應(yīng)用型人才。