基于工作過程導向的《儀器分析實驗》課程的教學改革

馬金金，張軍麗，張 峰，劉會麗

(黃淮學院 化學與制藥工程學院，河南 駐馬店 463000)

《儀器分析實驗》課程是與社會發展緊密結合的一門學科，其借助于現代儀器設備將未知物質的組成以及組成物質結構的質和量進行可視化，實現對各類物質組成快速且精準的分析。該課程作為相關專業本科生和研究生的一門專業必修課，目前已廣泛應用于傳統學科專業的分析檢測中[1-2]，同時也是從事化學化工、材料、生物、地質、刑偵、生命安全等研究領域和生產實踐不可缺少的技術手段。該課程的學習，對培養學生探究問題、分析問題、解決問題以及歸納問題的能力具有深遠的影響[3-4]。鑒于該課程的重要性，各高校均購置相關儀器設備，保證課程的順利開設，但實際授課過程中卻發現投入與收獲并沒有呈現出正相關的情況，學生往往是學習興趣不高，對課程學習敷衍了事，導致不能很好的達成教學目標，教學質量不能得到有效提升。本文針對教學過程中出現的問題進行歸納總結，制定出基于工作過程為導向的課程教學改革措施，旨在有效提高教學質量，增加學生的就業籌碼。

1 學生學習《儀器分析實驗》課程面臨的主要問題

1.1 學生對于分析儀器的陌生感導致認知的抽象性

長期以來，學生已經習慣于紙質教材帶來知識的便捷性、直觀性、具體性等優點，而該課程教學中的突出特點則為教具的轉變——由紙質教材變為各類儀器。這種轉變使得長期依托于教材學習理論知識的學生，極易產生陌生感。學生首次面對陌生的分析儀器，一方面，不知從哪個知識單元開始著手學習；另一方面，大部分分析儀器的操作過程為自動化且反應時間極短，學生來不及消化知識的輸入。例如，在講解高效液相色譜儀測試飲料中防腐劑的含量時，一般的實驗教學步驟為：教師講授儀器原理→教師進行實驗操作演示→儀器自動測試→教師進行結果分析。整個過程中學生對于儀器的認知僅僅停留于外觀，對于其內部構造及作用則處于抽象名詞概念的疑惑中，而完全忽略了教學內容。由于課程本身教具的改變帶來學生學習過程中產生的陌生感和抽象性，會削弱學生課堂學習的參與度，極大降低學生學習的興趣。

1.2 傳統教學方式導致學生知識體系的局限性

目前高校儀器分析課程的授受方式一般為：教師——講授分析儀器的工作原理；設計實驗方案；演示實驗方案的具體實施過程；分析實驗結果。學生——按照教師指定的實驗測試對象，按照教師的操作步驟，“模仿”一遍實驗過程，撰寫實驗報告，實驗課程學習結束。按照傳統的教學方式來對該課程進行授課，不能體現出該實踐性強的課程特點，學生獲得的知識受到限制，無法對知識進行有效的遷移。同時在傳統的教學方式下還易使得每一個儀器的教學體現出相互獨立的情況，儀器之間的知識點互不聯系，不能使學生構建系統的知識體系。例如，在學習液相色譜-質譜聯用時，盡管學生已經分別學習了液相色譜和質譜分析，但由于只是簡單的進行了“模仿”實驗，未能進行知識的拓展，導致后續講授液相色譜-質譜聯用時，學生依然不能理解，他們只是分別被動的認知單一模塊，對儀器分析實驗的整體學習受到教學方式的局限，不能形成完整的知識體系。

1.3 學生課程學習的盲目性

在司空見慣攤開教材的課堂，儀器分析課程以一種嶄新的形式呈現在學生面前，學習過程不僅變的抽象，而且會使學生對課程學習的目的陷入盲目。例如在講解電化學分析測試時，教師利用事先配置好的溶液與待測電極，在介紹完理論知識之后，開始測試循環伏安曲線、充放電曲線、交流阻抗譜圖等，學生并不能切實體會到學習儀器的實用性。盡管在課堂開始前夕，教師已經多次強調課程的重要性以及必要性，但儀器教學的抽象性，學習方式的局限性，使得學生在上課過程中老師說什么就是什么，缺乏思考，不能很好地理解和掌握儀器的操作，只是盲目的隨時間的推移等待課程的結束。課程學習目的一旦出現盲目性，學習興趣就會成指數形式下降，最終對課程學習棄之不管，偏離教學效果。

針對《儀器分析實驗》課程教學中出現的問題，對已經授課結束年級學生進行了問卷調查，結果如圖1所示。

圖1 統計2018-2019學年學生對《儀器分析實驗》課程 學習存在問題

2 針對《儀器分析實驗》課程出現的問題，提出教學改革措施

考慮到《儀器分析實驗》是應用性、實踐性極強且與社會發展接軌度較高的一門課程，結合實際教學中出現的問題，提出基于工作過程導向的教學改革措施，即從實際工作崗位的典型任務出發，以完成實際工作任務所需要的知識為學習內容，以培養企業所需的職業能力為目標，以實踐過程學習為主的教育模式。這種模式的顯著特點是加強了課程學習內容與實踐工作之間的相關性，整合理論與實踐，提升企業適應能力。高度契合學生對于該課程學習的抽象性、局限性、盲目性等問題，能夠有針對性的解決課程現存問題[5]。具體改革措施如下：

2.1 教學方式的改革

教學方式是課程教學方法具體實施活動細節的表現，對其進行改革一方面可以從提高學生學習興趣入手，另一個方面可以著眼于消除學生學習的局限性。基于工作過程導向的課程改革思路，尊重該課程應用性極強的特點，將課堂教學走出教室，深入到實際應用環節，打破傳統室內教學方式，建立室內室外相結合的教學方式。

傳統《儀器分析實驗》秉承室內解決理論與實踐所需知識點的全部內容，造成學生對于分析儀器認知的抽象性和局限性，無法體現課程實踐性及應用性強的課程性質。基于工作過程導向的教學方式改革，將單一課堂理論知識的學習轉變為理論與實踐相結合的教學方式。仍以講解高效液相色譜儀測試飲料中的防腐劑的含量為例，教師可與第三方檢測公司相結合，讓學生走入分析儀器的實際應用基地，近距離觀察分析儀器的測試流程以及結果呈現全過程，直觀感受到課程能夠解決的實際問題，進而對課程學習產生興趣，削弱對課程認知的抽象性和局限性。這種教學方式的建立可以讓教學內容更加清晰明了，容易掌握，實現理論與實踐相結合。

2.2 教學主體的改革

打破以教師為主體的“學以致用”課程教學，建立以學生為主體的“用以致學”課程教學，使教學過程由單聲道變為雙聲道。對于傳統的《儀器分析實驗》課程教學，通常以教師為主體，以“學以致用”為理念，依據特定的理論教材，由教師進行單方面知識的輸出，寄希望于學生后續將所學的知識運用到實踐中去，整個過程學生被動接受知識。顯然，針對該課程實踐性和應用性極強的特點，以教師為教學主體的設定，不能很好的達成教學目標。

基于工作過程導向的課程建設思路，按照課程設置以就業為導向，認真開展行業企業發展狀況以及整個就業環境對儀器分析專業人才需求情況的調查研究，讓學生走進企業，在企業中了解分析儀器的工作狀態、發現分析儀器存在的問題、思考分析儀器發展存在的瓶頸等問題，并查閱相關文獻，形成書面報告，徹底解決學生對于分析儀器認知的抽象性、局限性和盲目性，讓整個教學活動以學生為主體，以“用以致學”為根本目標，便于學生有目的的對理論知識中的重難點開展積極主動的探究。

2.3 考核方式的改革

打破傳統實驗課程以卷面成績考核的方式，重構實驗課程考核方式。以建立實驗方案、實施實驗方案、分析實驗方案的系統開放性考核方式對學生的掌握程度進行考核。

美國心理學家、教育家布魯姆認為：考核評價不是為了區分而是為了改善。改善的含義即是通過評價獲得反饋，從而對教學加以調節，使之獲得更大的教學效益。在對學生的考核評價過程中，相關要素間的關系如圖2所示。

根據儀器分析課程的特點，基于工作過程導向的課程建設思路，改革現有的“一錘定音”的考核機制，取而代之的是對學生在課程中的全面素質表現進行綜合評估。依托于前期學生在走出教室進入企業中的表現以及學生經過實地考查、文獻查閱、報告撰寫的質量，總結學生對分析儀器的原理、方案、分析等一整套系統知識的掌握情況，同時隨機給出學生在生產線上實際遇到的問題，讓學生選取合適的分析儀器去設置解決方案。綜合平時表現以及開放式的問卷形式對學生考核方式進行改革。

圖2 課程考核要素關鍵圖

3 結束語

《儀器分析課程》作為一門多學科的專業必修課，具有實踐性和應用性極強的特點，其教學質量的優劣影響了學生與社會直接接軌的契合度。基于工作過程導向的課程建設思路，使學生能夠從校內更從容地、多選擇地走進社會。避免“畢業即失業”的傳統認知，培養學生發現問題、解決問題、歸納問題以及實踐操作的能力，為今后快速適應社會奠定了基石。因此對本課程進行教學改革是十分有必要的事情，但課程的教學改革是在長期的教學中不斷摸索探尋的，需要教育工作者們共同不斷努力前行。