研究型教學在“儀器分析”課程中的實踐探索關鍵要素探究

（南陽理工學院生物與化學工程學院 河南·南陽 473000）

本文對以學生為中心的人本主義、提高學生主觀能動性的建構主義和強調課程內容深度與廣度拓寬創新的發展主義，對儀器分析課程開展研究型教學展開實踐探索，采用問題導向和實踐探索為主的教學策略，將社會熱點案例引入到實驗教學中，對專業課程內容進行優化設計，同時引入虛擬仿真技術輔助教學，可有效提高儀器分析課程教學的效率與質量。

1 儀器分析課程教學現狀

儀器分析課程是應用化學、植物保護與制藥工程等專業的基礎課程，其內容包含氣象色譜與高效液相色譜等色譜法檢測技術、電化學分析技術與波普分析技術等，學生必須要在熟悉和掌握無機有機化學、物理學、分析化學和高等數學等專業課程知識的基礎上才能開展儀器分析課程的學習。從內容上來看，儀器分析課程的內容非常多且繁雜，理論比較復雜抽象，涵蓋的學科內容較多，學校學生普遍反映課程學習的難度很大。這樣的教學模式下，使得儀器分析課程教學的內容變得更加單一無趣，無法吸引學生的注意，無法調動學生學習的積極主動性，學生也無法將所學知識和技能和實際操作聯系起來，難以解決實際問題。

2 研究型教學的內涵和理論基礎

研究型教學的本質是以培養復合型、創新型應用人才為目的，在教學中采用多元的注重學生實踐和學生主觀能動性發揮的教學方式，引導學生們自主探索探究，引導他們自己去發現問題、分析問題和解決問題，使學生在學習時能將理論知識和研究探索結合在一起，從而培養他們的創新意識、動手實踐能力。

研究型教學的理論基礎包括人本主義、建構主義和發展主義。其中人本主義以學生為中心，建構主義則強調學生的主觀能動性的發揮，發展主義則強調課程內容深度與廣度的拓寬和創新。研究型教學目前已經在有機材料學、生物學等不同學科上進行了探索研究，并獲得了實際的教學效果。

3 研究型教學在儀器分析課程教學中的理論基礎探究

3.1 以學生為中心的人本主義探究

人本主義由美國心理學家羅杰斯提出，反映到教學中，人本主義指的是教學應以學生為中心，教師的作用是通過采用多樣的教學手段來創造良好的環境氛圍，在這樣的環境下可以吸引學生學習，調動他們的學習主動性。在教學中，學生不可以成為知識的被動接受者，而是應該主動學習者，而教師則應該作為引導者的身份指導學生們進行自主學習和探究。在儀器分析這門課程的教學中，教師應該改變過去灌輸式的教學模式，從學生的角度出發，了解他們的實際需求、學習現狀和性格特點等，然后再制定科學合理的教學方案，采用合適的教學方法。作為一名引導者，教師不應單一地采用講解型的手段，而是應該在課堂一開始根據所教學內容提出問題，引導學生們去思考探索。即教師應針對不同知識內容設計與整理好一個問題庫，該問題庫中的問題作為一堂課開始的導向，引導著學生們通過自主學習探究、合作討論等方式去發現、分析和解決問題，學生們在這個過程中結合教材中的內容以及學科發展最前沿來給出自己的答案。問題引導型的教學必須強調的是學生們的自主學習能力，但同時也要和教師的知識講解結合起來，在學生們掌握基本知識的前提下去自主探究和實踐創新。在考核評價方面，不應只以期末考試為評價標準，而應該將平時的課堂表現、學習態度等結合起來，通過教師的問題引導，使學生們能夠自己總結與歸納知識點。在具體實施時，學生可以采用分組合作討論、提交學習報告的形式作為考核項目，教師應該對學生們的知識掌握情況、學習表現等作出點評。此外，需要注意的是，人本主義教學理論也要把控好度，應構建多元主體并重的人本主義，培養理性行為，兼顧學生個體與群體的利益，使每一位學生都能真正學到有用的知識。

3.2 以提高學生主觀能動性的建構主義探究

建構主義是一種從人的行為主義出發的認知主義，強調人對自己行為的認知。將其應用到教學過程中，強調的就是學生學習的主觀能動性。只是并非只是一個教師單向向學生傳遞的過程，而是學生自己構建知識的過程。在儀器分析課程教學中，基于研究型教學的建構主義是的目的是為了提高學生自主學習的能力、自己動手實踐的能力。對于教師而言，可通過引入社會上和儀器分析相關的案例事件，以及學科前沿知識，結合生活實際開展課堂教學。比如以農藥殘留物檢測為例，用生活中跟農藥安全有關的案例來引入課堂知識，使學生們掌握相關的檢測儀器和操作技能。同時，可以結合虛擬仿真軟件，在營造的虛擬現實環境中，刺激學生們的感官，使他們體會身臨其境的感覺，通過仿真模擬實驗來感受真實的儀器檢測過程。不僅可以以生動形象的動態畫面吸引學生的注意，而且還能讓學生通過模擬實驗提前了解儀器的基本原理、結構和操作方法，通過對不同儀器的對比分析，使學生們歸納總結這些儀器的基本部件、原理、結構等，激發學生對理論學習的興趣。而將熱點案例中的有關食品安全的事件引入到實驗教學中，比如用“毒膠囊”事件引入原子發射光譜定性分析以及原子吸收光譜定量分析的教學中，用“張裕葡萄酒藏農藥”事件引入到氣象色譜和高效液相色譜相關知識的學習中，通過案例教學可有效培養學生自主發現、分析和解決問題的能力，也提高了他們的實踐創新以及思辨的能力。

3.3 教學內容深度和廣度并重的發展主義探究

發展主義的理論主張的是教學要以最好的效果來促進學生一般的發展，即應在學生普遍發展的基礎上達到盡量好的教學效果。該課程理論基礎強調的是教學的內容必須要既有深度又有廣度，教學應該遵循由淺入深、由簡入難的原則，先將一些簡單的原理理論知識教授給學生，然后再深入探究儀器的實際應用，讓學生一步步掌握牢儀器的原理和操作技術要點。由于儀器分析這門課程的教學內容很多也很復雜抽象，但是課時又非常少，實驗室實驗器材也非常缺乏，在這種情況下如何優化儀器分析課程教學內容，如何使用發展主義的教學理論來拓寬教學的深度與廣度，提高課程教學效果是每一位教師都需要重點思考的問題。為達到盡可能好的教學效果，教師應該對原有的課程內容進行整合，按照不同專業人才培養的需求以及儀器分析行業的發展趨勢，對儀器分析的課程內容進行重新布局、合理規劃設計，使課程內容的重點盡量和各個專業實際應用發展方向的儀器相一致，同時調整教學學時，重新規劃好理論教學和實驗教學的課時以及課程教學大綱。對于植物保護學院制藥工程專業的學生而言，在農藥分析課程中經常要用到電位分析法來確定農藥殘留的有效成分含量，在有機結構分析中要對各種光譜儀器內容進行深入講解，所以在教學大綱設計時應避免不同課程內容的重復設置。對于植物保護專業的學生而言，專業課程中經常會使用到液相色譜質譜聯用和氣象色譜質譜聯用技術來確定植物病菌致病活性成分，害蟲分泌的性激素的活性成分含量，為此在內容設置上應重點偏向于色譜分析與質譜分析。為了解決實驗室缺乏大型實驗器材的問題，可通過虛擬仿真實驗平臺的構建，使每一位學生都能參與到儀器檢測分析的實驗全過程中，使學生能夠通過該仿真平臺理解和掌握儀器設備的組成、原理和操作要點，并且還進行了親自動手實踐，這種方式和傳統教學結合起來，可有效提高儀器分析教學的效果，確保學生普遍發展。

4 提高儀器分析課程教學效率和質量的幾點措施

4.1 強調理論教學與實踐教學并重

在研究型教學中，儀器分析理論課程和實驗教學是同等重要的，在熟練掌握物理化學性質、物理化學原理、精密儀器的結構等理論基礎的基礎上，才能應用這些知識開展實驗操作。所以在教學時必須要講清楚各種儀器的結構、特點、原理和使用方法。在電化學分析中，講清楚直接電位法的幾種離子選擇電極，并補充化學修飾電極、納米電極的原理、制備方法和應用案例等。在原子吸收光譜的教學中，為使學生更好了解該方法原理，在學生理解原子吸收峰值吸收理論的基礎上，以原子化器中總原子濃度為依據對原子化過程的影響因素進行分析討論，使學生更清楚地明白和原子化過程有關的因素，從而能利用這些理論知識指導實踐，發揮儀器設備的作用。

4.2 以培養研究型人才為目標采取研究型教學方法

研究型教學使得課程結構得到了優化，同時也應該采取合適的教學方式來吸引學生興趣、培養學生能力。為實現這一目標，要求教師除了講解理論知識外，還應該適當引入科學研究要素，比如以提問題、引入案例、展示實驗現象、合作討論等方式來啟發學生，引導學生自己分析和解決問題。比如在氣象色譜分析教學中，首先展示分析棍和體系任務的初步分析結果，然偶設定理想分離的目標，教師提出問題，使學生明確只有選擇合理的儀器以及操作參數才可以實現預期的理想分離，在這之后教師再提出第二個問題，問學生如何選擇儀器和操作參數，啟發學生觀察色譜圖，觀察色響峰寬參數。然后進一步展示參數調整后的效果，使學生恍然大悟。

4.3 以檢驗理論、強化學習效果為目的合理設置實驗課教學內容

儀器分析是科學研究的重要手段，在儀器分析實驗課程設施時，除了安排必要的測試與驗證性試驗外，還應該引入最新的科研成果對實驗內容進行更新、拓展，引入研究型實驗。研究型實驗的設計和實施可以有效開拓學生的視野、激發學生的學習興趣，從而獲得良好的焦旭效果。在實驗課組織時要強調培養學生分析和解決問題的能力，避免照本宣科的做法，比如在氣象色譜實驗中，不應該將現有條件交給學生讓學生照著講義去實驗，而應該給學生混合樣品和基本條件，使學生根據自己情況優化實驗條件，進行定性定量分析，使學生對理論知識有更深層的體會。

5 結語

綜上所述，儀器分析課程作為植物保護、制藥工程等專業的基礎課程之一，其重要性不言而喻。但是儀器分析課程內容多、內容復雜，理論教學和實驗教學并重，而課時卻較少、實驗器材缺乏，學生學習難度很大。為真正達到良好的教學效果，必須對儀器分析相關課程進行改革和實踐探索。本文在分析儀器分析課程教學現狀的基礎上，引入研究型教學模式，強調學生的實際應用，通過對以學生為中國新的人本主義探究、以提高學生主觀能動性的建構主義探究和課程內容深度與廣度并重的發展主義探究來論證研究型教學對于提高儀器分析課程教學效果，培養綜合應用型人才的重要意義。