基于真實問題為導向的儀器分析實驗教學研究與實踐

吳抒遙 佟 健 張 鵬 茆 卉 邢志強

（遼寧大學化學院 遼寧·沈陽 110036）

培養(yǎng)與提高大學生創(chuàng)新能力和實踐能力一直是高校教育工作的重要任務之一[1]，創(chuàng)新人才重在創(chuàng)新能力、實踐能力的培養(yǎng)，專業(yè)建設、發(fā)展應緊密結合地方經(jīng)濟特色和發(fā)展方向，教學體系建設要立足地方經(jīng)濟。實驗教學對創(chuàng)新與實踐能力的培養(yǎng)起著至關重要的作用[2]。隨著科學技術的發(fā)展和應用，現(xiàn)代分析測試手段已經(jīng)被廣泛應用于化學與化工、生物與醫(yī)學、食品與安全、生態(tài)與環(huán)境等領域，越來越多的專業(yè)研究和生產(chǎn)實踐離不開儀器分析。

儀器分析實驗課程是理工科很多專業(yè)的一門重要實踐課程，化學化工、生物、環(huán)境科學等相關專業(yè)開設的儀器分析實驗課程實際是一門建立在化學、物理學、精密儀器制造等學科間的交叉綜合性課程，是一門重要的理論實踐課程[3]。將儀器分析實驗課教學內容與科學研究結合對于培養(yǎng)創(chuàng)新型人才非常必要，是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重要體現(xiàn)。

堅持問題導向是以習近平同志為核心的黨中央治國理政的新理念新思想新戰(zhàn)略。儀器分析實驗課的教學改革應以體現(xiàn)時代精神和社會發(fā)展要求的人才觀、質量觀和教育觀為先導，在新的高等教育形勢下構建滿足和適應經(jīng)濟與社會發(fā)展需要的新課程體系，堅持突出學生為中心、產(chǎn)出導向和持續(xù)改進三大原則。

本文圍繞“推進真實問題導向下的、知識和技能相融合的儀器分析實驗教學與人才培養(yǎng)模式改革”問題，以提高本科生在實驗教學中學習主動性和創(chuàng)新能力為真實問題導向，結合專業(yè)設置特點，對儀器分析實驗課的教學內容、教學方法及授課模式進行探討。全面展示專業(yè)特色、優(yōu)勢以及結合提高本科生在實驗教學中學習主動性和創(chuàng)新能力的研究思路，遵循儀器分析實驗教學中學生的主體性，力求完善創(chuàng)新性實踐教學體系，以儀器分析實驗為抓手，通過對實驗內容、教學方法的創(chuàng)新設計，把儀器分析實驗課打造成創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的理想平臺。通過創(chuàng)新能力培養(yǎng)可實現(xiàn)以學生自我訓練為主的實踐教學模式，在發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程中培養(yǎng)專業(yè)基礎扎實、思維活躍、思路多元、團隊合作能力強、綜合素質高的具有創(chuàng)新思維的創(chuàng)新人才，全面提高教學水平，培養(yǎng)具有較強社會適應能力和競爭能力的高素質創(chuàng)新型人才。

基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)在儀器分析實驗教學目標中的合理定位，針對學生不同專業(yè)，既注重專業(yè)整體需求，又注重個體發(fā)展，做到因材施教，提高教學質量，滿足社會對不同專業(yè)人才的需求。在教學主線引領下，從建設不同理工科專業(yè)背景需求的儀器分析實驗課程新體系引入專業(yè)相關前沿科學研究教學內容，通過多種教學方法的挖掘和適當使用，根據(jù)專業(yè)背景選擇性開設儀器分析實驗等三個主要方面系統(tǒng)組織實施。目前，儀器分析實驗教學應建立創(chuàng)新性的實驗內容、多元化的教學方法，進一步提升儀器分析實驗教學質量及培養(yǎng)學生素質，從而滿足社會對理工科專業(yè)人才的需求。

1 建立儀器分析實驗教學課程新體系

以“教育部關于深化本科教育教學改革全面提高人才培養(yǎng)質量的意見”中指出的全面提高課程建設質量和推動科研反哺教學為指導思想，立足經(jīng)濟社會發(fā)展需求和人才培養(yǎng)目標，強化科研育人功能，推動任課教師及時把最新科研成果轉化為儀器分析實驗教學內容，激發(fā)學生學習興趣，探索由科研課題與成果轉化而設計的實驗項目，實驗教學內容設計本著以學生為主體，以興趣為驅動，以問題為導向，將科研的思維方法和技能融入到實驗教學中，以取得更好的實驗教學成效。

在傳統(tǒng)的光譜分析、電化學分析、色譜分析內容基礎上，合理選取教學內容，教學時數(shù)的傾斜盡量突出專業(yè)背景需求。基本學時數(shù)再加X學時，X學時用于引入實時報道的儀器分析新理論和新方法，以及在各個專業(yè)領域的新應用。授課教師與時俱進地合理控制X具體值，X可靈活包括在基本學時內。指導學生從國際著名儀器公司網(wǎng)站獲取儀器分析的專業(yè)知識，為學生創(chuàng)造機會去國家質檢部門、地質檢測認證實驗室、環(huán)境監(jiān)測站等相關單位參觀見習等，作為實踐教學方式的補充，多角度、全方位組織實施創(chuàng)新人才培養(yǎng)的教學目標。

2 結合多種授課手段激發(fā)學生學習興趣、提高教學質量

多年的實踐教學表明，采取一成不變的教學方法并不能令學生深刻理解和掌握各類儀器的結構、工作原理、特點、應用及實驗操作技能。因此，在實驗教學中應將信息化教學、問題導向、啟發(fā)式、體驗式及項目驅動式等多種教學方法靈活運用起來。

在實驗前向學生提出較為簡單的關鍵問題以了解學生的預習情況，并拋出疑問讓學生在實驗中尋找答案以啟發(fā)學生能主動分析和解決問題；針對目前一些儀器設備損壞不能及時維修，任課教師上課時只能枯燥地通過口述講解的方式授課，可以通過虛擬仿真實驗向學生展示儀器設備對樣品分析的全過程，調動同學們的學習興趣，提高學生的學習積極性。以小組的形式開展實驗，通過發(fā)布不同的實驗項目讓學生在熟悉儀器和操作技能的同時，激發(fā)學生的學習熱情、創(chuàng)新思維，使學生積極思考，改被動聽講為主動求知，提升他們的語言交流能力和團隊協(xié)作精神，有利于創(chuàng)新人才培養(yǎng)。

3 根據(jù)專業(yè)背景選擇性開設儀器分析實驗課

儀器分析實驗課程既是一門包含豐富理論知識，又是一門實踐應用性較強的課程。在教學過程中，任課教師應根據(jù)學生專業(yè)背景及時地引導學生理論聯(lián)系實踐。針對不同專業(yè)培養(yǎng)目標需求，設定不同教學目標對應的課程內容，首先針對理工科不同專業(yè)均仍保留一定學時關于色譜、電化學、光譜儀器分析的基本操作實驗。再設定幾學時的綜合實驗和X學時的創(chuàng)新實驗，如水中污染物信息的初步綜合分析、塑料制品中塑化劑殘留的綜合分析等；化學相關專業(yè)的學生必做，其它專業(yè)學生依據(jù)個人興趣選做。這種選擇性開放儀器分析實驗課的教學模式不但能讓學生掌握基礎知識，還能培養(yǎng)學生綜合分析和創(chuàng)新能力，最大限度地使學生得到全面的鍛煉和培養(yǎng)。

對于儀器分析的新理論、新方法以及新應用等更新內容，主講教師可以根據(jù)自身的科研內容或從國內外分析化學著名期刊最新報道中動態(tài)選取。鼓勵本科生在讀期間發(fā)表科研論文；參加國家大學生創(chuàng)新實驗項目、校內大學生科研創(chuàng)新項目等。探索出培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和較強實踐動手能力的高素質人才的課程教學模式，為學生今后從事大型儀器操作和分析檢驗奠定良好基礎。

在今后的教學中我們應更注重創(chuàng)新意識強化、創(chuàng)新思維訓練，更加重視創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，不斷提高學生學習的積極性、綜合分析問題和創(chuàng)新的能力。通過對儀器分析實驗教學的不斷探索與實踐，建立實驗教學為基礎、創(chuàng)新實驗為延伸、實踐教學為擴展的教學模式。通過引入大型儀器設備測試的新技術和新應用等前沿知識，對學生學習和掌握儀器分析理論知識提供更大的幫助，使儀器分析的實驗教學體系逐步趨于完善，幫助學生提高解決實際問題的水平，達到高素質理工科人才培養(yǎng)要求。只有不斷深化儀器分析實驗教學改革，儀器分析實驗課程教學在創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面才能起到重要作用，以滿足培養(yǎng)適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要的創(chuàng)新型人才的需要。