高分子材料專業“譜學導論”課程教學改革探索
——基于工程教育專業認證背景

吳曉欣，楊小敏，楊紹明，彭家喜

（華東交通大學 材料科學與工程學院，江西 南昌 330013）

“譜學導論”課程是材料科學與工程專業的一門學科專業必修課程，是材料、高分子、化學類各專業本科生的一門重要課程。譜學技術是當代材料研究的重要手段，課程主要以有機物波譜分析、晶體結構分析和表面分析三部分為主。“譜學導論”作為一門與分析化學、物理化學、有機化學密切聯系的基礎理論與實踐相結合的課程，通過學習，要求學生掌握各類譜學方法的基本知識、基本原理、基本解析方法，理解儀器的構造和測量原理，并能解析一些簡單的物質結構，提高學生解決工程中應用問題的能力，使學生對各類波譜應用有了更深一層的認識，對于不同材料能夠選用不同的方法進行處理，并且能夠根據測量要求設計各類測量系統；能夠合理處理和分析各類圖譜等，達到理論與實踐的高度統一，突出能力的培養。

為了適應社會的發展，進一步提高教學效果，加強大學生的思想政治素質，深化工程教育改革和“成果導向”“以學生為中心”的教育理念，從而提出基于工程教育認證背景和成果導向教育模式下的“譜學導論”課程的教學改革探索。通過優化教學內容、考核評價體系等全方位的建設，初步探索了以畢業生能力和創新精神為核心、專業技能為支撐、思想政治建設與專業課程相融合的教學模式。

一、課程教學改革背景及存在的問題

根據工程教育認證標準，“譜學導論”課程重點承擔了其中的十二條畢業要求的四項能力的培養，所支撐的具體畢業要求包括以下四點：（1）能夠運用波譜解析手段獲得相關材料的特征信息，并用圖譜或其他報告形式解析有機化合物的結構并表征其性能；（2）能夠根據所得到的相關圖譜或數據，分析和解釋材料結構特征，并對其結果進行科學評價；（3）能夠運用各種材料的基礎知識和與現代先進手段之間的內在關系，解決材料在實際應用中所遇到的問題；（4）能夠利用現代儀器科學地評價材料的結構、性能及制備工藝對社會、健康、安全、法律及人文所產生的影響。基于認證指標，如何設計教學目標和教學內容，實現以學生為中心的教學方式，并培養學生以過硬的專業技能為支撐的創新精神和解決復雜工程問題的能力，成為教學改革的重要內容。結合“譜學導論”專業課程認證教育理念和教學中存在的一些問題，從課程教學內容改革、考核方式與教學評價體系建設等方面進行教學改革探索。

二、教學大綱與教學內容優化措施

為了適應工程教育認證標準的要求，我們對該課程教學大綱進行了修訂，針對特定的教學目標，將畢業要求具體化。在教學目標中，除了對教學過程中涉及的各種譜學方法的理論基礎、儀器、適用范圍等基本知識的理解外，還要注重學生的創新能力和解決復雜工程問題能力的培養環節。例如，能夠掌握圖書資源、數據庫、計算機軟件及程序開發設計等信息技術工具，并理解其局限性；能夠查閱并理解波譜學在解析新材料的結構和性能的表征方面的應用，正確和客觀評價材料的結構、性能及制備工藝對社會、健康、安全、法律及人文所產生的影響；教學大綱中需要著重提出分析復雜工程問題中材料的環境、結構設計、選材與波譜研究相關的復雜工程問題，并在教學過程中得以實現；能夠針對高分子材料工程領域復雜工程問題的指標要求，提出多種解決方案和技術手段；能夠了解高分子材料及相關領域涉及的環境、能源等問題，能運用現代分析手段科學地評價高分子材料的結構、性能及制備工藝對社會、健康、安全、法律及人文所產生的潛在影響，樹立綠色可持續發展理念。

在教學內容改革中，通過精煉緒論和分子光譜基礎計劃學時，在期末考試前設置4學時的課堂討論，組織學生圍繞相關譜學方法在新材料研究和發展中的應用進行調研、總結與交流，通過小組團體作業和課堂PPT匯報進行討論，通過鍛煉學生的信息提煉、歸納總結知識點，以及分析問題、解決問題的能力，從而達到增強學生學習主動性和團隊協作能力的目的。分組討論教學充分發揮了學生的主體作用，體現了以學生為中心的教育理念，課堂氣氛活躍，學生參與度高，在既往的教學中初步嘗試取得了比較好的教學效果，受到學生的一致好評。

根據“譜學導論”課程應用性強、波譜解析教學比重大的特點，通過增加圖譜解析教學比重的授課方式，促進學生從理論到實踐的升華。在波譜解析教學方面，精選保留教材中的經典例題，選取波譜解析在新材料研發中的最新研究文獻實例，啟發學生對本學科前沿研究的興趣和創新性思考。在高分子專業的教學過程中，針對高分子材料的譜學特點，設計與高聚物相關的與工程應用相結合的例題，將成果導向與工程教育相結合。例如，在《紅外光譜解析》一章中加入例題：“某單位從一個進口聚合物產品的紅外光譜分析中得到如下紅外譜圖，如圖1所示，我們怎么判斷該未知聚合物的組成？3000～3100cm區域的吸收帶是芳環或者烯烴類的C-H伸縮振動產生的，還是含有芳環的聚合物產生的？”

圖1 某進口產品的紅外光譜

我們將紅外光譜知識與高聚物材料研究相結合，通過分析得到初步的結果，根據初步分析結果查對標準圖譜，最后得出該聚合物是丁二烯和苯乙烯的聚合物。通過該例題，學生了解了紅外光譜法是聚合物研究中一種必不可少的方法，也是近代分析方法中最成熟有效的方法之一。

三、思想政治教育與專業課內容相結合

為了深入學習貫徹習近平新時代中國特色社會主義思想，全面貫徹落實習近平總書記關于教育的重要論述，特別是習近平總書記在全國教育大會、全國高校思想政治工作會議、學校思想政治理論課教師座談會上的重要講話精神，貫徹落實教育部“實施時代新人培育工程”的部署要求，將思想政治教育與專業課相結合，以專業技能知識為載體，加強大學生的思想政治教育。只有將思想政治教育融入“譜學導論”課程教學，才能做到既貼近學生又吸引學生的興趣，讓課程有虛有實、有理有情、有滋有味，避免課程過于理論化。以“潤物細無聲”的方式將紅色教育融入教學過程中，避免讓學生感覺學習過程理論化、枯燥化、單一化。經過反復研討和論證，我們以“榜樣力量”“責任與擔當”“家國情懷”為主題，結合科技進步在國家富強、民族復興中的地位和作用，以中華民族偉大復興的中國夢引領大學生的理想信念；通過科學技術對國家、社會、自然、人類的影響，提煉愛國情懷、法治意識、社會責任、科學倫理、文化自信、人文精神等要素；介紹與專業課相關的科學家，以及挖掘本學科的科學家的人格魅力和奉獻精神，從而影響和感染學生，做到思想政治教育與“譜學導論”課程內容相結合。例如，在講解拉曼光譜的過程中，向學生介紹我國科技工作者對拉曼光譜學的發展做出的重要貢獻。吳大猷撰寫了《多原子分子的結構及振動光譜》，這本著作是自拉曼獲得諾貝爾物理學獎以來，第一部全面總結拉曼光譜研究成果的經典著作。在抗日戰爭時期，吳大猷和沈壽春兩位先生依然堅持科學研究，在昆明西南聯大進行了“硝酸鎳氨晶體的拉曼光譜及其硝酸根離子上的晶體場效應”的研究，并獲得了很高的成就。通過這些例子來感染學生，讓學生了解到即使在艱苦的戰爭年代，我們的科學家也沒有放棄對理想和科學技術的追求，從而增強學生對國家政治制度的認同感和自豪感，激發愛黨、愛國、愛社會主義的熱情。

四、教學與實訓內容相結合

針對“譜學導論”課程的教學目的，有必要增加高分子材料與化學專業的實踐教學環節。課堂教學和實驗相結合的實踐教學課程方式能夠使課程的理論教學內容更加直觀化與具體化，讓學生更好地理解課堂所學的知識內容，掌握各種波譜涉及的儀器和操作，激發學生對該課程的學習興趣，培養學生的學習主動性、動手能力及實驗技能。在實驗平臺建設方面，專業依托華東交通大學材料學院分析測試中心，以及多個專業建設項目，實驗中心已經具備了多種“譜學導論”教學內容中涉及的儀器設備。通過D8 ADVANCE X-射線衍射儀、紅外光譜儀、拉曼光譜儀、質譜儀、高效液相色譜等多種儀器設備進行參觀學習和實踐操作，加強學生對各種光譜儀器的抽象的理論知識直觀化和具體化的理解，鍛煉學生的動手操作能力，從而達到理論和實踐的統一。高水平實驗平臺的建設為該課程教學效果的提升奠定了堅實的基礎。實踐證明，理論教學內容和實踐操作環節的有機結合顯著地提高了學生的學習興趣和本專業的教學質量。

五、面向畢業生能力的考核方式改革

在成績考核方式方面，課程采用“平時成績（30%）+期末考試（70%）”的復合考核方式。平時成績核定由課堂表現、課堂討論、小組課外作業三部分構成，主要圍繞相關譜學方法在新材料研究和發展中的應用進行調研、總結與交流。培養學生從查閱相關學科文獻開始，在調研現狀、總結成稿、課堂做口頭報告的交流過程中，充分發揮學生的創新性、發散性思維，以及學習的主觀能動性，鍛煉了學生的團隊協作精神，提升了學生的學習能力。

期末考試以閉卷考試的方式進行，占課程總成績的70%。結合課程特點設計了填空題、選擇題、簡答題、計算題等多種題型。考試以復雜的綜合性試題為主，考核體系充分涵蓋教學大綱規定的各章節。平時成績占課程總成績的30%。結合課程大綱設置了課堂小結、分組報告、平時表現、大作業四個部分的考核內容，并制定了詳細的評價標準。標準如下：（1）小結：要求由三部分內容組成，分別是本章課程的主要內容、本章的重點和難點、本章的學習體會與感悟，要求學生手寫完成。根據記錄的完整性和清晰度，以及對所學內容的理解和對重點難點內容的把握等情況評定綜合成績。（2）分組報告：根據報告內容的正確性、邏輯的嚴謹性、層次的清晰性及現場表現綜合評定給分。（3）平時表現（含課堂提問）：在教學過程中至少保證每一名學生有一次被提問的機會。如主動回答問題、課堂表現正面印象深刻為加分項；上課睡覺、遲到、早退等負面印象為減分項。正常表現為70分，在此基礎上進行加減，最高100分，最低0分，且加分、減分規則明確。（4）大作業：根據作業完成情況評定分數。考試結束后，由任課教師對學生的課程畢業要求達成度進行分析評估，其方式包括成績分析、試卷小結、學生畢業能力達成情況自評等。在課程教學開始的第一次課時，向學生公布成績組成及權重設置，以及考核標準，做到成績評定有理有據、公開透明。通過上述“平時成績+考試成績”相結合的復合評價體系，實現全面、客觀地評價學生的成績，為專業實現穩定并富有成效的學生評價體系提供了有力支持，并為教學效果的持續改進情況提供了清晰有效的數據支撐。

結語

在工程教育認證成為高等工程教育大趨勢的背景下，在加快構建高校思想政治工作體系、不斷提升高校思想政治工作質量的要求下，專業課程以成果導向和以學生為中心的教學理念持續改進，通過課堂教學改革和實踐操作相結合、課程思政建設與“譜學導論”課程內容有機結合的方式，使工程類學生具備一定的專業素養、政治素養和良好的學習能力，為今后其他學科的學習和研究打下堅實的基礎。