工程認證背景下儀器分析踐習課程教學改革的探索

＊朱敏 范欣 張考娟 吳彬

（上海工程技術大學 化學化工學院 上海 201620）

工程教育認證作為實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎，與高校提高高等工程教育質量、培養國際接軌的工程專業人才密不可分[1-2]。截止2021年底，全國共有288所高等學校的1977個專業通過了工程教育專業認證，實現了認證專業數量的穩步增長，并且還有一大批專業在申請接受專業認證[3-4]。儀器分析踐習是一門理論結合實際的課程，不同專業和地區發展現狀對課程內容要求均有所差異[5]，是制藥工程、環境、藥學等專業的一門中藥課程，本課程主要通過實踐操作使學生掌握常見大型分析儀器的基本原理、基本概念和常見儀器的結構與性質，學習其基本使用方法和應用范圍，了解基本實驗數據的分析處理，對全面提高學生的綜合素質，培養學生分析問題、解決問題的工程思維和實踐能力具有重要意義[6]，同時與畢業生從事分析檢測、質量控制等工作密切相關[7]。

儀器分析踐習與專業課程—大型儀器分析相輔相成，相對專業課程而言，此課程學生親自動手實操演練，進一步加強學生專業課程的理解，培養學生的專業興趣。

1.儀器分析踐習課程現狀

（1）教學模式。儀器分析踐習課程是一門專業選修課，是學生在完成有機實驗、分析實驗、儀器分析課程后，在大三第一學期開展的一門16學時的課程，學生已掌握基礎實驗操作和儀器分析理論知識，需進一步培養其實驗能力和應用能力，結合本校化學化工學院現有儀器設備，課程以實驗為主，實驗過程包括課前預習、課前討論、實驗操作、實驗討論、課程論文4個環節，基于安全性考慮，實驗前學生需認真閱讀實驗指導書，明確實驗方法，確定控制的實驗條件和注意事項。實驗中教師采取多媒體教學輔助灌輸式授課，且在實驗過程中進行巡視，及時糾正實驗錯誤。這種教學模式，課堂信息量大，且在實際操作過程中教學資源有限，學生多為3～5人一組，無法保證每個學生均能高質量的完成實驗。實驗后學生需認真分析實驗現象和實驗數據，了解誤差產生的原因，能對實驗提出自己的改進意見。

（2）學生學習模式。上海工程技術大學屬于上海市屬高校，學校生源涵蓋全國各地，學生基礎有所不同。制藥工程專業的學生以儀器分析專業課為先修課，傳統教學模式下學生不課前預習，章節內容關聯性低且龐雜[8]，學生難以理解，課堂上不能及時消化吸收，影響學習興趣，導致學習熱情不高，學習效果不理想，部分基礎較差的學生學習積極性不高，對儀器不敢主動操作。學生多以完成任務的心態，只按照老師操作步驟完成實驗，缺乏自主思考，實驗報告流于形式。這種培養模式偏離應用型人才培養要求。

（3）課程評價模式。儀器分析踐習是考查課程，總評成績包括課堂表現和期末考核，前者主要包含不遲到、不早退、不無故缺課和實驗參與達成度，后者主要體現在撰寫認真負責報告，實驗總結形成獨立思考能力。在實驗過程中有兩位老師負責全班好多個分組，難以確保每個學生均準確掌握實驗技能，無法準確衡量是否達到預期的教學效果。

2.儀器分析踐習的教學改革探討

基于上海工程技術大學化學化工學院制藥工程類專業本科教學質量國家標準和工程教育認證理念，對儀器分析踐習課程進行改革，力求實現學生全方位立體培養。

（1）師資隊伍的改革。工程認證背景下，對工科學生的教育除了專業知識和技能，也需要關注其對未來從事相應職業的了解和適用能力。對于教師隊伍，可選擇具有工科背景教師或者外聘具有生產管理經驗的工程師，同時和相關企業聯合，提高教師對工程認證教育理念的認識。

（2）教學內容的改革。儀器分析相關課程具有內容多且繁雜、知識點抽象等特點[9]。本課程儀器分析踐習的教學內容，依據制藥專業的課程安排、專業前景、現有大型儀器設備整合等因素進行精簡，注重教學內容的實用性。結合工程認證大背景下的人才培養目標，設計教學內容，明確重點和難點，注重學生創新創業能力的培養，提升學生的基本素質和能力。

在儀器分析踐習課程的設計上，選取一個已知的化合物（苯甲酸），引導學生自主解析該化合物，利用紫外吸收光譜鑒定有機物紫外吸收波長并建立標準曲線。根據不同化學鍵或官能團吸收紅外光不同，出現不同波長的吸收峰，利用各種基團特征吸收的知識，確定吸收帶的歸屬，應用譜圖分析，結合其他分析數據，可以確定化合物的結構單元，按照化學知識和解譜經驗，查找該化合物標準譜圖來驗證推定的化合物結構式[10]。苯甲酸屬于芳香族化合物，采取直接測量法來測量苯甲酸的熒光發射強度，計算出試樣中苯甲酸的含量。以甲醇：0.02mol/L乙酸銨溶液按5:95（v/v）為流動相，流速為1ml/min，進樣量為10μl，在安捷倫C18色譜柱建立苯甲酸的液相色譜標準曲線[11]，測定汽水中苯甲酸的含量。讓學生將各個實驗串聯起來，激發學生課堂興趣，調動學生的學習積極性和思考能力。

（3）教學方法的改革。針對單一灌輸式課堂教學方式，結合特殊大環境的影響，積極開展線上（學習通、騰訊會議）—線下（課堂教學）相結合的混合式教學模式。授課教師提前制作教學操作視頻或選用北京歐倍虛擬仿真軟件視頻輔助課堂教學等線上教學手段，安排學生利用空余時間完成預習和課后討論，盡量避開實驗過程中對儀器錯誤操作。虛擬仿真視頻教學豐富了課堂教學形式，增加了課堂趣味性，提高了教學效果，也讓學生對于后續實踐操作有了更直觀的了解認識，有效提高了后續的實驗操作的理解與實踐[12]。特殊管控期間，虛擬仿真視頻結合學習通的教學模式對開展遠程教學起到了重要的作用[13]。

（4）考核與評價方式的改革。考核與評價方式及成績評定包含：課堂表現（15%）—不遲到、不早退、不無故缺課，實驗參與達成度；課堂思政（5%）-科學把握國情，自覺踐行科學價值觀，將所學理論結合實際；驗操作（45%）—預習情況，實驗動手能力和實驗設計能力；期末考核（35%）—撰寫認真負責，有獨立思考，具體考核標準見表1～表4。

表1 課堂表現評價標準

表2 課堂思政評價標準

表3 實驗操作評價標準

表4 期末考核與評價標準

化學化工學院制藥專業25名學生在該課程的目標達成度為0.83，表明學生已基本掌握本次踐習實驗的基礎理論知識，并初步具備實驗涉及儀器的實踐操作能力。部分學生在實驗數據分析處理方面仍存在問題，跟學生的知識水平和檢索技能有關，在今后的教學中增加這方面的介紹，并側重對學生應用能力的評價。同時實驗是依據現有教學條件開設課程，后續可依據教學條件增加操作實驗儀器的種類，并加強對實驗設計的實例分析。

圖1 課程目標達成情況

3.結語

在工程認證背景下對任課教師，教學方法、教學內容、考核與評價方式等方面開展了儀器分析踐習教學改革的探索。從課程的特點出發，理論結合實際，采用線上—線下相結合的教學模式，更好地實現課程教學目標，增添了課堂趣味性。儀器分析踐習課程培養學生對現代大型分析儀器的掌握與應用能力，為今后使用現代工具和信息工具解決復雜工程問題，研究分析和解決方案打下結實的基礎。