多維度教學資源融合的現代分析測試技術課程教學模式研究

馮艷艷，楊文，孔翔飛，滕青湖

（桂林理工大學化學與生物工程學院，廣西桂林 541004）

現代分析測試技術是高校化學化工類專業必開的一門應用性和實踐性較強的專業課程，對于培養應用型化學化工類人才具有重要作用?，F代分析測試技術是桂林理工大學化學工程與工藝專業的一門專業課程，最初，該課程的名稱為化工產品分析測試技術，這門課程已有近十年的歷史?，F代分析測試技術課程系統地介紹了化學化工類產品現代分析測試技術的基礎理論和基本知識，以及在化學化工中的應用，旨在使學生具備根據需求選擇適宜的測試儀器和實驗條件的能力，以及對測試結果進行分析討論的能力，為學生畢業后從事化學化工類產品的生產和研發奠定必要的理論基礎和技術基礎?，F代分析測試技術課程的教師可以通過課堂內外的系列訓練，培養學生實事求是的科學態度、嚴謹細致的工作作風以及解決問題的能力[1-2]。

現代分析測試技術課程的教師結合我校培養高級應用型人才的定位以及工程教育專業認證的要求，將該課程的總體目標設定為：使學生熟悉化工專業常用現代測試儀器的基本原理和測試方法，提升學生運用現代分析測試技術知識分析和解決化工產品檢測問題的能力。具體目標如下：1.掌握現代分析測試技術的常用儀器的基本原理、基本構造和測試方法，以及現代分析測試技術在化工生產領域中的實際應用（知識目標）；2.能夠靈活運用現代分析測試技術分析化工產品，提升化工產品科學研究與技術開發的能力（能力目標）；3.培養學生實事求是、嚴謹細致的科學素養，增強學生對相關工作的認同感，厚植學生的愛國情懷（素質目標）。

在教學過程中，筆者發現現代分析測試技術課程的教學存在以下問題：1.測試新方法、新儀器、新技術的不斷涌現，以及相關知識點多、學科交叉多、學生學習難度大等困難，導致教學內容未能充分體現化學化工類行業測試技術的發展趨勢，難以激發學生的學習興趣，影響學生的學習深度和廣度；2.學生感覺測試原理深奧、枯燥，且不易理解，不能將所學知識運用到實踐中，導致課程學習十分困難，影響課程教學目標的實現；3.教學方法未能充分體現學生的主體性，影響學生高層次認知能力的提升。此外，現代分析測試技術課程作為專業選修課，大部分學生對其不夠重視，沒有很好地利用該課程拓寬專業學科視野。鑒于上述問題，迫切需要教師以專業認證和一流專業建設的要求為標準，從教學內容、教學方法、成績評價方式等方面進行課程改革，因地制宜地將多媒體教學與智慧教學工具結合起來，適當介紹化學化工相關學科的熱點問題，以滿足學科發展的需求，提升學生的專業能力和綜合素質。

一、更新教學內容，凸顯專業特色

隨著科學技術的進步，測試儀器快速更新，教材內容（如儀器設備的型號、例題等）已不能滿足教學需求，教師有必要不斷閱讀最新的國內外期刊，以掌握學科的發展動態、趨勢，并及時向學生介紹涌現出的新知識、新技術、新方法。目前，現代分析測試技術課程的內容主要有X射線衍射、電子能譜、熱重分析、掃描電鏡和透射電鏡以及四大結構儀器分析，前四種測試技術側重于材料分析。對于化學工程與工藝專業（精細化工和制藥工程方向）的學生，僅學習這些儀器的知識不能滿足學生工作和研究的需要，因此，教師在講解時需適當增加教學內容，如高效液相色譜、氣相色譜和質譜聯用等。因此，為了凸顯化工專業特色、滿足化工行業的應用需求，教師對現代分析測試技術課程的教學內容進行了調整，并最終構建了以X射線衍射分析、X射線光電子能譜分析、熱分析、電子顯微分析、紫外－可見吸收光譜、紅外光譜、核磁共振波譜、質譜、液相色譜九大知識模塊為主的課程體系。

二、改革教學模式，完成高階目標

為了踐行桂林理工大學“以學生發展為中心、學習成果為導向、學習效果為標準”的教學理念，提高教學質量，提升學生的學習積極性，教師可以對現有的教學模式進行相應的改革。第一，教師可以采取翻轉課堂的形式，改變以往的教學方法和學習模式，把課堂從傳統的“以教為主”改為“以學為主”[3]。教師可以引導學生在課前完成基礎知識的學習，把課堂變成師生、生生之間答疑解惑的場所，從而達到更好的教學效果，完成課程的高階目標。第二，教師要依據課程內容進行模塊化教學。對于學院已有的儀器，如X射線衍射、紅外光譜、熱重分析儀等，教師可通過現場教學的方式進行教學。在現場教學中，教師可以結合儀器進行原理講解，更利于學生理解和掌握。學生要研究相關知識點的原理，對實驗過程中產生的問題進行分析，學會學以致用，為今后參加大學生創新創業訓練項目及后續撰寫畢業論文奠定基礎。對于液相色譜、核磁共振波譜、掃描電鏡等測試技術，由于條件限制，教師不能進行實地現場教學。因此，教師或實驗人員可以在日常操作中錄制教學視頻，邊操作邊講解，或邊放視頻邊講授，給學生一個直觀的認識，方便學生更好地操作實驗儀器。對于透射電鏡、X射線光電子能譜、原子力顯微鏡等高精尖儀器，教師可以下載一些講解儀器原理的動畫，讓學生邊看動畫邊學習，寓教于樂。第三，教師可以采用項目導向教學模式，課前確定幾個專題組織學生進行討論。教師按班級將學生分為若干小組，每個小組根據討論主題制作一個10分鐘左右的PPT。在匯報討論結果時，由教師現場指定每個小組的匯報同學。此外，教師還可以利用任務驅動法，結合章節知識點給學生布置思考題，如四大結構儀器譜圖解析的重要性及在我們日常生活中的應用實例，讓學生在課堂上以小組討論的方式尋求答案，最后教師進行總結、點評。第四，學生要以小組的形式開展科研應用案例分析與匯報，例如，精讀一篇化學化工類英文文獻，至少選取3種分析測試技術，歸納文獻是如何通過這些測試技術闡明樣品的表面物理和化學結構的，并對所選測試技術的原理進行闡明[4]。教師可以通過科研應用案例分析與匯報，提升學生運用現代分析測試技術分析化學化工產品的能力，進而搭建起理論到實踐應用的橋梁，同時提高學生的文獻檢索能力和閱讀能力。

三、依托MOOC 資源+微視頻，體現閉環式策略

教師要借助MOOC平臺，利用雨課堂讓學生在課前完成基礎知識的學習，把課堂變成答疑解惑、知識點運用的場所。教師可以結合測試技術視頻、科研成果案例分析，使學生對知識點的學習由“理論”轉變為“應用”。針對現代分析測試技術課程信息量過大、授課課時有限的問題，在授課中，教師要利用MOOC資源、微視頻等信息化教學手段，使枯燥乏味的理論知識更加直觀化和形象化[5-6]。教師可以借助MOOC平臺，建立課程的網絡教學資源庫，具體包括教學課件、課堂習題、課后作業、習題答案等，打破原有課堂在時間和空間上的限制。在完成教學資源的整理與制作后，教師要將課程資源（MOOC資源+微視頻）與信息化教學手段相結合，以MOOC資源為載體，將課程資源運用到課堂教學中。課堂教學結束后，教師可以運用MOOC平臺發布課后習題，檢驗學生的學習效果，完成知識的鞏固。學生根據知識掌握的程度利用線上資源進行學習，通過反復學、反復練，實現知識的內化。教師對學生的作業進行查看和點評，小組之間進行相互點評。教師根據學生的作業完成情況了解學生的掌握程度，將學生的不足及時反饋給學生，并調整教學方法。

四、借助三層次教學方法，促進思政教育融合

教師可以通過三層次教學方法提高學生的創新能力和人文素養。1.第一層次：在講解課程的重要知識點時，教師要導入貼近生活、與科研及生產實際緊密結合的案例，提升學生的思維能力[7]。例如，在講解“X射線衍射分析原理及應用”時，教師可以通過飛機場和火車站安檢機案例，使學生理解安檢機利用X射線的透射影像性質的工作原理，并進一步解釋液體物品不能通過安檢機檢測的原因。再如，在講解“熱分析”時，教師要結合科研課題，通過對比分析不同前驅體所制備氫氧化鈷的TG、DTA曲線，研究這幾種材料在受熱分析過程中發生的物理變化和化學變化，進一步推導出幾種氫氧化鈷材料的微觀結構及包含的功能基團。教師可以通過上述案例分析，使學生明確熱分析的條件、應用，加深學生對熱分析曲線的理解。2.第二層次：教師可以在教學過程中嘗試開放式教學方法，利用邏輯框圖讓學生學會自主思考和總結。教師要重點講授教材專業案例及“科研成果轉化為理論教學”案例。3.第三層次：教師適當介紹一些學科的熱點問題，以培養學生的專業素養和創新能力。同時，教師要開展思政教育，通過展示優秀科學家案例，有效地引起學生的共鳴，給學生樹立學習榜樣，激發學生的責任心、探索欲和愛國心[8]。

五、建立多元化的評價方式，體現過程性評價

多元化的評價方式可以更好地檢驗教學效果，更好地實施教學過程。課程教學團隊以激發學生的學習動力和專業興趣為著力點，不斷優化課程學習評價制度。教師要按照專業認證的要求，細化課程教學目標、考核方式及教學內容，圍繞教學目標的實現設計教學評價方式，繼而建立過程性考核（30%）與終結性考核（70%，期末考試）相結合的成績評定模式[9]。主要體現如下：1.教師要加強對學生課堂內外學習的評價，如網絡教學平臺學習情況、隨堂小測試等，提升課程學習的廣度；2.教師要豐富探究式、討論答辯式作業評價方式，如專題討論與科研應用案例分析、思政案例分析，提升課程學習的深度；3.教師要在期末試卷中體現與課程目標相一致的知識點，強調對知識運用能力和分析問題能力的考查。教師要通過上述多維度評價學生，調動學生的學習積極性，提高學生運用測試儀器分析問題、解決實際問題的綜合能力，賦予課程更高的實用性。

六、結束語

現代分析測試技術課程的教師要以現代分析測試技術的知識為基礎，以提升學生化工產品科學研究與技術開發的能力為突破口，厚植職業素養、科學思維、創新精神等德育元素，促進課程“兩性一度”的提升。學校要從現代分析測試技術課程的教學情況出發，以“化學工程與工藝”國家一流專業建設為抓手，從教學內容、教學方法、成績評價方式等方面進行課程改革，借助多樣的教學方式，綜合利用多媒體課件、案例分析、MOOC平臺、微視頻等多維度教學資源，培養高素質的化學化工類應用型人才。今后，學校將繼續加強現代分析測試技術教師團隊的建設。團隊教師要結合科研應用或生產實際案例，分模塊完善課程資源庫的建設，以進一步突出課程內容的先進性和實用性。團隊教師可以通過案例教學，增強學生從事相關工作的使命感。在教學過程中，教師要培養學生的學習興趣，增強學生的法治意識，厚植學生的愛國情懷。此外，教師要進一步挖掘該課程所蘊含的思想價值和精神內涵，從所涉及專業、行業、國家、文化、歷史等角度，強化課程的價值引領，實現知識傳授與思想教育的高度統一。