儀器分析課程教學改革探索

楚惠元

摘要 儀器分析具有多學科交叉的特點，是基于化學原理、物理學、計算機科學等發展起來的一門課程。儀器分析課程的教學目標是掌握儀器分析設備的一般原理和實驗操作技術。隨著新理論、新儀器分析方法以及新教學理念的不斷涌現，對于儀器分析教學而言，要求教師及時調整和更新教學方法，做到與時俱進。文章從豐富理論和實驗教學手段、融入OBE教學理念和思政元素、增加過程考核等方面對儀器分析課程教學進行了改革探索。

關鍵詞 儀器分析；教學；改革

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.10.045

儀器分析是借助于精密儀器對待測試樣進行結構及定性定量分析的方法。該課程不僅是化學類專業的必修課程，也是農學、藥學、生物、環境以及食品等專業的基礎性課程。對儀器分析課程的掌握成為科研型人才應具備的基本素質，然而隨著新理論、新儀器和新技術的不斷涌現，現有的儀器分析教學內容未能及時更新，教學方式單一等問題制約著儀器分析教學的開展[1]。本文從豐富理論和實驗教學手段、融入OBE教學理念和思政元素、增加過程考核等方面對儀器分析課程教學進行改革探索，提出相應解決策略，以期為儀器分析教學提供有益借鑒。

1課程教學存在的問題

儀器分析課程的教學大綱明確提出：“儀器分析課程的關鍵目標在于讓學生能夠明白儀器的基礎運作原理以及具備基礎使用分析儀器的能力，可以按照分析任務而使用恰當的分析方式”[2]。學生能夠通過操作精密儀器，獲取相應數據并有效分析數據，各種儀器的理論學習和實驗訓練在學生未來開展研究和工作過程中都會發揮重要作用。目前在儀器分析課程教學過程中存在一些問題。

1.1教學內容抽象陳舊

儀器分析理論課中有大量常規儀器設備的結構理論知識及其工作原理部分需要學生掌握，如氣液相色譜儀，原子發射光譜儀光源和檢測器，原子吸收分光光度計，紫外―可見分光光度計，傅里葉變換紅外光譜儀等。由于這部分教學內容設計到光、電、磁等知識點，內容比較抽象，且課時有限，學生理解和掌握起來比較困難，導致教學效果達不到預期。課程內容中有一些儀器設備知識點過于陳舊，目前在工作和科研中已經很少用到，學生感覺所學無用，漸漸地喪失了學習的興趣和動力，難以取得理想的學習成果。

儀器分析實驗課里的基礎驗證性實驗偏多，設計性和綜合性實驗偏少。設計性和綜合性實驗能夠培養學生的創新思維能力和實踐能力，而基礎性實驗內容難度小，不易激發學生的學習興趣，不能培養學生主動發現問題和分析解決問題的能力。

1.2理論課授課方式過于單一

目前，“儀器分析”課程的理論學習部分，老師通常采用PPT展示和講授結合的教學方法。這種教學方法相比單一講授方式有一定的優點，但仍然存在一些弊端，如不能以學生為中心，老師與學生缺乏課堂互動；老師不能及時精準得知學生對所學知識點的掌握情況，且課時數少，內容多，采用“灌輸式”教學方式把課程內容講完，課堂教學效果很難保證；通過這種“滿堂灌”的教學方式，學生很難把握課堂上哪些知識點是必須掌握的，掌握到什么程度，哪些知識點只需要了解，且出現上課積極性不高，注意力不集中等情況，課后如果不積極復習所學內容，知識遺忘很快。

1.3實驗課教學形式單一且缺乏教學儀器支撐

“儀器分析”是理論兼實驗的課程。課程實驗部分是通過實驗室現有的實驗儀器完成相應的實驗內容。在上實驗課之前，學生通過實驗書預習要上的實驗課，書寫實驗預習報告。在實驗課上，老師講授實驗內容后，學生按照所講的實驗步驟操作儀器，完成實驗內容。這種單一的實驗教學模式讓學生自己動腦筋思考的部分較少，大部分學生不理解每一步實驗操作目的是什么，為什么要這么操作，也不知道這種檢測方法還能適用其他什么試樣的檢測。掌握的實驗知識和技能不能活學活用。還有，儀器分析課上需要的儀器種類較多，一些小型的儀器，數量較多，學生每人都可以獨立操作完成實驗項目。但對于一些大型儀器，比如氣相和液相色譜分析儀、核磁和質譜儀等，實驗室只有一臺，學生只能幾個人一組做實驗，有的學生沒有動手做實驗的機會，就不能充分掌握該儀器操作的相關要領。

1.4教學過程考核形式不夠多樣化

目前評價學生的成績就是傳統的平時考勤、課堂綜合表現、期中考試、期末考試等，只能評價學生對“儀器分析”課程知識內容的掌握，而不能反映學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。

2教學改革建議

2.1豐富教學手段，更新知識體系

在講授儀器的構造和工作原理等一些晦澀難懂的知識點時，可以播放儀器的一些動畫視頻，學生可直觀地感受老師所講的內容，幫助學生理解并增加課堂教學的生動性和趣味性，同時增強學生對學習的興趣和動力。在課堂上適當增加學生討論互動環節，讓學生對重要的知識點加深理解并掌握。課后老師可將課件、小視頻放到“超星學習通”，便于學生復習，對有疑問的知識點可在學習通上與老師討論。進一步豐富在線教學資源包括教案、課件、微視頻、隨堂測試等，充分發揮在線平臺通知、主題討論、隨堂練習、作業、資料、考試等模塊的功能，通過建立完善的資料庫供學生學習參與，不斷提升學生自主學習的興趣與能力。

針對一些陳舊儀器的講授，老師要適當減少課時，增加一些新型聯用儀器原理和技術的介紹，同時加入一些目前針對儀器分析方向的學術前沿講座，讓學生感受到儀器分析課程的重要性和科學知識的價值和力量。

實驗課的教學內容多增加一些設計性和創新性實驗，理論聯系實際，多給學生發揮的空間，讓學生展示自己的能力，并啟發學生獨立思考解決問題，培養學生科學嚴謹的工作作風。

2.2以學生為中心，融入OBE教學理念

成果導向教育（Outcome-Based Education，OBE）是20世紀80年代提出的教育模式。該教育理念被認為是追求卓越教育的正確方向，教學設計和教學實施的目標是學生通過教育過程最后所取得的學習成果[3]。OBE理念關注學習主體的學習成果，強調學習主體掌握知識和能力的程度，而不是單一強調施教者“如何教”和“教什么”。在OBE教學理念下，更加注重學生自學能力的培養，所以，教師應轉變教學方式，充分利用現代化的教學手段，開展線上線下混合式的互動教學[4]。近年來，“微課”“慕課”教學資源興起。在授課之前，教師可讓學生通過“微課”“慕課”及課程PPT等教學資源提前了解授課內容，畫出知識結構圖，一些概念性的知識點提前消化掌握，將自己不懂的問題進行標注，帶著問題進課堂。教師上課前先了解學生對該堂課的知識存在哪些問題，對于大家都能理解的知識點少講，存在問題的知識點重點講授。在有限的課間內，教師做到有的放矢，學生不懂的問題得到解釋，提高課堂效率，增強學生的自主學習能力。在每一章節課程講授結束，教師及時通過隨堂測試、課堂提問、作業和問卷調查等形式對教學效果進行評價，動態調整教學方法。具體理論課授課框架如圖1（p147）所示。

2.3豐富實驗教學手段

目前儀器分析實驗課的授課模式大多是傳統的課前預習，課中老師講解和學生操作實驗訓練，課后撰寫實驗報告等。這種傳統的實驗教學不能發揮學生的主觀能動性，學生只按部就班地操作，不能帶著問題去做實驗，無法真正理解并掌握儀器的操作原理及步驟，很難激發學生的學習興趣，更缺乏自主分析實驗數據和獨立開展實驗、設計實驗的能力。

教師應轉變教學方法，在開課前，學生應該通過“微課”“慕課”等教學資源提前了解實驗內容，包括實驗原理、實驗步驟、實驗注意事項等。教師在做預實驗時，應該讓學生參與其中，比如儀器的開關預熱、標準溶液的配置等實驗環節。這樣可以使學生在正式開展實驗之前，進一步了解儀器設備的操作和實驗流程。對于一些大型精密儀器，學生不能人手一臺進行操作，教師可以加入虛擬仿真內容，使學生通過使用虛擬仿真軟件掌握儀器的操作步驟、實驗參數的設定、實驗數據的處理和儀器的注意事項等知識，使學生取得較好的學習效果，為今后的工作和科研打下基礎。

2.4引入思政元素

習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上提出“要把立德樹人融入思想道德教育、文化知識教育和社會實踐教育各環節，實現全程育人、全方位育人”，開創高等教育事業發展的新篇章[5-6]。為了響應這一號召，應該積極推進課程思政進課堂、進教材和進頭腦?！皟x器分析”是一門文理專業兼具、理論實踐并重、交叉學科融合的綜合性課程，深挖該課程蘊含的課程思政元素，將“儀器分析”課程里的知識點與思政內容完美結合，真正做到“立德樹人，全方位育人”?！皟x器分析”課程教學中一些教學內容與思政元素設計如表1所示。

2.5多樣化的過程考核方式

傳統的考核方式已經不能適應教學要求。在課堂上通過小測驗的方式隨機抽查學生對自學知識點的掌握情況，這部分內容應該單獨列為一項考核內容，并增加課堂互動討論和PPT講解等考核項目；期末考試方面，試題可增加一些設計類題型，比如中草藥有效成分的提取用到哪些檢測儀器，具體的實驗步驟有哪些等。這些內容的增加可充分考查學生的能力素質及分析問題、解決問題的能力。

3結語

本文闡述了目前“儀器分析”課程的內容抽象陳舊、理論和實驗教學手段單一、考核方式不夠多樣化等問題。針對這些問題，提出了“儀器分析”課程教學改革的一些方法和舉措，主要包括豐富理論和實驗教學手段、融入OBE教學理念和課程思政及增加多樣化過程考核方式等方面。這些改革舉措主要推行多元化的教學手段和線上線下混合教學模式，增加了新的教學理念和考核方式，做到與時俱進，以期為“儀器分析”教學提供借鑒。

基金項目：內蒙古自治區高等學?？茖W技術研究項目（NJZY22246）；河套學院科學技術研究項目（HYZY202103）。

參考文獻

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[2]王宇昕，付穎，高爽.基于CDIO培養模式的高等農業院校儀器分析教學改革的研究與實踐[J].實驗室研究與探索，2018，37（7）：244-246，267.

[3]梅運軍，黃嵐，胡純，等.成果導向教育理念（OBE）下的環境工程微生物學課程教學改革與實踐[J].微生物學通報，2018，45（3）：609-615.

[4]劉明，孫海燕，鄭樹生.基于OBE理念的“儀器分析”實驗教學改革探討[J].農產品加工，2020，7（7）：113-115.

[5]高亞輝，王芳，尹國杰，等.“課程思政”視角下“綠色化學”課程教學設計與評價[J].安徽化工，2021，47（6）：208-213.

[6]王如平，王如軍.課程思政視域下高職院校工匠精神培育探索[J].成才之路，2021（35）：4-6.