新工科及工程認證雙重背景下儀器分析課程教學(xué)改革探索與實踐

于海波 肖彥楠 徐成斌 布乃順

摘 ?要 ?基于新工科和工程認證，結(jié)合實際教學(xué)情況，分析課程中存在的問題，提出教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容的改革與探索：以提升教師政治素養(yǎng)為契機，以課程思政為切入點，將思政與科研、教學(xué)緊密結(jié)合；強化課堂教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生勇于創(chuàng)新和探索實踐的能力；加大理論知識和交叉學(xué)科前沿成果的融入，實現(xiàn)“三全育人”。

關(guān)鍵詞 ?新工科；儀器分析；課程思政；教學(xué)改革；工程認證

中圖分類號：G642.0 ? ?文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2023）05-0110-04

0 ?引言

教育是國之大計、黨之大計，承擔(dān)著立德樹人的根本任務(wù)。在“新工科”和“工程認證”雙重背景下，需要全面深入總結(jié)課程教學(xué)中出現(xiàn)的問題，對教學(xué)方法和內(nèi)容作出調(diào)整，使之適應(yīng)新時代背景下的教學(xué)要求。思政教育是實現(xiàn)立德樹人根本任務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，發(fā)揮著不可替代的作用。習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調(diào)“高校思政工作要抓好課堂教學(xué)這個主渠道，各門課都要守好一段渠，種好責(zé)任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)”[1]。為應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，滿足工程認證對工科專業(yè)教育質(zhì)量的要求，儀器分析課程教學(xué)除了要求學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識、基本原理、基本操作、數(shù)據(jù)處理方法之外，還要注重培養(yǎng)學(xué)生的科研誠信、創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力以及勇于探索實踐的綜合素養(yǎng)。

根據(jù)儀器分析課程教學(xué)現(xiàn)狀，總結(jié)影響課堂教學(xué)的因素和不足之處，提出改善課程教學(xué)實效性的對策，強化儀器分析課程教學(xué)改革的效果。

1 ?思政元素的有機融入

思政教育能夠幫助學(xué)生樹立科學(xué)嚴謹?shù)乃季S方式，培養(yǎng)實事求是、腳踏實地的優(yōu)良品德，踐行社會主義核心價值觀。其不但適用于思想政治課程，也適用于專業(yè)課程。然而，在專業(yè)課程的思政教育中，面臨著課程思政與專業(yè)知識的講解和傳授有機結(jié)合的問題，如何使其既能夠發(fā)揮德育的作用，實現(xiàn)理想信念層面的精神引領(lǐng)，又能夠尊重學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律，啟發(fā)、引導(dǎo)、重塑學(xué)生對知識的渴望、興趣與追求，促進學(xué)生全面發(fā)展？課程思政不是一個抽象的概念，而是一種實實在在的實踐活動形式，可有效培養(yǎng)適應(yīng)社會快速發(fā)展及需求的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。課程思政也是一種教育理念，應(yīng)貫穿專業(yè)教育工作的全過程，使思政元素有機、有效地融入課程知識的講解過程，達成潤物無聲的育人效果[2]。

儀器分析是基于物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)，運用科學(xué)儀器設(shè)備對被測物質(zhì)形態(tài)或結(jié)構(gòu)進行定性、定量分析的課程。它涵蓋了電化學(xué)分析法、質(zhì)譜分析法、色譜分析法、光譜分析法、核磁共振波譜法等分析方法，是分析化學(xué)的一個重要分支。儀器分析課程作為環(huán)境類專業(yè)的一門必修課程，強調(diào)專業(yè)技能的實踐與應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的工程能力素養(yǎng)。在傳授知識的同時育人，將思政教育貫穿課程教學(xué)全過程，形成全員、全過程、全方位育人的“三全育人”工作體系[3]，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴謹?shù)膶嵶C精神、勇于探索的開創(chuàng)精神和嫻熟的工程能力素養(yǎng)。為此，在儀器分析課程思政教學(xué)環(huán)節(jié)，從樹立信念、培養(yǎng)能力、鼓勵創(chuàng)新、誠信科研和增強社會責(zé)任感等角度，挖掘思政元素，通過儀器的發(fā)展歷程和儀器的發(fā)展速度，強調(diào)儀器的發(fā)展是以需求為牽引，以真實問題為導(dǎo)向，注重多學(xué)科交叉融合在分析儀器創(chuàng)制中的重要作用，引導(dǎo)學(xué)生注重知識的交叉與積累，避免在學(xué)習(xí)過程中割裂學(xué)科知識體系，以此引領(lǐng)、啟發(fā)學(xué)生科學(xué)觀和創(chuàng)新意識的建立，培養(yǎng)認真觀察、潛心研究的科研精神。通過案例分析，利用分析儀器發(fā)展過程中出現(xiàn)的人和事，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴謹?shù)膶嵶C精神，引導(dǎo)其樹立勇于探索創(chuàng)新的科技自信心。

2 ?儀器分析教學(xué)中存在的主要問題

2.1 ?教學(xué)方式傳統(tǒng)單一

儀器分析屬基礎(chǔ)核心課程，教學(xué)方式多為大班授課，授課教師往往要面對幾十甚至上百名學(xué)生。為了保持授課進度，整堂課都以教師講解為主，師生之間缺乏互動，容易導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，缺乏學(xué)習(xí)興趣，從而出現(xiàn)課堂上玩手機和電子產(chǎn)品的現(xiàn)象，造成教學(xué)效果的異化。產(chǎn)生該問題的根本原因在于課堂的教學(xué)方法缺乏創(chuàng)新，知識講解缺乏深度以及知識應(yīng)用缺乏廣度。在“教師教學(xué)缺乏吸引力的原因”調(diào)查中，44%的學(xué)生認為“教師的教學(xué)方式陳舊、單一”，難以激發(fā)自己的學(xué)習(xí)興趣[4]。由于學(xué)時分配問題，目前儀器分析課堂教學(xué)采用較多的是PPT與板書結(jié)合的教學(xué)模式，教師盡可能詳細地講解知識點，學(xué)生被動吸納，然后是按照實驗內(nèi)容進行操作，盡管該過程有助于課堂知識的學(xué)習(xí)與鞏固，但也易導(dǎo)致學(xué)生缺乏主動性，在實驗操作的過程中缺乏獨立思考和解決問題的能力。儀器分析課程所用的儀器設(shè)備精密，價格昂貴，數(shù)量有限，一般由3～5人作為實驗小組進行操作。對于一些大型儀器，往往是教師給全班進行演示，學(xué)生實際操作的機會并不多。學(xué)生沒有參與操作儀器的整個過程，擔(dān)心操作問題出現(xiàn)后自己無法解決，在一定程度上抑制了動手操作的能動性，進而失去了實驗的興趣，培養(yǎng)實踐能力和創(chuàng)新意識就更無從談起。

2.2 ?考核和評價體系有待改善

當(dāng)前高校的體制發(fā)展和改革推進已經(jīng)取得一定成效，但重科研、輕教學(xué)，重職稱、輕管理的現(xiàn)狀尚未得到根本上的改變。教師受評職晉級、科研任務(wù)、課題申報與調(diào)研等方面的影響，不能將全部精力用于教學(xué)，更多的是按部就班、蜻蜓點水式地對基本理論知識進行講述，而對于案例分析及應(yīng)用等問題，對學(xué)生的回應(yīng)不夠，講解不夠透徹[5]。為了促進教學(xué)發(fā)展，需要建立合理的教師考核和評價體系。事實上，很多學(xué)校采用“破五唯”和學(xué)生評教等方式對教師的科研能力和教學(xué)能力進行評定，但是學(xué)生對教師的評價，更多是從自身考試成績和獲取學(xué)分的角度來評價教師的上課質(zhì)量；而教師為了評職晉級得到較高的評教分數(shù)，往往會降低對學(xué)生的要求，甚至在考試前給學(xué)生畫重點，忽視教學(xué)過程對學(xué)生的考核評價，學(xué)生對專業(yè)知識也沒有真正掌握，久而久之，使教育偏離了方向。因此，要盡可能提高教師的職業(yè)修養(yǎng)，進行思想教育的相關(guān)培訓(xùn)，完善教師的考核評定體系，使學(xué)生對教師的評價得到合理的反饋，同時客觀、公正、全面地對學(xué)生課堂學(xué)習(xí)過程進行評價，改變單一的考核模式。

2.3 ?教學(xué)內(nèi)容未與時俱進

目前常用的儀器分析教材大都存在部分內(nèi)容陳舊、缺乏針對性等問題，教材內(nèi)容的層次感不強，排序缺乏邏輯性。環(huán)境領(lǐng)域涉及眾多環(huán)保材料、污染物降解催化劑等新型功能材料的表征與應(yīng)用，所用分析儀器多為現(xiàn)代分析儀器，這是絕大部分儀器分析教材所欠缺的。此外，教材里的實驗內(nèi)容多是驗證性的基礎(chǔ)性實驗，與前沿領(lǐng)域的關(guān)系不明顯，難以起到承上啟下作用，而且這類實驗教學(xué)內(nèi)容多滯后于現(xiàn)代實驗技術(shù)的新理論和新方法，無助于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力的提升。

教學(xué)內(nèi)容與實際實驗操作聯(lián)系得不夠緊密，缺少綜合性和設(shè)計性的實驗環(huán)節(jié)，即使有的學(xué)校開設(shè)了儀器分析課程的綜合性和設(shè)計性實驗，也往往是按照既定的實驗內(nèi)容進行，忽略真實問題的導(dǎo)向作用，使得學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力得不到提升。學(xué)校實驗室采購的儀器與教材中的儀器型號有所不同，雖然原理相同，但是操作方法會有所差異，學(xué)生操作起來會有難度，覺得課程實用性較低，從而影響了學(xué)習(xí)興趣。分析儀器的構(gòu)造、原理抽象，缺乏實物，而精密儀器的價格昂貴，不能輕易將組件拆解，易導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生距離感，學(xué)生操作儀器的欲望不強。

3 ?課程思政背景下儀器分析課程教學(xué)改進

措施

在新工科和工程認證雙重背景下，儀器分析課程思政工作和相關(guān)教學(xué)改革可從以下幾個方面開展。

3.1 ?注重提升教師隊伍和能力建設(shè)

首先，“其身正，不令則行；其身不正，雖令不從”。教師必須以提高自身品德修養(yǎng)為起點，提高職業(yè)修養(yǎng)、德育知識、思政理論知識，遵守學(xué)術(shù)規(guī)范和科研誠信。習(xí)近平總書記從馬克思主義唯物辯證法的方法論出發(fā)，提出思政課程的要求，要求教師隊伍不斷提高鑄魂育人的能力、水平和實效性，在教學(xué)體系中發(fā)揮強大引導(dǎo)力和引導(dǎo)作用[6]。

其次，鼓勵教師以需求為牽引，以真實問題為導(dǎo)向，依托大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”“挑戰(zhàn)杯”等賽事，提升自身解決真實問題的能力。通過教學(xué)基本功大賽、教師教學(xué)創(chuàng)新大賽，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新教學(xué)方法，貫徹“內(nèi)容—方法—模式”一致性的教學(xué)理念，提升個人的教學(xué)能力。

最后，組建儀器分析課程教學(xué)團隊，使其包含教學(xué)型、科研型和實驗指導(dǎo)教師，讓具備不同專長的教師作為主講，加深理論知識的講解，并將前沿的科研成果融入課程知識的講授中，使科研服務(wù)于教學(xué)，讓教學(xué)引導(dǎo)科研，幫助學(xué)生鞏固夯實基礎(chǔ)知識，拓寬視野。

3.2 ?儀器分析課程教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

調(diào)整傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容順序。儀器分析課程的內(nèi)容整體上分為電化學(xué)、色譜、光譜、質(zhì)譜和核磁共振譜等幾個章節(jié)，這些章節(jié)的相關(guān)性不大，可以按實際內(nèi)容進行講解。而對于光譜部分的內(nèi)容則需要依據(jù)其邏輯性依次介紹，例如發(fā)射光譜是原子或分子吸收了特定的能量后，為了維持自身的穩(wěn)定狀態(tài)而將多余的能量通過發(fā)射釋放出去的過程，因此在光譜的講解過程中應(yīng)優(yōu)先介紹吸收光譜，然后才是發(fā)射光譜的講解。鑒于學(xué)生在前期分析化學(xué)課程中已經(jīng)學(xué)習(xí)了紫外—可見分光光度法的部分知識，依據(jù)“由簡至繁”“承前啟后”的原則，優(yōu)先講解分子光譜法，同時引導(dǎo)學(xué)生對不同章節(jié)中儀器原理和儀器構(gòu)造進行橫向類比，尋找異同點，加深對儀器原理和構(gòu)造的理解。

在綜合設(shè)計實驗和綜合研究型實驗方面，分別以學(xué)生自主提出或教師擬定問題的方式進行實驗開題，鼓勵引導(dǎo)學(xué)生充分利用圖書館藏資料和電子期刊資源，通過查閱相關(guān)資料和外文文獻，自主設(shè)計實驗的初步方案，并與教師一起進行可行性分析，尋找方案的不足與漏洞，完善實驗方案。在教師的全程指導(dǎo)下，實驗小組成員共同操作完成整個實驗。以學(xué)生為主的實驗設(shè)計教學(xué)改變了傳統(tǒng)的實驗?zāi)Ｊ剑ㄟ^“提出問題—驗證想法—完善方案”的實驗設(shè)計過程，避免學(xué)生面對科研問題時手忙腳亂、不知所措，有利于培養(yǎng)學(xué)生自我思考、分析信息和解決問題的能力，同時也提升了學(xué)生的文獻檢索與閱讀能力，實現(xiàn)知識傳授和價值引領(lǐng)的統(tǒng)一。充分利用開放性實驗教學(xué)，以需求為牽引，以問題為導(dǎo)向，鼓勵學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)真實問題，獨立自主地設(shè)計驗證型和研究型實驗，培養(yǎng)學(xué)生的科研意識和創(chuàng)新意識，充分發(fā)揮學(xué)生實驗設(shè)計的能力及對學(xué)科的認知能力，深挖潛能，提升其主觀能動性和動手能力，學(xué)以致用，為之后的就業(yè)或深造奠定堅實的基礎(chǔ)。

3.3 ?儀器分析課程教學(xué)方法的創(chuàng)新

實施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，學(xué)生由過去的被灌輸各種知識變?yōu)樽灾鲗W(xué)習(xí)，采取小組合作模式，給學(xué)生獨立思考的空間和時間，幫助學(xué)生在討論中形成對學(xué)科的認知，培養(yǎng)團隊協(xié)作能力。

首先，充分利用慕課、圖像、視頻等網(wǎng)絡(luò)資源進行教學(xué)，生動形象演示儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，操作過程，刺激學(xué)生的感官認識，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。結(jié)合儀器分析實驗進行教學(xué)，進一步加深學(xué)生對知識點的理解能力，讓學(xué)生靈活運用自己所學(xué)知識解決環(huán)境監(jiān)測中的真實性問題，讓學(xué)生感受該課程的重要性。

其次，結(jié)合一些仿真軟件強化抽象知識的學(xué)習(xí)。虛擬仿真技術(shù)使學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中能夠更直觀地觀察儀器設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)造，更深刻地理解設(shè)備的工作原理，更形象地模擬實驗操作流程，更直觀地觀察實驗現(xiàn)象[7]，是教學(xué)手段的重要補充，極大提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改善了課堂氛圍和教學(xué)效果。

最后，讓廢舊儀器進課堂。儀器分析構(gòu)造的講解通常比較枯燥，原因在于缺少儀器構(gòu)件的實物，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中缺乏直觀的認識，將報廢儀器中的關(guān)鍵構(gòu)件拆卸后用于課堂展示，能夠提升學(xué)生的注意力，加深其對儀器構(gòu)造的理解，強化課堂教學(xué)效果，同時也提高了廢舊儀器的利用率。

3.4 ?課程考核體系的改革

改變傳統(tǒng)的理論知識考試和實驗考查方式，實行多方位立體考核。通過題庫組題的方式，實現(xiàn)教考分離。避免教師為了追求評教分數(shù)，而出現(xiàn)各種不端和違規(guī)行為。單純的閉卷考試缺乏對學(xué)生學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)態(tài)度等各方面的考核，不能及時、客觀、全面地掌握學(xué)生對知識的理解程度。在儀器分析課程中，充分利用雨課堂的隨堂測驗功能，及時動態(tài)了解學(xué)生對隨堂知識中重點和難點的理解與掌握情況。考核分為常規(guī)考核和期末考核兩部分，其中常規(guī)考核主要考核學(xué)生的出勤情況、回答問題情況、課堂學(xué)習(xí)態(tài)度、作業(yè)完成情況等，這部分的成績占最終總成績的40%，期末試卷成績占總成績的60%。此外，實驗考查是學(xué)生對該課程所學(xué)知識應(yīng)用情況的考核，通過綜合設(shè)計實驗和綜合研究型實驗的設(shè)計與實施過程，從文獻檢索、實驗設(shè)計、可行性論證以及實驗實施等方面對學(xué)生的能力進行評價，引導(dǎo)學(xué)生積極主動地把所學(xué)知識應(yīng)用到實踐，使之成為客觀、公正、全面的過程性評價。

4 ?結(jié)束語

隨著時代的發(fā)展，課程教學(xué)與思政教育結(jié)合成為一種必然趨勢。課程思政教育建設(shè)是一項周期長、復(fù)雜度高、體系龐大的工程，需要持續(xù)不斷地發(fā)掘?qū)I(yè)課程中的思政元素，并且將其與儀器分析課堂教學(xué)進行多維度、全方位的融合，明確德育目標(biāo)并設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，更好地落實立德樹人這一根本教育任務(wù)。依據(jù)工科的專業(yè)特點、儀器分析課程的難點以及學(xué)生的學(xué)習(xí)特點，針對課程教學(xué)過程中的問題和不足，從師資隊伍建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化、教學(xué)方法創(chuàng)新以及考核方式改革等方面，進行儀器分析課程的改革與探索。通過組建具有交叉學(xué)科背景的集“教學(xué)—科研—實驗”于一體的教學(xué)團隊，采用多元化的教學(xué)手段與改革考核方式，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源與儀器資源，注重過程性評價，發(fā)揮實驗、實訓(xùn)對教學(xué)內(nèi)容的強化作用，極大提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加快了知識的吸納與積累；提高了學(xué)生文獻檢索、自主學(xué)習(xí)以及團隊協(xié)作的能力，培養(yǎng)了科研意識和創(chuàng)新意識；加強了師生間的互動，教學(xué)質(zhì)量明顯得到提升。

5 ?參考文獻

[1] 何寧，張睿哲，王金華，等.“離散數(shù)學(xué)”課程思政教

育的探索與實踐[J].教育現(xiàn)代化，2021（8）：148-151.

[2] 中共中央辦公廳國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于深化新時代學(xué)

校思想政治理論課改革創(chuàng)新的若干意見》[J].中華人民

共和國教育部公報，2019（9）：2-7.

[3] 李維揚.教師視域下高校推進“課程思政”改革探析

[J].北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2021（2）：57-60.

[4] 李巧茹，曾杰麗.高校思政課教學(xué)改革探究：基于廣西

高校思政課教學(xué)現(xiàn)狀的問卷調(diào)查分析[J].教育觀察，

2016（5）：81-83，123.

[5] 張明進.高校思政課教學(xué)改革存在的問題及對策探討

[J].學(xué)理論，2017（5）：212-214.

[6] 高仕謙，吳友誼，沈曉芳，等.環(huán)境工程專業(yè)的“課程

思政”教學(xué)改革實踐：以《現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測技術(shù)》為例[J].

教育現(xiàn)代化，2020，7（46）：74-77.

[7] 張志強.《儀器分析》教學(xué)改革探究[J].現(xiàn)代農(nóng)村科技，

2019（4）：71-72.