“雙創(chuàng)”背景下基于OBE 理念的儀器分析課程教學(xué)改革

屈賀冪

（南寧師范大學(xué) 化學(xué)與材料學(xué)院，廣西南寧 530100）

“雙創(chuàng)”即“大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新”?！半p創(chuàng)”教育是高校旨在培養(yǎng)具有自主創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素質(zhì)和開(kāi)創(chuàng)性品質(zhì)人才的教育，對(duì)促進(jìn)我國(guó)就業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。2021 年10 月，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步支持大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》，提出：“深化高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革，健全課堂教學(xué)、自主學(xué)習(xí)、結(jié)合實(shí)踐、指導(dǎo)幫扶、文化引領(lǐng)融為一體的高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系，增強(qiáng)大學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)意識(shí)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力?！盵1]以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)為導(dǎo)向的新型人才培養(yǎng)模式要求專業(yè)課程和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育有機(jī)融合。由于我國(guó)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育起步相對(duì)較晚，當(dāng)前專業(yè)人才培養(yǎng)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)課程教學(xué)的有機(jī)結(jié)合，影響了“雙創(chuàng)”教育質(zhì)量。

1 儀器分析課程教學(xué)現(xiàn)狀與問(wèn)題分析

1.1 儀器分析課程介紹

儀器分析方法已經(jīng)成為科學(xué)研究和生產(chǎn)生活中解決分析化學(xué)問(wèn)題的主要途徑，熟練掌握多種儀器分析手段并創(chuàng)新分析方法是化學(xué)工作者必不可少的技能。儀器分析課程是化學(xué)類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，其以解決復(fù)雜分析化學(xué)問(wèn)題為導(dǎo)向，融合化學(xué)、光學(xué)、機(jī)械、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科內(nèi)容，是化學(xué)及相關(guān)專業(yè)實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)及達(dá)成畢業(yè)要求的重要支撐。儀器分析課程一般在大二下學(xué)期或者大三上學(xué)期開(kāi)設(shè)，課程內(nèi)容分為理論部分與實(shí)驗(yàn)部分，課程學(xué)時(shí)通常為96 學(xué)時(shí)。儀器分析課程的理論部分內(nèi)容主要有十二章[2]：第一章，儀器分析導(dǎo)論；第二章，光學(xué)分析法導(dǎo)論；第三章，原子發(fā)射光譜法；第四章，原子吸收與原子熒光光譜法；第五章，分子發(fā)光分析法；第六章，紫外可見(jiàn)吸收光譜法；第七章，紅外光譜法和拉曼光譜法；第八章，核磁共振波譜法；第九章，質(zhì)譜分析法；第十章，電化學(xué)分析法；第十一章，色譜分析法；第十二章，其他儀器分析法。為了促進(jìn)儀器分析專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的有機(jī)融合，各高校教研組開(kāi)展了互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)[3-4]、線上線下混合教學(xué)[5]、科教融合教學(xué)[6]、BOPPPS 教學(xué)[7]、項(xiàng)目教學(xué)[8]及OBE 理念教學(xué)[9]等教學(xué)方式改革。本文基于OBE 理念，開(kāi)展了儀器分析課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法方面的改革，探討創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)課程教學(xué)有機(jī)融合的有效途徑。

1.2 教學(xué)現(xiàn)狀與問(wèn)題分析

本文通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查、師生座談、畢業(yè)設(shè)計(jì)反饋等途徑，對(duì)課程教學(xué)的質(zhì)量進(jìn)行了調(diào)研。調(diào)研結(jié)果表明，以教師講授為主的儀器分析課程理論教學(xué)和以儀器操作為主的實(shí)驗(yàn)教學(xué)未能有效培養(yǎng)學(xué)生在分析化學(xué)方面的創(chuàng)新能力，多數(shù)學(xué)生尚未熟練掌握多種儀器分析方法，未了解儀器分析方法創(chuàng)新的途徑。同時(shí)，現(xiàn)有儀器分析的課程內(nèi)容、課程目標(biāo)、教學(xué)方法、評(píng)價(jià)手段已難以滿足創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略下國(guó)家和行業(yè)對(duì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的要求。儀器分析課程教學(xué)結(jié)合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育存在的問(wèn)題主要有如下幾點(diǎn)：

（1）教學(xué)內(nèi)容與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)有效銜接和融合不足。

一方面，基本原理和基礎(chǔ)概念是儀器分析課程教學(xué)的重點(diǎn)，也是創(chuàng)新的起點(diǎn)和基礎(chǔ)；另一方面，掌握科學(xué)前沿和產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，了解行業(yè)存在的問(wèn)題，是創(chuàng)新的關(guān)鍵。儀器分析教材內(nèi)容和教師教學(xué)的思路通常為根據(jù)儀器的分類，依次介紹光學(xué)分析法、電學(xué)分析法、色譜分析法、質(zhì)譜分析法等，側(cè)重于講授基礎(chǔ)概念和基本原理，缺少創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)所需的前沿知識(shí)。另外，教學(xué)內(nèi)容側(cè)重于介紹專業(yè)理論知識(shí)與操作技能，缺少創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教學(xué)素材，教師在教學(xué)過(guò)程中難以對(duì)儀器分析專業(yè)領(lǐng)域中創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)成功和失敗的案例進(jìn)行深入分析。

（2）缺少對(duì)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力評(píng)價(jià)的方法。

2022 年，南寧師范大學(xué)儀器分析課程的評(píng)價(jià)采用期末閉卷考核結(jié)合平時(shí)成績(jī)的方式。期末閉卷考核占總成績(jī)的60%，側(cè)重考查學(xué)生對(duì)教學(xué)大綱中知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。平時(shí)成績(jī)占總成績(jī)的40%，包括隨堂考試成績(jī)、課程參與度、課后作業(yè)成績(jī)等。考核的總成績(jī)僅能部分反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，例如，選擇題、問(wèn)答題、填空題、判斷題可以評(píng)價(jià)學(xué)生知識(shí)記憶、一般理解和判斷能力；分析題、計(jì)算題、應(yīng)用題、設(shè)計(jì)題能夠評(píng)價(jià)學(xué)生理解能力、歸納推理能力、組織和表達(dá)能力。但是，試卷考核和平時(shí)成績(jī)結(jié)合的考核形式無(wú)法評(píng)價(jià)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)并創(chuàng)新的能力。

（3）課程培養(yǎng)目標(biāo)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)之間的聯(lián)系不緊密。

2015 年5 月，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實(shí)施意見(jiàn)》，提出：“健全創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育課程體系，各高校要根據(jù)人才培養(yǎng)定位和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育目標(biāo)要求，促進(jìn)專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育有機(jī)融合。”[10]2021 年，儀器分析課程的能力培養(yǎng)目標(biāo)為：學(xué)生通過(guò)對(duì)各種儀器分析方法的學(xué)習(xí)，掌握常用的儀器分析方法原理和應(yīng)用，具備運(yùn)用適宜的研究與測(cè)試方法或措施解決實(shí)際問(wèn)題的能力。由于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育實(shí)踐中沒(méi)有對(duì)培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行細(xì)化，導(dǎo)致現(xiàn)階段專業(yè)課程培養(yǎng)目標(biāo)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育培養(yǎng)目標(biāo)聯(lián)系不緊密，也進(jìn)一步導(dǎo)致了專業(yè)課程未能有效支撐本科生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，有必要基于專業(yè)課程特色確定相關(guān)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)目標(biāo)，加強(qiáng)專業(yè)課程培養(yǎng)目標(biāo)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育培養(yǎng)目標(biāo)之間的聯(lián)系。

2 儀器分析課程教學(xué)改革實(shí)踐

2.1 OBE 教育理論概述

OBE（Outcome-Based Education，OBE）常被翻譯為成果導(dǎo)向教育或者目標(biāo)導(dǎo)向教育[11-12]。OBE教育理念由三要素構(gòu)成：（1）學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向；（2）以學(xué)生為中心；（3）持續(xù)改進(jìn)。在OBE 教育理念下，教師應(yīng)從學(xué)生畢業(yè)時(shí)應(yīng)達(dá)到的能力和水平反向設(shè)計(jì)培養(yǎng)方案，尋求有效達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)的教學(xué)支撐，在教學(xué)過(guò)程中對(duì)學(xué)生成長(zhǎng)情況進(jìn)行有效評(píng)價(jià)，并根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果持續(xù)改進(jìn)教學(xué)過(guò)程[13-14]。以儀器分析課程為例（見(jiàn)圖1），儀器分析課程內(nèi)容、教師團(tuán)隊(duì)、教學(xué)條件屬于教學(xué)支撐；儀器分析課程目標(biāo)應(yīng)該契合學(xué)校和專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，教學(xué)實(shí)踐中可以采用考試成績(jī)分析、問(wèn)卷調(diào)查分析、評(píng)分表分析、平時(shí)考查記錄等措施對(duì)課程目標(biāo)達(dá)成度進(jìn)行評(píng)價(jià)，并根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果持續(xù)改進(jìn)課程教學(xué)，從而建立有效的課程質(zhì)量監(jiān)控與反饋機(jī)制。

圖1 基于OBE 理念的儀器分析課程教學(xué)模式

2.2 基于OBE 理念的課程教學(xué)與“雙創(chuàng)”教育的融合路徑

2.2.1 結(jié)合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)確定課程目標(biāo)

在OBE 教育理念下，課程目標(biāo)的制定應(yīng)從學(xué)校人才培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)特質(zhì)出發(fā)，由課程負(fù)責(zé)人根據(jù)畢業(yè)要求制定課程目標(biāo)[15]。南寧師范大學(xué)的人才培養(yǎng)目標(biāo)是：以立德樹(shù)人為根本任務(wù)，著力提高學(xué)生社會(huì)責(zé)任感、開(kāi)拓進(jìn)取精神和創(chuàng)新實(shí)踐能力，培養(yǎng)具有“德才并育，知行合一”優(yōu)秀品質(zhì)，德智體美勞全面發(fā)展的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人。培養(yǎng)目標(biāo)中明確了畢業(yè)學(xué)生應(yīng)具有創(chuàng)新實(shí)踐能力。應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)為：面向化學(xué)、化工、新能源、新材料等化學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神，具備先進(jìn)科學(xué)理念、寬厚扎實(shí)的化學(xué)基礎(chǔ)、突出的實(shí)踐能力，能在化學(xué)及應(yīng)用化學(xué)、化學(xué)相關(guān)交叉學(xué)科領(lǐng)域獨(dú)立地、創(chuàng)造性地開(kāi)展技術(shù)創(chuàng)新及管理工作的高層次應(yīng)用人才。

為了在儀器分析教學(xué)過(guò)程中有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，教師圍繞學(xué)校人才培養(yǎng)目標(biāo)和應(yīng)用化學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，調(diào)整了儀器分析課程的課程目標(biāo)，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的知識(shí)與儀器分析的知識(shí)有機(jī)融合。例如，第九章質(zhì)譜分析法，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容、應(yīng)用化學(xué)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)的要求，設(shè)置了新的課程目標(biāo)。與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培養(yǎng)相關(guān)的目標(biāo)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面是過(guò)程與方法目標(biāo)，另一方面是情感態(tài)度和價(jià)值觀目標(biāo)。過(guò)程與方法目標(biāo)為：讓學(xué)生體驗(yàn)分析科學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)創(chuàng)新過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用批判性思維思考和分析科學(xué)證據(jù)和論點(diǎn)。情感態(tài)度和價(jià)值觀目標(biāo)為：引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到興趣在研究工作中的重要性，使學(xué)生認(rèn)識(shí)質(zhì)譜在定性定量分析中的重要作用，發(fā)現(xiàn)其理論價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。

2.2.2 針對(duì)新的課程目標(biāo)改進(jìn)教學(xué)支撐條件

為了支撐課程目標(biāo)的達(dá)成，教學(xué)實(shí)踐中需要改進(jìn)支撐條件，這些支撐條件既有客觀條件也有主觀條件?？陀^條件主要指：教學(xué)空間、教學(xué)器材、實(shí)驗(yàn)用具、教師規(guī)模等；主觀條件主要指：學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、學(xué)生的學(xué)習(xí)方法、教師的教學(xué)理念、教師的教學(xué)方法等。比如，在教學(xué)過(guò)程中，教師改善了教學(xué)方法，設(shè)計(jì)了以大學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的儀器分析課程的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。教學(xué)設(shè)計(jì)如表1 所示。教師課前精心設(shè)計(jì)以創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力為培養(yǎng)目標(biāo)的課程任務(wù)，學(xué)生通過(guò)完成任務(wù)，搜索問(wèn)題素材、問(wèn)題數(shù)據(jù)，探索完成任務(wù)的方案，體驗(yàn)創(chuàng)新的過(guò)程。翻轉(zhuǎn)課堂課程任務(wù)的設(shè)計(jì)結(jié)合現(xiàn)有教材內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生了解學(xué)科前沿，挖掘儀器分析課程相關(guān)的優(yōu)秀創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)案例。教師依據(jù)科學(xué)創(chuàng)新的過(guò)程（發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析整理信息并提出假設(shè)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)、分析整理數(shù)據(jù)并得出結(jié)論）設(shè)計(jì)翻轉(zhuǎn)課堂。在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中，教師首先提出科學(xué)問(wèn)題，如：如何用質(zhì)譜法準(zhǔn)確地定性定量分析頭發(fā)中微量違禁化合物？如何使用質(zhì)譜構(gòu)建電子鼻實(shí)現(xiàn)呼出氣中惡性腫瘤生物標(biāo)記物的檢測(cè)？并將其作為課程任務(wù)布置給學(xué)生。學(xué)生則在教師引導(dǎo)下搜集整理信息并提出實(shí)驗(yàn)方案，講解實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行批判性思考。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法改進(jìn)了傳統(tǒng)課堂固化教學(xué)模式，學(xué)生具有學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。教師通過(guò)開(kāi)展翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，有效提高了學(xué)生創(chuàng)新能力，增強(qiáng)了創(chuàng)新意識(shí)。課后的問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果也顯示，大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)有利于培養(yǎng)自身的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識(shí)。

表1 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

2.2.3 完善課程目標(biāo)達(dá)成評(píng)價(jià)方法并持續(xù)改進(jìn)

在專業(yè)認(rèn)證以及OBE 教學(xué)理念下，課程目標(biāo)達(dá)成度可以衡量教學(xué)效果與評(píng)價(jià)課程質(zhì)量，達(dá)成度的高低一定程度上反映了學(xué)生群體知識(shí)掌握的情況。課程目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)結(jié)果既是進(jìn)行畢業(yè)要求達(dá)成度評(píng)價(jià)的重要依據(jù)，也是對(duì)教學(xué)過(guò)程持續(xù)改進(jìn)的重要憑證[16-17]。教師改進(jìn)了課程目標(biāo)度達(dá)成評(píng)價(jià)方法，具體見(jiàn)表2 的課程評(píng)價(jià)方式。采用閉卷考試和課程作業(yè)來(lái)直接評(píng)價(jià)知識(shí)和技能方面的課程目標(biāo)，比如：在試卷中設(shè)置填空、選擇等題型來(lái)考查學(xué)生對(duì)質(zhì)譜儀的基本部件和構(gòu)成的掌握程度。采用課堂展示和問(wèn)卷調(diào)查等方式，間接評(píng)價(jià)創(chuàng)新能力培養(yǎng)過(guò)程與方法、情感和價(jià)值觀等方面課程目標(biāo)的的達(dá)成度。教師調(diào)查學(xué)生對(duì)“興趣是科學(xué)創(chuàng)新中最重要的動(dòng)力之一”“質(zhì)譜研究在現(xiàn)代生產(chǎn)生活中具有重要的理論價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值”等觀點(diǎn)的認(rèn)同程度。通過(guò)直接與間接相結(jié)合、教師與學(xué)生評(píng)價(jià)相結(jié)合、他人評(píng)價(jià)與自我評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式，完善課程目標(biāo)達(dá)成評(píng)價(jià)方法。課后的問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果也表明大多數(shù)學(xué)生對(duì)該綜合評(píng)價(jià)方式感到滿意。

表2 課程評(píng)價(jià)方式及分?jǐn)?shù)占比

3 結(jié)語(yǔ)

儀器分析課程是化學(xué)、化學(xué)工程與工藝、制藥工程、環(huán)境工程、能源化學(xué)工程等近化學(xué)類專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程。本文根據(jù)OBE 的教學(xué)理念，結(jié)合學(xué)校人才定位以及專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)，確定了新的課程目標(biāo)。針對(duì)新的課程目標(biāo)，教師改進(jìn)教學(xué)支撐條件，如采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法促進(jìn)“過(guò)程與方法目標(biāo)”和“情感態(tài)度和價(jià)值觀”課程目標(biāo)的達(dá)成。針對(duì)課程目標(biāo)達(dá)成度，教師改進(jìn)了評(píng)價(jià)方法，如針對(duì)創(chuàng)新能力培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成采用問(wèn)卷調(diào)查法，分析“過(guò)程與方法目標(biāo)”和“情感態(tài)度和價(jià)值觀目標(biāo)”的達(dá)成情況。通過(guò)教學(xué)改革，有力推動(dòng)了儀器分析課程教學(xué)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的有效連接與有機(jī)融合，學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)顯著增強(qiáng)，創(chuàng)新能力顯著提升。具體表現(xiàn)在：（1）學(xué)生評(píng)價(jià)自身創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識(shí)顯著增強(qiáng)；（2）課堂氣氛活躍，學(xué)生能積極思考并提出創(chuàng)新性的觀點(diǎn)；（3）基于興趣報(bào)考研究生的學(xué)生比例大幅度提高。