“雙創”背景下基于OBE 理念的儀器分析課程教學改革

屈賀冪

（南寧師范大學 化學與材料學院，廣西南寧 530100）

“雙創”即“大眾創業、萬眾創新”。“雙創”教育是高校旨在培養具有自主創新創業素質和開創性品質人才的教育，對促進我國就業結構優化、推動經濟社會高質量發展具有重要意義。2021 年10 月，國務院辦公廳印發《關于進一步支持大學生創新創業的指導意見》，提出：“深化高校創新創業教育改革，健全課堂教學、自主學習、結合實踐、指導幫扶、文化引領融為一體的高校創新創業教育體系，增強大學生的創新精神、創業意識和創新創業能力。”[1]以創新創業為導向的新型人才培養模式要求專業課程和創新創業教育有機融合。由于我國創新創業教育起步相對較晚，當前專業人才培養沒有實現創新創業教育與專業課程教學的有機結合，影響了“雙創”教育質量。

1 儀器分析課程教學現狀與問題分析

1.1 儀器分析課程介紹

儀器分析方法已經成為科學研究和生產生活中解決分析化學問題的主要途徑，熟練掌握多種儀器分析手段并創新分析方法是化學工作者必不可少的技能。儀器分析課程是化學類專業的基礎課程，其以解決復雜分析化學問題為導向，融合化學、光學、機械、計算機等多學科內容，是化學及相關專業實現培養目標及達成畢業要求的重要支撐。儀器分析課程一般在大二下學期或者大三上學期開設，課程內容分為理論部分與實驗部分，課程學時通常為96 學時。儀器分析課程的理論部分內容主要有十二章[2]：第一章，儀器分析導論；第二章，光學分析法導論；第三章，原子發射光譜法；第四章，原子吸收與原子熒光光譜法；第五章，分子發光分析法；第六章，紫外可見吸收光譜法；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，質譜分析法；第十章，電化學分析法；第十一章，色譜分析法；第十二章，其他儀器分析法。為了促進儀器分析專業教育與創新創業教育的有機融合，各高校教研組開展了互聯網絡教學[3-4]、線上線下混合教學[5]、科教融合教學[6]、BOPPPS 教學[7]、項目教學[8]及OBE 理念教學[9]等教學方式改革。本文基于OBE 理念，開展了儀器分析課程教學內容、教學目標、教學方法方面的改革，探討創新創業教育與專業課程教學有機融合的有效途徑。

1.2 教學現狀與問題分析

本文通過問卷調查、師生座談、畢業設計反饋等途徑，對課程教學的質量進行了調研。調研結果表明，以教師講授為主的儀器分析課程理論教學和以儀器操作為主的實驗教學未能有效培養學生在分析化學方面的創新能力，多數學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新的途徑。同時，現有儀器分析的課程內容、課程目標、教學方法、評價手段已難以滿足創新驅動發展戰略下國家和行業對創新人才培養的要求。儀器分析課程教學結合創新創業教育存在的問題主要有如下幾點：

（1）教學內容與創新創業能力培養有效銜接和融合不足。

一方面，基本原理和基礎概念是儀器分析課程教學的重點，也是創新的起點和基礎；另一方面，掌握科學前沿和產業現狀，了解行業存在的問題，是創新的關鍵。儀器分析教材內容和教師教學的思路通常為根據儀器的分類，依次介紹光學分析法、電學分析法、色譜分析法、質譜分析法等，側重于講授基礎概念和基本原理，缺少創新和創業所需的前沿知識。另外，教學內容側重于介紹專業理論知識與操作技能，缺少創新創業教學素材，教師在教學過程中難以對儀器分析專業領域中創新創業成功和失敗的案例進行深入分析。

（2）缺少對創新意識和創新創業能力評價的方法。

2022 年，南寧師范大學儀器分析課程的評價采用期末閉卷考核結合平時成績的方式。期末閉卷考核占總成績的60%，側重考查學生對教學大綱中知識點的掌握程度。平時成績占總成績的40%，包括隨堂考試成績、課程參與度、課后作業成績等。考核的總成績僅能部分反映學生的學習情況，例如，選擇題、問答題、填空題、判斷題可以評價學生知識記憶、一般理解和判斷能力；分析題、計算題、應用題、設計題能夠評價學生理解能力、歸納推理能力、組織和表達能力。但是，試卷考核和平時成績結合的考核形式無法評價學生運用知識并創新的能力。

（3）課程培養目標與創新創業人才培養目標之間的聯系不緊密。

2015 年5 月，國務院辦公廳印發《關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》，提出：“健全創新創業教育課程體系，各高校要根據人才培養定位和創新創業教育目標要求，促進專業教育與創新創業教育有機融合。”[10]2021 年，儀器分析課程的能力培養目標為：學生通過對各種儀器分析方法的學習，掌握常用的儀器分析方法原理和應用，具備運用適宜的研究與測試方法或措施解決實際問題的能力。由于創新創業教育實踐中沒有對培養目標進行細化，導致現階段專業課程培養目標與創新創業教育培養目標聯系不緊密，也進一步導致了專業課程未能有效支撐本科生創新意識和創新能力的培養。因此，有必要基于專業課程特色確定相關的創新創業能力培養目標，加強專業課程培養目標與創新創業教育培養目標之間的聯系。

2 儀器分析課程教學改革實踐

2.1 OBE 教育理論概述

OBE（Outcome-Based Education，OBE）常被翻譯為成果導向教育或者目標導向教育[11-12]。OBE教育理念由三要素構成：（1）學習成果為導向；（2）以學生為中心；（3）持續改進。在OBE 教育理念下，教師應從學生畢業時應達到的能力和水平反向設計培養方案，尋求有效達到培養目標的教學支撐，在教學過程中對學生成長情況進行有效評價，并根據評價結果持續改進教學過程[13-14]。以儀器分析課程為例（見圖1），儀器分析課程內容、教師團隊、教學條件屬于教學支撐；儀器分析課程目標應該契合學校和專業的培養目標，教學實踐中可以采用考試成績分析、問卷調查分析、評分表分析、平時考查記錄等措施對課程目標達成度進行評價，并根據評價結果持續改進課程教學，從而建立有效的課程質量監控與反饋機制。

圖1 基于OBE 理念的儀器分析課程教學模式

2.2 基于OBE 理念的課程教學與“雙創”教育的融合路徑

2.2.1 結合創新創業能力培養確定課程目標

在OBE 教育理念下，課程目標的制定應從學校人才培養目標和專業特質出發，由課程負責人根據畢業要求制定課程目標[15]。南寧師范大學的人才培養目標是：以立德樹人為根本任務，著力提高學生社會責任感、開拓進取精神和創新實踐能力，培養具有“德才并育，知行合一”優秀品質，德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人。培養目標中明確了畢業學生應具有創新實踐能力。應用化學專業的培養目標為：面向化學、化工、新能源、新材料等化學相關領域的國家重大戰略需求，培養具有創新精神，具備先進科學理念、寬厚扎實的化學基礎、突出的實踐能力，能在化學及應用化學、化學相關交叉學科領域獨立地、創造性地開展技術創新及管理工作的高層次應用人才。

為了在儀器分析教學過程中有效培養學生的創新實踐能力，教師圍繞學校人才培養目標和應用化學專業人才培養目標，調整了儀器分析課程的課程目標，將創新創業的知識與儀器分析的知識有機融合。例如，第九章質譜分析法，結合教學內容、應用化學專業培養目標及創新創業能力培養的要求，設置了新的課程目標。與創新創業培養相關的目標主要體現在兩個方面：一方面是過程與方法目標，另一方面是情感態度和價值觀目標。過程與方法目標為：讓學生體驗分析科學領域的科學創新過程，引導學生運用批判性思維思考和分析科學證據和論點。情感態度和價值觀目標為：引導學生認識到興趣在研究工作中的重要性，使學生認識質譜在定性定量分析中的重要作用，發現其理論價值和應用價值。

2.2.2 針對新的課程目標改進教學支撐條件

為了支撐課程目標的達成，教學實踐中需要改進支撐條件，這些支撐條件既有客觀條件也有主觀條件。客觀條件主要指：教學空間、教學器材、實驗用具、教師規模等；主觀條件主要指：學生的學習動機、學生的學習方法、教師的教學理念、教師的教學方法等。比如，在教學過程中，教師改善了教學方法，設計了以大學生創新精神和創新能力培養為導向的儀器分析課程的翻轉課堂教學。教學設計如表1 所示。教師課前精心設計以創新精神和創新能力為培養目標的課程任務，學生通過完成任務，搜索問題素材、問題數據，探索完成任務的方案，體驗創新的過程。翻轉課堂課程任務的設計結合現有教材內容，引導學生了解學科前沿，挖掘儀器分析課程相關的優秀創新創業案例。教師依據科學創新的過程（發現問題、分析整理信息并提出假設、實驗驗證假設、分析整理數據并得出結論）設計翻轉課堂。在翻轉課堂教學中，教師首先提出科學問題，如：如何用質譜法準確地定性定量分析頭發中微量違禁化合物？如何使用質譜構建電子鼻實現呼出氣中惡性腫瘤生物標記物的檢測？并將其作為課程任務布置給學生。學生則在教師引導下搜集整理信息并提出實驗方案，講解實驗方案，進行批判性思考。翻轉課堂教學法改進了傳統課堂固化教學模式，學生具有學習的主動性。教師通過開展翻轉課堂教學，有效提高了學生創新能力，增強了創新意識。課后的問卷調查結果也顯示，大多數學生認為翻轉課堂的教學設計有利于培養自身的創新能力和創新意識。

表1 翻轉課堂教學設計

2.2.3 完善課程目標達成評價方法并持續改進

在專業認證以及OBE 教學理念下，課程目標達成度可以衡量教學效果與評價課程質量，達成度的高低一定程度上反映了學生群體知識掌握的情況。課程目標達成度評價結果既是進行畢業要求達成度評價的重要依據，也是對教學過程持續改進的重要憑證[16-17]。教師改進了課程目標度達成評價方法，具體見表2 的課程評價方式。采用閉卷考試和課程作業來直接評價知識和技能方面的課程目標，比如：在試卷中設置填空、選擇等題型來考查學生對質譜儀的基本部件和構成的掌握程度。采用課堂展示和問卷調查等方式，間接評價創新能力培養過程與方法、情感和價值觀等方面課程目標的的達成度。教師調查學生對“興趣是科學創新中最重要的動力之一”“質譜研究在現代生產生活中具有重要的理論價值和應用價值”等觀點的認同程度。通過直接與間接相結合、教師與學生評價相結合、他人評價與自我評價相結合的方式，完善課程目標達成評價方法。課后的問卷調查結果也表明大多數學生對該綜合評價方式感到滿意。

表2 課程評價方式及分數占比

3 結語

儀器分析課程是化學、化學工程與工藝、制藥工程、環境工程、能源化學工程等近化學類專業的重要基礎課程。本文根據OBE 的教學理念，結合學校人才定位以及專業培養目標，結合創新創業能力培養，確定了新的課程目標。針對新的課程目標，教師改進教學支撐條件，如采用翻轉課堂教學方法促進“過程與方法目標”和“情感態度和價值觀”課程目標的達成。針對課程目標達成度，教師改進了評價方法，如針對創新能力培養目標達成采用問卷調查法，分析“過程與方法目標”和“情感態度和價值觀目標”的達成情況。通過教學改革，有力推動了儀器分析課程教學與創新創業教育的有效連接與有機融合，學生創新意識顯著增強，創新能力顯著提升。具體表現在：（1）學生評價自身創新能力和創新意識顯著增強；（2）課堂氣氛活躍，學生能積極思考并提出創新性的觀點；（3）基于興趣報考研究生的學生比例大幅度提高。