現代儀器分析教學方法與課程內容設置探索

葛佳 陳玉汝

［摘 要］ 現代儀器分析是一門集化學、物理、生物、數學等多學科為一體的綜合性學科，需要學生從基本的測試數據中獲取有價值的信息，最終解決問題。該課程所涉及的分析方法主要是針對光、電、磁、熱等物理和化學特性展開結構、組成、表征測量與分析。現代儀器分析課程對于大學多個專業的學生有著十分重要的應用價值。通過對現代儀器分析課程進行探討，分析現代儀器分析課程開展現狀，從教學方式與課程內容兩個方向進行調整，利用科學的改革提升策略使現代儀器分析教學質量獲得提升。

［關鍵詞］ 現代儀器分析；教學方式；課程內容

［基金項目］ 2022年度鄭州大學校級教育教學改革研究與實踐項目“現代儀器分析教學方式與課程內容設置探索”（2022ZZUJG168）

［作者簡介］ 葛 佳（1983—），男，河南汝州人，博士，鄭州大學化學學院副教授，主要從事分析化學與儀器分析理論研究；陳玉汝（1988—），女，河南鄭州人，學士，河南省公平競爭審查事務中心工程師，主要從事大數據分析、云計算等研究。

［中圖分類號］ G642.0；O657-4［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2023）29-0121-04 ［收稿日期］ 2022-09-27

現代儀器分析是一門多學科交叉的應用性基礎課程，這一學科目前在諸多領域都有極高的應用價值。在化學和材料專業教學過程中，現代儀器分析更是幫助學生獲得職業技能與專業素養的主干課程。基于傳統教學模式中教學方式不夠深入、教學內容不夠全面等問題應進行系統性的改革創新，以適應現代教育發展為目標，展開科學的教學規劃，提高教學內容的影響力和教學方法的滲透力，使學生在現代儀器分析課程學習過程中能夠獲得良好的應用能力與創新能力，培養更多有利于促進現代社會發展的高水準人才。

一、現代儀器分析課程教學現狀分析

隨著我國經濟及科學技術的健康發展，現代科學儀器在各領域都得到了廣泛應用，現代科學儀器是檢測功能也正在向精確高效的方向發展。在現代人才培養體系中面對社會及科學技術的持續進步，如何能夠培養高水準創新型人才成為各大高校關注的重點。這門課程更新速度較快，課程內容會跟隨社會發展不斷擴充和更改。由于現代儀器分析的發展逐漸趨向于聯用化，以促進各種儀器設備能夠應用在多個領域，所以課程內容也更加廣泛，如熒光分析法已經逐漸演變為常規的熒光分析法、同步熒光分析法、三維熒光光譜分析法、時間分辨和相分辨熒光分析法、熒光偏振測定、低溫熒光分析法、固體表面熒光分析法、動力學熒光分析法、空間分辨熒光分析技術、單分子熒光檢測、熒光免疫分析法和導數熒光分析法多個分支。這也就意味著現代儀器分析教學所涉及的范圍和內容更加廣泛，對教師的教學工作提出了更加嚴格的要求。教師在教學過程中不能單一側重某方面的技術教學，而應該將更多的新技術、新方法和新儀器全部納入教學環節當中，在系統性講授知識的同時，讓學生了解現代儀器分析技術的發展，最終有效提高教學質量，塑造學生的專業能力和技術修養［1］。

當前的現代儀器分析教學正處于教學改革的重要時期，教學重點是讓學生掌握分析儀器的使用方法及應用范圍，培養學生的科研水準和技術素養。但是在課程方法和課程內容方面并沒有突出本課程的特色，如教學方法缺乏創新，仍舊停留于講授式教學和“灌輸式”教學，沒有啟發學生的探索能力和技術修養。教學內容較為陳舊，沒有強調現代儀器分析教學的科學性和前沿性，使得學生難以主動學習，缺乏良好的自主學習意識和學習思維。再加上大部分學生在校期間缺乏接觸大型分析儀器的機會，對各種儀器的認識和使用基礎十分薄弱，難以取得理想的教學成果。

二、現代儀器分析教學方式創新調整策略

現代儀器分析教學傳統的教學方法方面主要以講解式教學和“灌輸式”教學為主，其目的是讓學生掌握足夠全面知識基礎，同時輔助學生進行實踐。但是這種教學方法并不符合現代教學要求，大部分學生缺乏學習積極性與自主性，因此必須對現代儀器分析教學方式進行創新調整，以適應現代教育事業改革、提升學生學習意識為方向，打造全方位一體化的高效教學模式，最終提高教學質量。基于傳統教學模式中存在的不足，及現代教學改革契機，可主要通過以下幾個途徑進行創新調整。

（一）多教師協同授課，強化理論與實踐教學基礎

隨著現代科學技術的發展，現代分析儀器眾多，內容復雜，為了保障教學質量，教師必須具備全面充實的理論和實踐經驗，然而在教學過程中一名教師很難對所有現代儀器設備及課程內容教學方式有系統性的認識。受教師個人研究領域所限，容易導致教學內容不全面，影響教學質量。為解決這一問題，在教學過程中可由多名專業教師同堂授課，可由現代儀器分析領域的專業教師與一線教師組成專業教學團隊，由一線教師講解基礎性知識，專業教師對課程內容進行補充。使現代儀器分析教學能夠做到深入淺出，有效提高教學質量［2］。也可由一線教師與行業精英共同組成教學團隊。由一線教師講解基礎知識，行業精英介紹現代儀器分析在各領域中的應用現狀及應用方法，強調知識理論教學與實踐技能教學有機融合，使得教學過程更加生動翔實，促使有關領域的熱點深入課堂教學，提高教學效率和學生學習熱情。

（二）學生自主授課，提高學生專業能力

在傳統的教學模式中主要是以教師為主體進行課程講解。教師把握了課堂教學的主導權，使得學生在課堂中缺乏主體性和自主性，也限制了學生的學習意識和學習思維。在此背景下基于現代教學改革的實際要求，應以提高學生的主體地位為目標進行教學方法創新。比如讓學生成為課堂教學的主體，參與到課堂授課過程當中。在課程規劃時，教師可將課程內容進行劃分，如將熒光分析法分為不同主題教學項目，將學生分為小組，自主選擇感興趣的主題教學項目進行研究，以小組為單位制作授課課件，教師進行指導與修改，最后在課堂上進行授課。學生完成授課之后，由教師進行點評，并在學生授課的基礎上進行補充，使學生對學習內容的理解更加透徹。此過程不僅能夠強調學生的主體地位，讓學生參與整個知識的學習過程，啟發其學習思維，培養其學習能力；也有利于促進生生互動與師生互動，使課堂教學更加生動有趣，讓學生在授課的同時獲得良好的語言表達能力與溝通交流能力。

（三）落實現代雙語教學，促進學生國際化發展

隨著經濟全球化發展，在現代儀器分析領域也有共同的研究項目，因此在教學過程中培養學生的跨國交互能力是當前高等教育強調的重點教學目標。現在儀器分析教學應構建雙語教學模式，培養學生的專業外語知識和交互能力，讓學生成為有利于促進國家現代化、國際化發展的專業人才。如在教學過程中可采用雙師同堂教學，由專業英語教師和現代儀器分析一線教師共同組成教學團隊。一線教師講解現代儀器分析的基礎知識，專業英語教師對教學內容進行翻譯補充，構建良好的國際化學習環境。在課程設計時也需要建立良好的雙語教學氛圍。在課堂中可幫助學生閱讀最新的科研進展和英文研究論文，讓學生站在國際一線專業科研人員的視角了解現代儀器分析相關知識的應用范圍和應用現狀，進一步強化學生的專業素養。

（四）開展觀摩實驗教學，提高學生實踐操作能力

現代儀器分析是一門實踐性極強的學科，在教學過程中應重點培養學生的實踐操作能力，讓學生學會正確的儀器使用方法。這就需要教師將理論教學與實踐教學有機結合，營造良好的學習環境，促進學生在學習中能夠以理論帶動實踐，以實踐強化理論。在理論教學過程中，首先應基于行業發展現狀及現代儀器分析技術的應用現狀設置相應的理論課程，幫助學生在實踐之前掌握扎實的理論基礎，強化理論知識的導向性和指導性功能。其次，可以組織學生進行校內觀摩實驗教學，利用學校擁有的儀器組織學生進行觀摩實驗，由專業教師或一線科研人員進行儀器操作，讓學生直觀地感受現代分析儀器的應用方法和應用過程。此過程不僅有利于強化學生的專業能力，讓學生獲得豐富的實踐經驗，也可以讓學生在理論與實踐結合的環境中獲得良好的感性認知，更加系統地消化自己所學的理論知識，并在實踐中強化自己的理論認知，促進學生獲得更加扎實的專業能力與專業素養。

（五）加強現代技術應用，構建現代化全方位教學環境

隨著信息技術的廣泛應用，各種信息技術已經成為現代教學中必不可少的教學工具。在現代儀器分析教學過程中教師可以充分利用各種現代化教學工具打造全方位教學環境。可利用多媒體制作教學動畫或視頻文件，將復雜的儀器結構、儀器操作過程、儀器分析過程用生動立體的動畫展示出來；可以運用動態模型、二維、三維動畫技術，縮短客觀事物與學生之間的距離，提高教學成果，活躍課堂氛圍，使整個知識教學更加清晰［3］；可利用微課以及各種現代化教學平臺構建菜單式學習，教師可將各種微課資料上傳于教學平臺，學生自主選擇學習內容進行學習，幫助學生利用課下時間查缺補漏；可以利用VR技術以及網絡實驗室等現代教學工具給學生提供更多模擬實踐契機。比如組織學生進行線上模擬實驗，讓學生在虛擬的環境中體驗真實的實驗過程，體會各種分析儀器的使用方法，幫助學生累積實踐經驗，有效提高實驗教學成果。

三、現代儀器分析教學課程內容調整創新策略

在傳統的教學過程中，現代儀器分析教學主要以教材教學為主，需要學生系統地掌握教材知識后根據教材展開實踐學習。但是由于我國科學技術發展迅速，現代儀器分析教學也會不斷地拓展與更新，僅依照教材進行教學很難幫助學生進行知識更新與完善，因此在教學過程中必須保障課程內容具有前沿性，及時進行課程內容調整與創新。基于現代教學改革契機，課程內容調整創新策略如下。

（一）課程內容模塊化，幫助學生建立學習信心

一般來講，在課堂中學習的知識深奧難懂，學生在沒有學習課程之前就會產生畏懼心理，不利于學生建立良好的學習態度。因此在教學過程中，教師需要對課程內容進行重新規劃，讓知識由易到難，逐步遞減。比如可將教學內容規劃為熒光分析法—同步熒光分析法—動力學熒光分析法—熒光分析法綜合應用。這種方式將教學內容進行模塊化設計，以基本的熒光分析法教學促進學生學習同步熒光分析法和動力學熒光分析法，以扎實的理論基礎進行熒光分析法綜合應用教學，真正做到深入淺出，幫助學生掌握系統性的理論知識，建立良好的學習思維。這就需要教師在教學之前對課程內容進行重新調整，依照課程大綱和課程整體目標設置符合當前教學現狀的課程模塊。另外，也可以根據學生的學習現狀和實踐現狀進行模塊設計。比如展開基礎理論教學—模擬實驗—理論鞏固—真實實驗的課程教學模塊，幫助學生以理論指導實驗，以實驗促進理論［4］，促進學生的知識水平和實驗能力能夠逐步提高。

（二）以應用為中心，強調重點課程講解

現代儀器分析課程內容覆蓋較廣，學生不僅需要掌握分析儀器的原理、結構、特點，還需要獲得熟練的分析方法和操作能力。所以培養學生的應用能力是本課程教學重點。但是傳統的教學模式中仍舊存在許多問題，比如學生對各種儀器設備的使用經驗不足、化學基礎較差都會影響學生的應用能力。基于這一現狀，教師應結合教學實際對課程內容進行適當的補充與擴展，以培養學生的應用能力為中心讓學生獲得良好的知識基礎。比如學生缺乏儀器使用經驗，教師就可以多組織一些模擬實驗課程，讓學生不斷地感受儀器的使用方法，了解儀器的結構、應用、原理等多個基本知識，豐富學生的使用經驗，提高學生的應用能力。如果學生化學基礎較為薄弱，就可以在原本的教學基礎之上適當地增加一些化學課程，夯實學生的化學基礎。這就需要教師系統地了解教學現狀及學生的應用能力，結合學生的實際情況進行課程內容規劃，以提高課程內容的適應性，進而有效培養學生的應用能力。

（三）案例輔助教學，促進知識深度內化

儀器分析教學需要強調學生掌握的專業知識和實踐能力，而案例是幫助學生進行實踐分析的有效方式，通常案例教學法指的是教師選擇與學生學習相關的經典案例進行剖析，組織學生有目的地對案例進行研究，幫助學生逐步根據案例掌握課程原理及課程結構，從而有效內化知識。首先，在教學過程中教師需要根據教學現狀選擇對學生學習有幫助的經典案例。比如教師可以選擇國內外經典案例帶領學生進行分析討論與總結，用經典案例加強學生對基礎知識的學習。其次，挑選具有爭議性的案例與學生進行分析辯論，也可以組織學生進行小型辯論賽，鼓勵學生在辯論中積極表達自己的觀點，讓學生站在不同的角度對案例進行分析，進一步強化學生的自主學習意識。最后，選擇比較具有爭議性的案例，組織學生進行討論，比如熒光分析法與UV的應用，組織學生針對這一問題進行分析討論，幫助學生在討論的過程中認識到熒光分析法在各個領域的應用現狀，進一步強化學生對相關理論知識的學習。

（四）融入實時內容，提高教學內容的先進性

為了讓學生所學習的知識具有更高的實用價值，因此在課程內容和課程結構方面應更加注重先進性和時效性，需要適當地融入一些與當前行業發展相關的實時信息，幫助學生掌握最前沿的知識，有效提高學生的專業能力提升核心素養。因此，教師需要根據當前儀器分析課程教學現狀及現代儀器分析的發展特點，強調教學內容的多樣化、自動化和智能化，對課程內容進行適當更新與拓展。比如教師可以選擇當下行業熱議的知識，將其與課堂理論教學深度融合，讓學生在專業知識的學習過程中也能夠了解行業發展和技術應用現狀。

綜上所述，現代儀器分析是一門更新速度較快，內容廣泛且十分復雜的課程，與其他課程相比在本課程教學過程中為有效提高教學質量，應進行更大范圍的改革創新，適應現代科學發展的整體趨勢，以提高學生的專業能力、專業素養為方向，展開多模式理論與實踐教學，加強學生對專業知識的理解與掌握，使其能夠將所學知識應用到相關領域當中，最終取得良好的教學成果，為學生未來發展打下良好基礎。

參考文獻

［1］馬達，朱勇，張宇，等.新工科背景下《現代儀器分析》課程教學改革與實踐：以暨南大學為例［J］.包裝工程，2021，42（S1）：202-205.

［2］王曉玲，王子明，付藝萱，等.現代儀器方法在中藥分析檢測中的應用進展［J］.西南民族大學學報（自然科學版），2022，48（2）：156-165.

［3］姚軍.《現代儀器分析》教學創新體系在研究生教學中的研究與實踐［J］.廣州化工，2022，50（12）：216-218.

［4］郭群群，李書慧，杜桂彩，等.產學研協同育人機制下“現代儀器分析”課程建設研究［J］.工業和信息化教育，2022（7）：49-53.

Exploration of Teaching Method and Course Content of Modern Instrumental Analysis

GE Jia1， CHEN Yu-ru2

（1. College of Chemistry， Zhengzhou University， Zhengzhou， Henan 450001， China; 2. Henan Fair Competition Review Center， Zhengzhou， Henan 450008， China）

Abstract： Modern instrumental analysis is a comprehensive subject integrating chemistry， physics， biology， mathematics and other disciplines. It requires students to obtain valuable information from basic test data and finally solve problems. The analytical methods involved in this course mainly focus on the development of structure， composition， characterization measurement and analysis of physical and chemical properties such as light， electricity， magnetism and heat. Modern instrumental analysis course has very important application value for students majoring in pharmacy. This paper will discuss the modern instrumental analysis course， analyze its current situation， adjust the teaching method and course content， and improve the teaching quality of modern instrumental analysis with scientific reform and improvement strategies.

Key words： modern instrumental analysis; teaching method; course content