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研究生“現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)”課程建設(shè)的改革探索與實(shí)踐

2024-10-22 00:00:00李永峰余林何軍陽香華
教育教學(xué)論壇 2024年32期
關(guān)鍵詞:課程建設(shè)教學(xué)改革

[摘 要] 依托廣東工業(yè)大學(xué)“現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)”研究生課程建設(shè)的改革與實(shí)踐,從課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)條件和教學(xué)效果等方面,提出通過構(gòu)建多層次、廣范圍的課程內(nèi)容體系結(jié)構(gòu),靈活應(yīng)用多種形式相結(jié)合的立體化教學(xué)模式,實(shí)施基于項(xiàng)目的綜合性儀器分析設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié),建立穩(wěn)定的課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)與完整的課程教學(xué)資源,構(gòu)建完備的課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境等課程建設(shè)改革方法與舉措,探索在研究生課程中實(shí)現(xiàn)課程基礎(chǔ)性與創(chuàng)新性雙結(jié)合和理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐學(xué)習(xí)一體化的特色。

[關(guān)鍵詞] 研究生教育;現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù);課程建設(shè);教學(xué)改革

[基金項(xiàng)目] 2023年度廣東省研究生教育創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目(研究生示范課程建設(shè))“現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)”(2023SFKC_026);2022年度廣東工業(yè)大學(xué)研究生示范課程建設(shè)項(xiàng)目“現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)”(廣工大研字〔2022〕22號(hào))

[作者簡(jiǎn)介] 李永峰(1976—),男,河南許昌人,博士,廣東工業(yè)大學(xué)輕工化工學(xué)院教授(通信作者),主要從事環(huán)境催化和電化學(xué)技術(shù)研究。

[中圖分類號(hào)] G643.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-9324(2024)32-0094-04 [收稿日期] 2023-07-24

引言

研究生教育是我國高等教育體系的重要組成部分,在培養(yǎng)創(chuàng)新人才、提高創(chuàng)新能力、服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、推進(jìn)國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化等方面具有重要作用[1]。近年來,我國研究生教育規(guī)模增長(zhǎng)迅速,已經(jīng)成為研究生教育大國,促進(jìn)研究生教育高質(zhì)量發(fā)展已成為中國特色社會(huì)主義新時(shí)代研究生教育的突出特征與核心主題,這樣才能更好地滿足我國科技發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步對(duì)高層次創(chuàng)新人才的迫切需求[2]。學(xué)校教育的最終效果取決于直接面對(duì)學(xué)生的課程建設(shè)和實(shí)施過程,重視課程學(xué)習(xí)、加強(qiáng)課程建設(shè)和提高課程質(zhì)量是當(dāng)前提高高等教育質(zhì)量與深化研究生教育改革的核心環(huán)節(jié)[3-5]。

“現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)”是高校化學(xué)工程與技術(shù)、材料化學(xué)與化工、制藥工程和環(huán)境工程等相關(guān)專業(yè)碩士研究生的學(xué)位必修課程,重點(diǎn)介紹了現(xiàn)代物理化學(xué)新效應(yīng)、新現(xiàn)象和新方法在材料研究中的應(yīng)用,使學(xué)生全面掌握材料研究中常用的現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)和方法,力求更精確地測(cè)定材料的晶型結(jié)構(gòu)、表觀形貌和價(jià)態(tài)變化,并向原子、分子層次發(fā)展,力求從時(shí)間、空間兩個(gè)方面提高對(duì)材料自身所發(fā)生過程的分辨能力[6-7]。該課程很重要的一個(gè)特點(diǎn)就是所學(xué)的儀器設(shè)備與分析測(cè)試方法在研究生未來的科學(xué)研究和工程實(shí)踐中會(huì)被廣泛應(yīng)用,是一門為學(xué)生今后科研和工作打下基礎(chǔ)的重要課程[8-9]。

廣東工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)一級(jí)學(xué)科是廣東省“沖補(bǔ)強(qiáng)”重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科,該學(xué)科依托廣東省教育廳清潔化學(xué)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和廣東省植物資源生物煉制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建立了完備的大型儀器分析測(cè)試平臺(tái),在廣東省具有很強(qiáng)的實(shí)力和優(yōu)勢(shì)。因此,“現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)”課程作為該學(xué)科碩士研究生的基礎(chǔ)性主干課程,自開設(shè)以來不斷進(jìn)行課程建設(shè)和教學(xué)改革探索,先后獲批學(xué)校和廣東省研究生示范課程建設(shè)項(xiàng)目。本文主要對(duì)本校“現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)”研究生課程的改革舉措及成效進(jìn)行重點(diǎn)介紹。

一、課程教學(xué)內(nèi)容的改革探索與實(shí)踐

(一)構(gòu)建多層次、廣范圍的課程內(nèi)容體系結(jié)構(gòu)

廣東工業(yè)大學(xué)“現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)”研究生課程設(shè)立于2003年,自2016年開始成為化學(xué)工程與技術(shù)和材料與化工兩個(gè)專業(yè)、學(xué)術(shù)型和專業(yè)型兩類碩士研究生共同的學(xué)位必修課;目前課程為3學(xué)分,共48學(xué)時(shí),屬于多層次、廣范圍的基礎(chǔ)性主干課程。鑒于廣東工業(yè)大學(xué)輕工化工學(xué)院研究生導(dǎo)師的課題方向主要集中在無機(jī)有機(jī)功能材料和清潔催化技術(shù)等方面,且學(xué)院有廣東省教育廳清潔化學(xué)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和廣東省植物資源生物煉制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供的儀器分析硬件平臺(tái),所以本課程在內(nèi)容設(shè)置方面?zhèn)戎赜诠δ懿牧虾痛呋牧媳碚鞣矫妫云诟荏w現(xiàn)本課程在省內(nèi)同類課程中的特色與影響。課程內(nèi)容主要涉及材料的成分分析、結(jié)構(gòu)測(cè)定、形貌觀察和反應(yīng)機(jī)理等四個(gè)方面,包括波譜分析技術(shù)(紅外光譜、拉曼光譜、紫外光譜、核磁共振譜、質(zhì)譜、熒光光譜等)、表面分析技術(shù)(X射線光電子能譜、電鏡、俄歇電子能譜、原子力顯微鏡等)、微觀結(jié)構(gòu)分析技術(shù)(X射線衍射技術(shù)、電子自旋譜、熱重、差式掃描量熱分析、比表面積、粒徑分布、孔徑分布等)、反應(yīng)機(jī)理分析技術(shù)(原位紅外等表征技術(shù)、活性比表面積、程序升溫脫附/還原/氧化技術(shù)等)等。

本課程在課程內(nèi)容設(shè)置上,與“現(xiàn)代催化技術(shù)”“現(xiàn)代色譜分析”和“大型儀器實(shí)踐與操作”等研究生課程相互聯(lián)動(dòng),以進(jìn)一步加深研究生對(duì)主干課程的學(xué)習(xí),并拓展研究生的知識(shí)面;滿足不同專業(yè)不同類型研究生對(duì)不同層次知識(shí)掌握的需求。

(二)強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)性與創(chuàng)新性雙結(jié)合和理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐學(xué)習(xí)一體化的教學(xué)內(nèi)容組織方式

本課程作為碩士研究生的基礎(chǔ)性主干課程,如何使研究生在掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)和基本實(shí)踐技能的基礎(chǔ)上,培養(yǎng)創(chuàng)新性和研究性學(xué)習(xí)的能力是重點(diǎn)[6-9]。因此,在教學(xué)內(nèi)容組織上,采用大班講授和小組研討相結(jié)合的方法。先通過大班講授明確融合理論知識(shí)之間的關(guān)聯(lián),再由研究生基于研究問題或?qū)嶒?yàn)結(jié)果展開小組討論,最后通過小組匯報(bào)和課程論文的方式進(jìn)行考核。在課堂教學(xué)內(nèi)容上,引入科學(xué)研究的真實(shí)案例和前沿動(dòng)態(tài),培養(yǎng)研究生的研究性學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新意識(shí)。在研究生課后學(xué)習(xí)方面,通過課程教師的引導(dǎo),培養(yǎng)研究生文獻(xiàn)研究、自主思考、實(shí)踐創(chuàng)新、小組合作和自主學(xué)習(xí)的能力,強(qiáng)化研究生在科學(xué)探究過程中深化理論知識(shí)的學(xué)習(xí)能力。在課程考核方面,采用課程筆試考卷成績(jī)、專題匯報(bào)成績(jī)、課程綜合性設(shè)計(jì)成績(jī)相結(jié)合的考核方式,進(jìn)一步促進(jìn)研究生研究性和創(chuàng)新性學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。

本課程既需要理論知識(shí)的學(xué)習(xí),也需要實(shí)踐能力的培養(yǎng),更需要理論與實(shí)踐相融合,實(shí)現(xiàn)理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐學(xué)習(xí)一體化[3-8]。因此本課程在教學(xué)內(nèi)容設(shè)置上,一方面強(qiáng)調(diào)課堂講授各種儀器分析測(cè)試技術(shù)的理論知識(shí);另一方面要求研究生必須根據(jù)各自課題的研究方向,在課后利用學(xué)院測(cè)試平臺(tái)進(jìn)行這些儀器分析測(cè)試技術(shù)的實(shí)踐操作。同時(shí)在課程最后設(shè)立“基于項(xiàng)目的綜合性儀器分析設(shè)計(jì)”教學(xué)環(huán)節(jié),通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)的任務(wù)情境,采用基于項(xiàng)目或課題的、以小組協(xié)作為主要組織形式的教學(xué)模式,促進(jìn)課程理論知識(shí)和實(shí)踐技能的綜合性與創(chuàng)新性應(yīng)用,培養(yǎng)研究生在科研實(shí)踐過程中進(jìn)一步升華理論知識(shí)的能力,強(qiáng)化研究生的科學(xué)探索精神和遵守科學(xué)規(guī)范的道德素養(yǎng)。

二、課程教學(xué)方法的改革探索與實(shí)踐

(一)靈活應(yīng)用多種形式相結(jié)合的立體化教學(xué)模式

“現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)”課程作為多層次、廣范圍的研究生基礎(chǔ)性主干課程,在重點(diǎn)講授基礎(chǔ)性理論知識(shí)的基礎(chǔ)上,特別注重培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新性意識(shí),實(shí)現(xiàn)本課程基礎(chǔ)性和創(chuàng)新性雙結(jié)合的特點(diǎn)[6-9]。因此在課程教學(xué)上,以研究性教學(xué)模式為主線,靈活應(yīng)用大班講授、小組研討、課后自學(xué)、案例分析、專題研討、小組匯報(bào)、綜合性設(shè)計(jì)教學(xué)、線上線下混合式教學(xué)等多種形式相結(jié)合的立體化教學(xué)模式,促進(jìn)研究生自主性、研究性和創(chuàng)新性學(xué)習(xí)。具體來說,首先由主講教師大班講授基礎(chǔ)知識(shí)、基礎(chǔ)理論和知識(shí)點(diǎn)間的融合關(guān)聯(lián),然后通過翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方式,讓研究生結(jié)合自己的本科畢業(yè)論文或碩士研究課題,對(duì)某一種或幾種分析測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行實(shí)例說明并展開討論,促進(jìn)研究生對(duì)課程基本原理、概念和技術(shù)的創(chuàng)新性應(yīng)用,培養(yǎng)研究生在科研探究過程中進(jìn)一步升華理論知識(shí)的能力。同時(shí)在課堂講授中,通過穿插真實(shí)案例分析和舉辦前沿動(dòng)態(tài)講座等教學(xué)形式,培養(yǎng)研究生的科學(xué)探索精神和科研創(chuàng)新意識(shí)。

(二)基于項(xiàng)目的綜合性儀器分析設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)施

本課程強(qiáng)調(diào)理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐學(xué)習(xí)一體化,因此為了培養(yǎng)研究生理論學(xué)習(xí)、實(shí)踐操作和研究創(chuàng)新的綜合能力,設(shè)立了“基于項(xiàng)目的綜合性儀器分析設(shè)計(jì)”教學(xué)環(huán)節(jié),通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)的任務(wù)情境,采用基于項(xiàng)目的小組協(xié)作的教學(xué)方法,培養(yǎng)研究生文獻(xiàn)研究、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新、小組合作和自主學(xué)習(xí)的能力,并通過小組匯報(bào)、教師點(diǎn)評(píng)和課程論文等形式進(jìn)行考核評(píng)價(jià),使研究生在科學(xué)探究中進(jìn)一步升華理論知識(shí),實(shí)現(xiàn)課程理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐學(xué)習(xí)一體化的目標(biāo)。同時(shí)在該教學(xué)環(huán)節(jié)建立了“過程分項(xiàng)考核”“專題匯報(bào)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)”和“綜合性設(shè)計(jì)能力考核”的綜合評(píng)價(jià)體系,進(jìn)一步促進(jìn)研究生整合理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐學(xué)習(xí),培養(yǎng)創(chuàng)新性研究意識(shí)。

(三)現(xiàn)代教育技術(shù)在課程教學(xué)中的廣泛應(yīng)用

本課程作為研究生的基礎(chǔ)性主干課程,不但強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)性與創(chuàng)新性雙結(jié)合,而且強(qiáng)調(diào)理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐學(xué)習(xí)一體化,因此現(xiàn)代教育技術(shù)手段在課程教學(xué)中被廣泛應(yīng)用[1-8]。首先,因?yàn)楸菊n程涉及了較多的儀器結(jié)構(gòu)、工作原理、實(shí)驗(yàn)操作模擬和實(shí)驗(yàn)圖譜分析的內(nèi)容,所以多媒體教學(xué)應(yīng)用最多,借助學(xué)院的國家級(jí)大型儀器分析虛擬仿真平臺(tái),通過多媒體課件、計(jì)算機(jī)模擬輔助軟件和多媒體教學(xué)軟件等,模擬和演示分析測(cè)試過程,幫助研究生直觀理解抽象的理論;還可以方便地處理和分析真實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和圖譜,培養(yǎng)研究生的研究性和創(chuàng)新性意識(shí)。其次,互聯(lián)網(wǎng)在本課程教學(xué)中占有重要地位,通過訪問網(wǎng)絡(luò)電子圖書館和國內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)課程資源,研究生可以更好地開展文獻(xiàn)查閱、自主學(xué)習(xí)和綜合性儀器分析設(shè)計(jì)等。

三、課程教學(xué)條件的改革探索與實(shí)踐

(一)建設(shè)穩(wěn)定的課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)

建設(shè)“現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)”研究生課程教學(xué)團(tuán)隊(duì),一方面要規(guī)范課程教學(xué)管理,要求教學(xué)團(tuán)隊(duì)中所有教師使用統(tǒng)一的教學(xué)大綱、考核要求和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)等,建立完整的教學(xué)檔案;另一方面要加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)成員的相互學(xué)習(xí)與交流,定期組織團(tuán)隊(duì)教師開展集體備課、專題研討和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)交流等。目前本課程已形成以3名教授和1名副教授為核心成員的穩(wěn)定課程教學(xué)隊(duì)伍,各位成員的主講內(nèi)容各有側(cè)重又相互銜接,同時(shí)還有8名高年級(jí)研究生作為輔導(dǎo)教師參與課程教學(xué)工作。

(二)建立完整的課程教學(xué)資源

本課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)組織教師分工合作,逐步建立完整的課程教學(xué)資源,具體內(nèi)容如下:(1)課程信息:包括教學(xué)大綱、教學(xué)進(jìn)度、評(píng)價(jià)方式、課程負(fù)責(zé)人說課視頻、教學(xué)設(shè)計(jì)說明等。(2)課程內(nèi)容:包括講授式和互動(dòng)式的多媒體課件(用于課中教師講授和研究生專題研討)、視頻講座與國內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)資源鏈接(用于課前預(yù)習(xí)和課后拓展)等,整體上涵蓋了課前預(yù)習(xí)+課中教師講授+課中研究生專題研討+課后拓展的全過程。(3)課程考核:包括課堂小測(cè)、課后作業(yè)、專題小論文、考試試卷、參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)、研究生在線學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等。

(三)構(gòu)建完備的課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境

本課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)還逐步構(gòu)建起完備的課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境,具體內(nèi)容如下:(1)教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員前期建立的“現(xiàn)代催化劑表征技術(shù)”研究生示范課程網(wǎng)站,可以作為本課程的輔助在線資源平臺(tái)之一,在催化材料表征方面為研究生提供在線自測(cè)、模擬考卷、專題研討、互動(dòng)答疑等功能,有效促進(jìn)研究生自主性學(xué)習(xí)、共享式學(xué)習(xí)和體驗(yàn)式學(xué)習(xí),強(qiáng)化研究生在科研探究過程中深化理論知識(shí)的學(xué)習(xí)能力。(2)在學(xué)校建立的國家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心中,“輕工化工學(xué)院大型分析儀器虛擬仿真平臺(tái)”為本課程實(shí)施實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)和基于項(xiàng)目的綜合性儀器分析設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)提供了很好的線上硬件支持與輔助。(3)本課程依托雨課堂網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)和學(xué)校“蘊(yùn)瑜課堂”網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái),建設(shè)了“現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)”課程網(wǎng)站輔助教學(xué),整體上涵蓋課前預(yù)習(xí)+課中教師講授+課中研究生專題研討+課后拓展的全過程,實(shí)現(xiàn)了整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的線上全過程設(shè)計(jì)。

四、課程教學(xué)效果的分析

因?yàn)椤艾F(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)”課程是本校學(xué)術(shù)型和專業(yè)型碩士研究生共同的學(xué)位課程,而且課程內(nèi)容基本涵蓋了材料的晶體結(jié)構(gòu)分析(如XRD)、光譜和能譜分析(如IR、UV、拉曼、原子吸收、ICP、XPS、AES)、熱分析(如DTA、DSC和TG)、表面分析(如TEM、SEM、EDS)、宏觀物性分析(如比表面、粒徑分布、孔徑分布等)和催化反應(yīng)機(jī)理分析(如原位紅外、活性比表面、TPD、TPR等)等多個(gè)方面,課程講授的相關(guān)測(cè)試技術(shù)涉及的又多是學(xué)校測(cè)試中心和學(xué)院測(cè)試平臺(tái)擁有的各種通用型大型儀器設(shè)備,這些都是研究生開展自己專業(yè)學(xué)位論文研究工作時(shí)會(huì)頻繁用到的分析測(cè)試裝置,所以對(duì)研究生順利完成學(xué)位論文、發(fā)表期刊論文和申請(qǐng)專利文件等都有很好的輔助作用。

結(jié)語

本文以廣東工業(yè)大學(xué)“現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)”研究生課程為例,通過靈活應(yīng)用多種形式相結(jié)合的立體化教學(xué)模式,實(shí)現(xiàn)課程基礎(chǔ)性與創(chuàng)新性雙結(jié)合的特色。即以研究性教學(xué)模式為主線,讓研究生結(jié)合自己的本科畢業(yè)論文或碩士研究課題,靈活應(yīng)用大班講授、小組研討、課后自學(xué)、案例分析、專題研討、小組匯報(bào)、綜合性設(shè)計(jì)教學(xué)、線上線下混合式教學(xué)等多種形式相結(jié)合的立體化教學(xué)模式,促進(jìn)研究生對(duì)課程基本原理、概念和技術(shù)的創(chuàng)新性應(yīng)用,培養(yǎng)研究生在科研探究過程中進(jìn)一步升華理論知識(shí)的能力。

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Reform Exploration and Practice on the Construction of Modern Analysis and Testing Technology Course for Postgraduates

LI Yong-feng, YU Lin, HE Jun, YANG Xiang-hua

(School of Chemical Engineering and Light Industry, Guangdong University of Technology, Guangzhou, Guangdong 510006, China)

Abstract: Based on the reform and practice of the postgraduate course construction of Modern Analysis and Testing Technology in Guangdong University of Technology, the course characteristic of the dual combination of foundation and innovation, as well as the integration of theoretical learning and practical learning, is explored from the aspects of teaching content, teaching methods, teaching conditions and teaching effects. Moreover, it should be proposed that building a multi-level and wide-range course content system structure, flexibly applying a three-dimensional teaching mode combining multiple forms, implementing the teaching step of project-based comprehensive instrumental analysis and design, establishing a stable course teaching team and complete course teaching resources, constructing a complete network teaching environment for the course and other course construction reform methods and measures.

Key words: postgraduate education; Modern Analysis and Testing Technology; course construction; teaching reform

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