基于OBE理念的色譜與分離課程教學改革探索

摘 要 文章主要基于成果導向教育理念（OBE），探討色譜與分離的教學改革，旨在改變傳統的單一授課模式，探索教學新方法，提高教學效果。以色譜基本理論中“速率理論”知識點為例，采用問題導入、形象比擬、小組討論等多種手段進行教學設計，實現閉環式教學過程。課程實施多層次多角度的過程考核評價體系，培養了學生的學術思維能力、創新力和工程實踐能力。

關鍵詞 色譜與分離；OBE；教學改革；過程評價

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.26.039

Exploration of Teaching Reform in Chromatography and Separation Course

Based on OBE Concept -Taking "Rate Theory" Teaching as an Example

DONG Chunping， CH3qO4xXe/cYUlvNYODkkZmQ==EN Junming， LI Jian

（School of Pharmacy & School of Biological and Food Engineering， Changzhou University， Changzhou， Jiangsu 213164）

Abstract The article is mainly based on the Outcome Based Education （OBE） concept， exploring the teaching reform of chromatography and separation， aiming to change the traditional single teaching mode， explore new teaching methods， and improve teaching effectiveness. Taking the knowledge point of "rate theory" in the basic theory of chromatography as an example， teaching design is carried out using various methods such as problem introduction， image comparison， and group discussion to achieve a closed-loop teaching process. The implementation of a multi-level and multi angle process assessment and evaluation system in the curriculum has cultivated students' academic thinking ability， innovation ability， and engineering practice ability.

Keywords chromatography and separation; OBE; reform in education; process evaluation

色譜與分離技術是分析化學中發展最快、應用最廣的分離分析技術，是化學化工、食品衛生、sRbGkkfXPtww+c2cHCoIRg==環境檢測、生化、醫學、藥物、商檢等領域最常用的分離分析手段，也是高等學?；瘜W、化工及相關專業學生必修的一門課程。然而分離分析技術多種多樣、色譜相關理論晦澀難懂、色譜相關儀器結構復雜、檢測器種類繁多，使得整門課程趣味性不強[1-2]。鑒于此，針對色譜與分離課程的教學改革一直在進行，試圖充分融入OBE理念改變傳統的單一教學手段，以提高教學效果[3-4]。本文以色譜與分離課程中的“速率理論”為例，嘗試與OBE教學理念融合進行教學設計的改革探索。

1 教學目標與內容設計

1.1 教學目標

本課程設定了兩大課程目標，第一為知識與能力目標： ①培養學生掌握色譜分析方法的理論和應用知識，包括掌握色譜分析的本質、色譜分析的基本術語和理論；儀器的基本結構；常見色譜分析類型的特點；分析條件的選擇和定性定量方法等；②培養學生掌握混合物的分離和分析方法，包括生產和研究中常見的色譜技術、常規分離方法和樣品前處理技術等；③培養學生通過所學的理論知識進行綜合分析和解決實際問題的能力。第二為素質目標：①培養學生積極進取、探究科學的學習態度和思想意識，執著鉆研的科學精神、專業榮譽感和職業使命感，增強學生勇擔民族復興重任的決心和意識；②激勵學生堅持科學理性、求真務實、理論聯系實際和認真細致的科學態度，樹立正確的職業觀。

1.2 教學內容設計

在色譜與分離的教學中，選用夏之寧、季金茍、楊豐慶主編的“十二五”系列教材《色譜分析法》作為教學用書。根據學時安排，主要講授九章的內容，包括：①緒論；②色譜分析法概述；③色譜分析基本理論；④色譜儀；⑤氣相色譜柱系統；⑥高效液相色譜；⑦色譜定性定量分析；⑧柱層析和薄層色譜法；⑨樣品預處理技術。

在教學設計過程中，根據各章節知識點的特點采用不同的教學形式。其中包括：①案例啟發法，如以“三鹿毒奶粉事件”“工業廢水排放”等生活中熟悉的案例來幫助學生認識到色譜分析的重要性；②形象比擬法，如將色譜分離比喻成長跑比賽，色譜儀中檢測器的靈敏度比喻成相機的像素，通用型檢測器和選擇性檢測器比喻成合照與特寫等；③直觀教學法，在講述色譜填充柱和毛細管柱時，用實驗室的實物讓學生近距離觀察兩者的區別；講解柱層析和薄層色譜時，通過視頻及線下實驗教學，充分培養學生的實驗動手能力。

以色譜分析基本理論里的“速率理論”為例，教師在教學過程中以市面上常見的色譜柱為切入點，提出為什么這些色譜柱會采用這種尺寸的疑問，引起學生的思考，從而帶著問題進入課程學習。之后由問題引出課程所講述的重點——速率理論方程（也稱范第姆特方程），并將其對于色譜分離的重要性比喻成地心引力對于發射火箭的重要性，從而引起學生的重視，并充分運用引導式教學和小組討論的教學手段以提高學習效果。

2 OBE理念的融入

2.1 以學生為中心

“以學生為中心”的教學理念強調以學生的學習和發展為中心，實現以“教”為中心的傳統教學模式向以“學”為中心的學習模式轉變，突出學生的主體地位，在教育教學過程中更加關注學生學習體驗和需求的滿足，提高學生的學習質量，進而全面提升學生的知識、能力和素質[5-6]。在色譜與分離這門課程的教學過程中，要想充分融入“以學生為中心”的教學理念，就需要提前了解學生的學情和需求，進而進行教學內容的改革。

以“速率理論”這一知識點的講解為例，在學習之前，學生已經掌握了色譜分析法的本質及常見術語，系統地學習色譜分析兩大基本理論中的塔板理論，在此基礎上需要引入速率理論方程，引導學生探究影響柱效的因素及提高柱效的途徑。但參考教材中該節內容的公式推導太多，不利于學生的理解，因此在教學過程中將采用動畫模擬的方式進行講解，以幫助學生輕松掌握速率理論方程的本質意義。如將色譜分離比喻成長跑比賽，形象簡要地回顧色譜分離的本質意義，再由塔板理論的不足之處引出如何提高柱效，并通過互動，讓學生觀察兩個顏色譜帶的區別，直觀地體現提高柱效的意義，指出柱效與色譜峰寬之間的對應關系，為速率理論方程的解釋做鋪墊。

在講解速率理論方程中每一項參數所代表的意義時，將單一組分在色譜柱中的運動比喻成士兵行軍，隊伍到達終點時的緊密程度就代表著色譜峰的寬度，從而將枯燥難理解的公式與實際生活聯系起來。速率理論方程中渦流擴散項的講解，教師可以將固定相顆粒大小不一，填充不均勻引起的色譜峰變寬的現象，比喻成士兵行軍過程中遇到不平整的道路而導致隊伍變散亂，通過互動讓學生討論解決道路不平整的方案，自然而然地提出減少渦流擴散的途徑為降低固定相顆粒直徑，填充均勻，從而提高柱效。分子擴散項的講解過程中，教師將組分分子在氣體里擴散引起的色譜峰變寬的現象，比喻成士兵自身散漫導致行軍隊伍變散亂，通過互動讓學生討論行軍速度快慢、道路寬窄對隊伍緊密程度的影響，從而提出減少分子擴散項的途徑為縮小柱徑，提高載氣流速，提高載氣分子量。在講解傳質阻力項時，以氣液色譜為例，把由于組分分子在流動相、氣液界面及固定液三者間存在傳質阻力而引起的色譜峰變寬的現象，比喻成士兵行軍過程中遇到一片花園，每個士兵從花園繞出來的時間不一而導致最終隊伍變亂，通過互動讓學生討論如何降低花園帶給行軍隊伍的影響，從而提出影響傳質阻力項的因素及降低的途徑為縮小顆粒直徑和液膜厚度，降低流速，降低載氣分子量。

2.2 以成果為導向

在色譜與分離的教學過程中，大量運用問題引導式教學，在開始學習每個重要的知識點時，以問題為導入，通過反向設計教學內容，最終引導學生利用所學知識來解決實際問題，如此閉環學習，提高學生解決問題的能力。

同樣以“速率理論”的教學過程為例，在學習之前，教師首先提出市面上所售色譜柱標簽上各參數的意義，為什么要如此設計，讓學生帶著問題進入課程學習。在學習完速率理論方程之后，讓學生根據所學知識討論市面上的色譜柱要設計成零碎的尺寸參數的原因，讓學生更深刻理解其是為了使得最佳流速能夠湊成整數，便于實驗者操作，從而解答課程開始前教師所提出的問題。在互動過程中，帶入思政教育，讓學生明白速率理論方程的問世帶動了色譜行業的飛速發展，從而體會到理論研究的魅力，激發他們對于理論知識的學習興趣及利用所學知識推動社會行業發展的學習動力。

總之，在速率理論的講授過程中，教師以常見色譜柱的尺寸參數為切入點，通過提問與學生互動，引起學生想要一探究竟的學習興趣，從而展開相關內容的學習。教學過程中雖然還是以多媒體教學為主要手段，但是改變了傳統的講解方式，以豐富的圖片、動畫等資源，生動形象地介紹了速率理論方程，在此期間充分融入OBE教學理念，將組分在色譜柱中的運動比喻成士兵行軍，色譜流出曲線的寬度比喻成行軍隊伍的緊密程度，“以學生為中心”，通過互動讓學生講出哪些因素會影響士兵行軍隊伍的緊密程度，從而引出影響色譜峰寬的因素，進而總結出提高柱效的方法。速率理論方程的基本內容講解結束后，讓學生運用所學知識來解答開始提出的問題，通過互動情況來考查學生的理解程度，提高其分析實際問題的能力，做到“以成果為導向”，并為后面的持續改進打好基礎。課程的講解過程中更重要的是培養學生自主學習的能力，通過思考題，輔助學生復習、鞏固章節重難點部分。在幫助學生掌握專業知識的同時，不忘開展思政教育，通過速率理論方程的研究帶動整個色譜行業的快速發展，讓學生領略到理論研究的魅力，激發他們對于理論知識的學習興趣及利用所學知識推動社會行業發展的學習動力。

2.3 課程的持續改進

OBE模式強調“評價—反饋—改進”反復循環的持續改進機制，其中“評教和評學”是課程評價的兩個重要組成部分，“評教”的目的在于了解教師的教學能力，課堂的教學效果，為持續改進提供依據；通過“評學”可以了解學生的學習情況和課程中存在的問題，可以發現問題并提出解決方案。為了全面評價學生的學習活動，確保學生的學習效果，教學過程中教師可采取即時、動態、多次對學生實施評價，注重對教學過程的及時反饋與改進。針對學習狀態有問題的學生，教師可通過形成性評價機制，進行學習過程管理，及時對學生進行糾正和幫扶，改善學生學習狀態，有針對性地調整教學方法和教學進度，使全體學生能夠達成課程目標。形成性評價主要是在課程教學過程中，通過課堂學習、平時作業、案例討論、階段測驗、實踐教學、自主學習、學習筆記等環節觀察和評價學生的學習狀態。平時作業、實踐教學、階段測驗的重點在于評價學生對學習內容的掌握情況；課堂學習、案例討論、自主學習、學習筆記的重點在于評價學生在學習過程中的學習情況。

根據評價結果制訂相應的改進計劃，推行持續改進，并借鑒其他領域的經驗，促進教學質量的提升。在持續改進的教學理念下，本課程通過學生評教、教師評學、同行評教、督導聽課等手段，實現教學質量監控全員參與和全程覆蓋，形成了利益相關者共同參與、教學質量管理有效閉環、持續改進的周期性與常態化相結合的教學質量改進機制，實現課程的與時俱進。教學準備階段，由本院教研室主任及課程負責人在學期初及中期進行教案和課程教學基化的檢查，并形成開學第一課教學檢查總結、期中教學檢查總結和教學日歷。教學實施階段，由學生、校院督導專家、院系領導、同行教師等進行每學期的教學評教，形成學生評教結果、聽課記錄及教師評學表。課程考核階段分為過程性考核和終結性考核，由系教學小組及課程主講教師進行教學全過程和期末的監督，并形成過程性考核合理性審核表、記分冊、考勤表、過程性考核記錄文件和期末考核合理性審核表。

3 結論

本文基于OBE教學理念，以學生為中心，以成果為導向，對色譜與分離課程進行了教學模式、教學內容和持續改進等方面的改革探究。以色譜基本理論章節中的“速率理論”為例，采用問題閉環式教學，以學生日常為切入點，通過形象比擬法進行互動教學，引導學生自發思考并凝練出知識點，提高教學效果，同時引進多元化課程評價體系和反饋式持續改進，該課程取得了較好的改革結果。今后的課程建設將繼續對本課程進行積極探索，持續改進，培養具有創新意識和實踐能力的工科類人才。

基金項目：常州大學教育研究課題“課程思政深度融入制藥工程專業教育的路徑探索”（GJY2023014）。

參考文獻

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