儀器分析課程“思專融合”教學(xué)設(shè)計

摘"要：儀器分析課程是高等學(xué)校中化學(xué)、環(huán)境、生物和材料等相關(guān)專業(yè)的一門重要專業(yè)課程。以立德樹人為出發(fā)點，挖掘儀器分析課程思政教育元素，找準(zhǔn)思政教育與專業(yè)教學(xué)的契合點，基于“思專融合”理念實現(xiàn)知識傳授和價值引領(lǐng)有機(jī)統(tǒng)一的教學(xué)效果，對踐行教書育人使命具有積極意義。該文以“原子吸收光譜法”教學(xué)節(jié)段為例，對思政案例與教學(xué)設(shè)計進(jìn)行介紹。

關(guān)鍵詞：儀器分析;課程思政;教學(xué)設(shè)計;原子吸收光譜法;立德樹人

中圖分類號：G642"""文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A"""""文章編號：2096-000X（2025）03-0134-04

Abstract：InstrumentalAnalysisisanimportantprofessionalcourseforstudentsmajoringinchemistry，environment，biology，materialsincollegesanduniversities.Takingmoralityestablishmentandtalentcultivationasthefundamentaltask，toexploretheideologicalandpoliticalelementsandtheircombinationswithcurriculumknowledges，inordertorealizetheorganicunityofknowledgeimpartingandvalueleading，isofpositivesignificancetotheaccomplishmentofteachingandeducatingtask.Thispapertakesthe\"atomicabsorptionspectrometry\"sectionasanexampletointroducetheideologicalandpoliticalcasesandteachingdesignprograms.

Keywords：InstrumentalAnalysis;ideologicalandpoliticaleducation;teachingdesign;atomicabsorptionspectrometry;establishingvirtueandcultivatingtalents

儀器分析作為現(xiàn)代化的分析測試手段，廣泛地為生活、生產(chǎn)和科研提供大量有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)、組成和含量等信息。儀器分析課程是高等學(xué)校中化學(xué)、環(huán)境、生物和材料等相關(guān)專業(yè)的一門重要專業(yè)課程。全面推進(jìn)課程思政改革和建設(shè)是新時期加強(qiáng)高校人才培養(yǎng)的新要求、新舉措、新方向[1-3]。充分發(fā)揮好儀器分析課程的育人作用，寓價值引領(lǐng)于知識傳授和能力培養(yǎng)之中，切實提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，對于貫徹落實立德樹人的根本任務(wù)具有重要意義[4-6]。本文以儀器分析課程“原子吸收光譜法”教學(xué)節(jié)段為例，挖掘儀器分析課程思政教育元素，找準(zhǔn)思政教育與專業(yè)教學(xué)的契合點，基于“思專融合”理念進(jìn)行教學(xué)設(shè)計與實踐。

一"教學(xué)目標(biāo)

五邑大學(xué)儀器分析課程是面向環(huán)境工程專業(yè)大學(xué)二年級學(xué)生開設(shè)的一門專業(yè)限選課。儀器分析課程的教學(xué)目標(biāo)要求學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)，能夠掌握各種環(huán)境工程領(lǐng)域常用的儀器分析方法的基本原理、結(jié)構(gòu)組成、應(yīng)用特點和適用范圍，能夠合理利用現(xiàn)代分析儀器得到有效結(jié)論，并運(yùn)用于解決復(fù)雜環(huán)境工程問題[7]。針對“原子吸收光譜法”教學(xué)節(jié)段，基于成果導(dǎo)向（OutcomeBasedEducation，OBE）教育理念，從知識、能力、德育三個維度確定教學(xué)目標(biāo)[8]。

（一）"知識目標(biāo)

通過課程學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握原子吸收光譜儀器的基本原理、結(jié)構(gòu)組成、應(yīng)用特點，知曉其優(yōu)缺點和適用范圍。

（二）"能力目標(biāo)

通過課程學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠使用原子吸收光譜知識用于環(huán)境工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題涉及的儀器分析方法的判別，針對具體問題合理選擇原子吸收光譜法進(jìn)行分析，并獲得有效結(jié)論。

（三）"德育目標(biāo)

通過課程學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠具有追求真理、實事求是、學(xué)以致用和勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神，樹立民族自信，堅定理想信念，激發(fā)科技報國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)。

二"案例設(shè)計

儀器分析課程蘊(yùn)含著豐富思政教育元素[9]。基于儀器分析課程教學(xué)內(nèi)容，可以從多方面將思想政治教育與專業(yè)知識傳授有機(jī)融合。在儀器分析課程教學(xué)中可以通過介紹儀器分析的發(fā)展史，培養(yǎng)學(xué)生的辯證唯物主義和愛國主義思想;通過結(jié)合各種儀器分析方法在環(huán)境、食品、生命醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中的重大應(yīng)用，增強(qiáng)學(xué)生的職業(yè)道德、法律意識和社會責(zé)任感;通過舉例前沿科研領(lǐng)域中先進(jìn)的分析儀器，調(diào)動學(xué)生的專業(yè)熱情，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，鍛煉學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

“原子吸收光譜法”教學(xué)節(jié)段的教學(xué)內(nèi)容以原子吸收光譜法的發(fā)展為主線，包括“原子吸收現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)”“原子吸收儀器的設(shè)計”“原子吸收光譜的特點與應(yīng)用”三個教學(xué)內(nèi)容模塊。緊密結(jié)合“原子吸收光譜法”教學(xué)節(jié)段的教學(xué)內(nèi)容，我們列舉以下兩個典型課程思政案例設(shè)計。

（一）"以原子吸收光譜儀器中關(guān)鍵部件——空心陰極燈的發(fā)明為切入點，將儀器分析課程教學(xué)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育相結(jié)合

1955年，Walsh發(fā)表了著名論文《原子吸收光譜在化學(xué)分析中的應(yīng)用》，首次發(fā)明了空心陰極燈，并將其作為原子吸收光譜儀器的光源，解決了當(dāng)時原子吸收光譜儀器開發(fā)的關(guān)鍵性技術(shù)難題[10]?；赪alsh的工作，20世紀(jì)50年代末和60年代初，Hilger、VarianTechtron和PerkinElmer（PE）公司先后推出了原子吸收光譜商品儀器，原子吸收光譜開始進(jìn)入迅速發(fā)展時期，這幾家公司也在日后發(fā)展成為世界著名的分析儀器專業(yè)制造巨頭。以原子吸收光譜儀器中關(guān)鍵部件——空心陰極燈的發(fā)明為切入點，向?qū)W生展示以原子吸收光譜儀器為代表的分析儀器開發(fā)，是一個將科學(xué)創(chuàng)新應(yīng)用于新工具、新方法，并以之解決新問題的過程。創(chuàng)新是國家發(fā)展的核心動力，也是新時代對高等教育人才培養(yǎng)所提出的要求。習(xí)近平總書記說過，關(guān)鍵核心技術(shù)是要不來、買不來、討不來的。作為新時代大學(xué)生，在國家積極鼓勵大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的背景下，將創(chuàng)新理念、創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神始終貫穿于理論知識學(xué)習(xí)的過程中，以過硬的技術(shù)本領(lǐng)為基礎(chǔ)開展國產(chǎn)儀器研究開發(fā)與技術(shù)創(chuàng)新，做到活學(xué)活用專業(yè)知識開展高質(zhì)量創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，樹立創(chuàng)新責(zé)任與創(chuàng)新自信，自覺擔(dān)負(fù)起為國家、民族科技發(fā)展增添新動能的重任，做新時代的科技追夢人。

（二）"以我國國產(chǎn)原子吸收光譜儀器的發(fā)展歷史為典型案例，將儀器分析課程教學(xué)與愛國主義思想教育相結(jié)合

19世紀(jì)60年代，中國的分析儀器市場需求已經(jīng)打開，但是商品化的光譜儀器國內(nèi)幾乎沒有。相比于國外在1958年就問世了第一臺商品化原子吸收光譜儀器，我國的商品化原子吸收光譜儀器研制始于1972年，比國外起步晚了14年。經(jīng)過一代科學(xué)技術(shù)工作者的努力，我國很快成功掌握了原子吸收光譜儀的設(shè)計和生產(chǎn)技術(shù)，1975年推出了WFD-Y3石墨爐原子吸收光譜儀;1985年開發(fā)了WFX-1F計算機(jī)原子吸收光譜儀;2006年發(fā)展了WFX-810塞曼原子吸收光譜儀。這些重要進(jìn)展代表了中國原子吸收技術(shù)的進(jìn)步步伐。其中，石墨爐技術(shù)、自吸效應(yīng)扣除背景技術(shù)等的研發(fā)幾乎與國際同步，而自吸效應(yīng)扣除背景技術(shù)背景還可能早于國外。目前，我國國產(chǎn)原子吸收光譜儀對典型元素的檢出極限已經(jīng)達(dá)到國外相同水平，甚至超過國外，且價格相對便宜，完全能夠滿足一般行業(yè)的需求，適合中國國情[11]。以我國國產(chǎn)原子吸收光譜儀器的發(fā)展歷史為典型案例，讓學(xué)生對我國儀器的發(fā)展?fàn)顩r和國情有一個客觀的認(rèn)識。我國的分析儀器，特別是高端精密儀器的研發(fā)起步晚、底子薄、基礎(chǔ)弱，目前很多高尖端儀器仍然很難比肩國際品牌。但是我們也應(yīng)該理智地認(rèn)識到，經(jīng)過幾十年的歷程，我國分析儀器、精密儀器的研發(fā)和生產(chǎn)也取得了巨大進(jìn)步。從無到有，從一開始的改裝、組裝、仿制國外儀器，到現(xiàn)在的自主創(chuàng)新;從主要滿足國內(nèi)市場需求，到如今走向國際大市場。近年來由我國自主研發(fā)的分析儀器設(shè)備已經(jīng)在環(huán)境保護(hù)、生命科學(xué)、食品安全甚至航空航天和深海探測等領(lǐng)域都有了令人矚目的應(yīng)用和成就。我們既要不盲目崇拜，有民族自信，更應(yīng)該意識到我國的儀器科技和儀器工業(yè)水平，與國外相比確實還存在不小的差距，要有民族使命感和緊迫感，要有致力于國產(chǎn)儀器研發(fā)的志向，致力于打造民族儀器品牌的決心和信念。

三"教學(xué)策略

儀器分析作為分析化學(xué)的重要分支，對于學(xué)生認(rèn)識化學(xué)學(xué)科、培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣和構(gòu)建專業(yè)思想具有關(guān)鍵作用。儀器分析課程內(nèi)容涵蓋的分析方法范圍廣、信息量大、知識點多而繁雜，學(xué)生難以深化知識和獲得儀器分析解決問題的策略思想和方法，需要有針對性地采取合適的教學(xué)策略，以多樣化的形式落實到課堂教學(xué)中，從而獲得良好的教學(xué)效果。因此，我們以知識、能力、德育三個維度的教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向，以“思專融合”的教學(xué)理念為核心，在充實、整合、設(shè)計教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，積極探索適合儀器分析課程教學(xué)策略。

針對“原子吸收光譜法”教學(xué)節(jié)段，我們提出以下四條具體教學(xué)策略。

（一）"以思維導(dǎo)圖為手段系統(tǒng)梳理課程知識體系

儀器分析課程知識具有十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬯P(guān)系。每個儀器分析方法的知識內(nèi)容都是按照“基本原理—儀器構(gòu)造—定性定量分析”層層遞進(jìn)。思維導(dǎo)圖有助于將思維進(jìn)行發(fā)散并將發(fā)散思維具體可視化，是一個有效的學(xué)習(xí)思考工具[12]。在“原子吸收光譜法”教學(xué)節(jié)段中以思維導(dǎo)圖為手段可以幫助學(xué)生系統(tǒng)梳理課程知識體系，明確章節(jié)教學(xué)整體內(nèi)容、教學(xué)重點難點及具體知識點之間的關(guān)聯(lián)性。圖1為“原子吸收光譜法”教學(xué)節(jié)段思維導(dǎo)圖。

（二）"以發(fā)展歷程為主線生動講授課程知識內(nèi)容

儀器分析方法的發(fā)展是現(xiàn)代科學(xué)、經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)和推動力之一。每一項儀器分析方法的背后都有一段科學(xué)家們經(jīng)年累月創(chuàng)新改進(jìn)的發(fā)展歷程。在“原子吸收光譜法”教學(xué)節(jié)段中以發(fā)展歷程為主線生動講授課程知識內(nèi)容，不僅可以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，而且可以深入淺出地以故事的形式幫助學(xué)生理解和記憶晦澀枯燥的原子吸收光譜理論原理知識。由太陽光光譜存在暗線，就可以聯(lián)想大氣中的原子對特定波長的太陽光的吸收現(xiàn)象，即可明白原子吸收光譜的基本原理。由Walsh發(fā)表的著名論文《原子吸收光譜在化學(xué)分析中的應(yīng)用》，就可以記憶原子吸收光譜的關(guān)鍵部件之一是空心陰極燈，并從原理角度理解原子吸收光譜需要使用銳線光源的原因。圖2為“原子吸收光譜法”教學(xué)節(jié)段發(fā)展歷程主線圖。

（三）"以課程思政為抓手充分發(fā)揮課程育人功能

全面推進(jìn)課程思政教育教學(xué)改革和建設(shè)要求思想政治課程與各類專業(yè)課程同行同向協(xié)同育人。在儀器分析課程教學(xué)中以課程思政為抓手充分發(fā)揮課程育人功能，可以鼓勵學(xué)生利用專業(yè)知識探索新領(lǐng)域、發(fā)現(xiàn)新規(guī)律、解決新問題，培養(yǎng)求真務(wù)實、學(xué)以致用、勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神，堅定專業(yè)理想信念、厚植愛國情懷、增強(qiáng)責(zé)任擔(dān)當(dāng)意識和科技強(qiáng)國使命感，引導(dǎo)學(xué)生形成正確的人生觀和價值觀，挖掘課程的價值引領(lǐng)作用，真正做到將課程思政建設(shè)落實到每一門課程、每一節(jié)課堂。圖3為“原子吸收光譜法”教學(xué)節(jié)段課程思政設(shè)計圖。

（四）"以科研課題為載體注重強(qiáng)化課程專業(yè)導(dǎo)向

儀器分析是開展環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境修復(fù)、環(huán)境管理、環(huán)境評價以及廢棄物減量化、資源化、清潔生產(chǎn)等不可缺少的基礎(chǔ)和技術(shù)手段。儀器分析課程內(nèi)容與環(huán)境工程專業(yè)結(jié)合緊密，儀器分析方法涉及環(huán)境水質(zhì)、空氣、固廢、土壤和生物等各個領(lǐng)域，深入金屬污染物、非金屬無機(jī)污染物和有機(jī)污染物各個方向，特別是在有機(jī)污染物的定性、定量、結(jié)構(gòu)分析，以及遷移和轉(zhuǎn)換等的研究中發(fā)揮著越來越重要的作用[13]。例如最突出的工業(yè)“三廢”（廢氣、廢水、廢渣）的控制與處理是環(huán)境工程專業(yè)的重要任務(wù)。要有效治理“三廢”，需清晰了解“三廢”的組成和含量，才能采取針對性的治理方式，這些都離不開儀器分析方法。在“原子吸收光譜法”教學(xué)節(jié)段中以科研論文為載體注重強(qiáng)化課程專業(yè)導(dǎo)向，可以拓展課程內(nèi)容，鍛煉學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)與國際視野，提高學(xué)生解決實際環(huán)境工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的能力。

四"結(jié)束語

以學(xué)生為中心，以成果為導(dǎo)向，在儀器分析課程教學(xué)實施中基于“思專融合”理念，計劃性地引入思政教育內(nèi)容，保證課程“知識傳授”“能力培養(yǎng)”的同時加強(qiáng)“品格塑造”，并采取合適的教學(xué)策略以多樣化的形式落實到課堂教學(xué)，對提升教學(xué)效果具有積極的促進(jìn)作用：清晰梳理知識結(jié)構(gòu)體系，幫助學(xué)生鍛煉邏輯思維與歸納能力;生動引入課程思政內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生樹立科學(xué)精神與愛國情懷;巧妙結(jié)合科研課題與實際案例，使學(xué)生感受到使用儀器分析方法解決實際問題的樂趣和意義，從而激發(fā)學(xué)生的科創(chuàng)意識與專業(yè)熱情。基于學(xué)生對于儀器分析課程的教學(xué)反饋，通過課程學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅能夠基本掌握常用現(xiàn)代儀器分析方法的專業(yè)知識，而且在愛國主義、創(chuàng)新意識、科學(xué)素養(yǎng)和社會責(zé)任等各方面都有更深刻的認(rèn)識，說明通過“思專融合”教學(xué)設(shè)計，將知識傳授和價值引領(lǐng)有機(jī)統(tǒng)一，取得了較好的課程思政教育成效，為儀器分析課程思政建設(shè)持續(xù)改進(jìn)奠定了良好的基礎(chǔ)，也為其他相關(guān)專業(yè)課程的思政案例與教學(xué)設(shè)計提供了有價值的參考。

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基金項目：廣東省高等教育學(xué)會“十四五”規(guī)劃2022年度高等教育研究課題青年課題“現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院產(chǎn)教融合協(xié)同育人模式研究——以五邑大學(xué)-中集環(huán)保裝備產(chǎn)業(yè)學(xué)院為例”（22GQN04）;2023年度廣東省本科高校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程-高等教育教學(xué)改革項目“基于現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院校企共建儀器分析課程改革實踐”（GDJX2023020）;2024年度廣東省本科高校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程-科產(chǎn)教融合實踐教學(xué)基地“五邑大學(xué)-芳源卓越創(chuàng)新人才培養(yǎng)基地”（GDJX2024241573）

作者簡介：張夢辰（1992-），女，漢族，江蘇南京人，博士，副教授。研究方向為水處理膜分離技術(shù)。