研究型教學(xué)在“儀器分析”課程中的實(shí)踐探索關(guān)鍵要素探究

（南陽(yáng)理工學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院 河南·南陽(yáng) 473000）

本文對(duì)以學(xué)生為中心的人本主義、提高學(xué)生主觀能動(dòng)性的建構(gòu)主義和強(qiáng)調(diào)課程內(nèi)容深度與廣度拓寬創(chuàng)新的發(fā)展主義，對(duì)儀器分析課程開(kāi)展研究型教學(xué)展開(kāi)實(shí)踐探索，采用問(wèn)題導(dǎo)向和實(shí)踐探索為主的教學(xué)策略，將社會(huì)熱點(diǎn)案例引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對(duì)專(zhuān)業(yè)課程內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)引入虛擬仿真技術(shù)輔助教學(xué)，可有效提高儀器分析課程教學(xué)的效率與質(zhì)量。

1 儀器分析課程教學(xué)現(xiàn)狀

儀器分析課程是應(yīng)用化學(xué)、植物保護(hù)與制藥工程等專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課程，其內(nèi)容包含氣象色譜與高效液相色譜等色譜法檢測(cè)技術(shù)、電化學(xué)分析技術(shù)與波普分析技術(shù)等，學(xué)生必須要在熟悉和掌握無(wú)機(jī)有機(jī)化學(xué)、物理學(xué)、分析化學(xué)和高等數(shù)學(xué)等專(zhuān)業(yè)課程知識(shí)的基礎(chǔ)上才能開(kāi)展儀器分析課程的學(xué)習(xí)。從內(nèi)容上來(lái)看，儀器分析課程的內(nèi)容非常多且繁雜，理論比較復(fù)雜抽象，涵蓋的學(xué)科內(nèi)容較多，學(xué)校學(xué)生普遍反映課程學(xué)習(xí)的難度很大。這樣的教學(xué)模式下，使得儀器分析課程教學(xué)的內(nèi)容變得更加單一無(wú)趣，無(wú)法吸引學(xué)生的注意，無(wú)法調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性，學(xué)生也無(wú)法將所學(xué)知識(shí)和技能和實(shí)際操作聯(lián)系起來(lái)，難以解決實(shí)際問(wèn)題。

2 研究型教學(xué)的內(nèi)涵和理論基礎(chǔ)

研究型教學(xué)的本質(zhì)是以培養(yǎng)復(fù)合型、創(chuàng)新型應(yīng)用人才為目的，在教學(xué)中采用多元的注重學(xué)生實(shí)踐和學(xué)生主觀能動(dòng)性發(fā)揮的教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生們自主探索探究，引導(dǎo)他們自己去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，使學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)能將理論知識(shí)和研究探索結(jié)合在一起，從而培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識(shí)、動(dòng)手實(shí)踐能力。

研究型教學(xué)的理論基礎(chǔ)包括人本主義、建構(gòu)主義和發(fā)展主義。其中人本主義以學(xué)生為中心，建構(gòu)主義則強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主觀能動(dòng)性的發(fā)揮，發(fā)展主義則強(qiáng)調(diào)課程內(nèi)容深度與廣度的拓寬和創(chuàng)新。研究型教學(xué)目前已經(jīng)在有機(jī)材料學(xué)、生物學(xué)等不同學(xué)科上進(jìn)行了探索研究，并獲得了實(shí)際的教學(xué)效果。

3 研究型教學(xué)在儀器分析課程教學(xué)中的理論基礎(chǔ)探究

3.1 以學(xué)生為中心的人本主義探究

人本主義由美國(guó)心理學(xué)家羅杰斯提出，反映到教學(xué)中，人本主義指的是教學(xué)應(yīng)以學(xué)生為中心，教師的作用是通過(guò)采用多樣的教學(xué)手段來(lái)創(chuàng)造良好的環(huán)境氛圍，在這樣的環(huán)境下可以吸引學(xué)生學(xué)習(xí)，調(diào)動(dòng)他們的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。在教學(xué)中，學(xué)生不可以成為知識(shí)的被動(dòng)接受者，而是應(yīng)該主動(dòng)學(xué)習(xí)者，而教師則應(yīng)該作為引導(dǎo)者的身份指導(dǎo)學(xué)生們進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和探究。在儀器分析這門(mén)課程的教學(xué)中，教師應(yīng)該改變過(guò)去灌輸式的教學(xué)模式，從學(xué)生的角度出發(fā)，了解他們的實(shí)際需求、學(xué)習(xí)現(xiàn)狀和性格特點(diǎn)等，然后再制定科學(xué)合理的教學(xué)方案，采用合適的教學(xué)方法。作為一名引導(dǎo)者，教師不應(yīng)單一地采用講解型的手段，而是應(yīng)該在課堂一開(kāi)始根據(jù)所教學(xué)內(nèi)容提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生們?nèi)ニ伎继剿鳌＜唇處煈?yīng)針對(duì)不同知識(shí)內(nèi)容設(shè)計(jì)與整理好一個(gè)問(wèn)題庫(kù)，該問(wèn)題庫(kù)中的問(wèn)題作為一堂課開(kāi)始的導(dǎo)向，引導(dǎo)著學(xué)生們通過(guò)自主學(xué)習(xí)探究、合作討論等方式去發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題，學(xué)生們?cè)谶@個(gè)過(guò)程中結(jié)合教材中的內(nèi)容以及學(xué)科發(fā)展最前沿來(lái)給出自己的答案。問(wèn)題引導(dǎo)型的教學(xué)必須強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生們的自主學(xué)習(xí)能力，但同時(shí)也要和教師的知識(shí)講解結(jié)合起來(lái)，在學(xué)生們掌握基本知識(shí)的前提下去自主探究和實(shí)踐創(chuàng)新。在考核評(píng)價(jià)方面，不應(yīng)只以期末考試為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，而應(yīng)該將平時(shí)的課堂表現(xiàn)、學(xué)習(xí)態(tài)度等結(jié)合起來(lái)，通過(guò)教師的問(wèn)題引導(dǎo)，使學(xué)生們能夠自己總結(jié)與歸納知識(shí)點(diǎn)。在具體實(shí)施時(shí)，學(xué)生可以采用分組合作討論、提交學(xué)習(xí)報(bào)告的形式作為考核項(xiàng)目，教師應(yīng)該對(duì)學(xué)生們的知識(shí)掌握情況、學(xué)習(xí)表現(xiàn)等作出點(diǎn)評(píng)。此外，需要注意的是，人本主義教學(xué)理論也要把控好度，應(yīng)構(gòu)建多元主體并重的人本主義，培養(yǎng)理性行為，兼顧學(xué)生個(gè)體與群體的利益，使每一位學(xué)生都能真正學(xué)到有用的知識(shí)。

3.2 以提高學(xué)生主觀能動(dòng)性的建構(gòu)主義探究

建構(gòu)主義是一種從人的行為主義出發(fā)的認(rèn)知主義，強(qiáng)調(diào)人對(duì)自己行為的認(rèn)知。將其應(yīng)用到教學(xué)過(guò)程中，強(qiáng)調(diào)的就是學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。只是并非只是一個(gè)教師單向向?qū)W生傳遞的過(guò)程，而是學(xué)生自己構(gòu)建知識(shí)的過(guò)程。在儀器分析課程教學(xué)中，基于研究型教學(xué)的建構(gòu)主義是的目的是為了提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力、自己動(dòng)手實(shí)踐的能力。對(duì)于教師而言，可通過(guò)引入社會(huì)上和儀器分析相關(guān)的案例事件，以及學(xué)科前沿知識(shí)，結(jié)合生活實(shí)際開(kāi)展課堂教學(xué)。比如以農(nóng)藥殘留物檢測(cè)為例，用生活中跟農(nóng)藥安全有關(guān)的案例來(lái)引入課堂知識(shí)，使學(xué)生們掌握相關(guān)的檢測(cè)儀器和操作技能。同時(shí)，可以結(jié)合虛擬仿真軟件，在營(yíng)造的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，刺激學(xué)生們的感官，使他們體會(huì)身臨其境的感覺(jué)，通過(guò)仿真模擬實(shí)驗(yàn)來(lái)感受真實(shí)的儀器檢測(cè)過(guò)程。不僅可以以生動(dòng)形象的動(dòng)態(tài)畫(huà)面吸引學(xué)生的注意，而且還能讓學(xué)生通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)提前了解儀器的基本原理、結(jié)構(gòu)和操作方法，通過(guò)對(duì)不同儀器的對(duì)比分析，使學(xué)生們歸納總結(jié)這些儀器的基本部件、原理、結(jié)構(gòu)等，激發(fā)學(xué)生對(duì)理論學(xué)習(xí)的興趣。而將熱點(diǎn)案例中的有關(guān)食品安全的事件引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，比如用“毒膠囊”事件引入原子發(fā)射光譜定性分析以及原子吸收光譜定量分析的教學(xué)中，用“張?jiān)Ｆ咸丫撇剞r(nóng)藥”事件引入到氣象色譜和高效液相色譜相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)中，通過(guò)案例教學(xué)可有效培養(yǎng)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題的能力，也提高了他們的實(shí)踐創(chuàng)新以及思辨的能力。

3.3 教學(xué)內(nèi)容深度和廣度并重的發(fā)展主義探究

發(fā)展主義的理論主張的是教學(xué)要以最好的效果來(lái)促進(jìn)學(xué)生一般的發(fā)展，即應(yīng)在學(xué)生普遍發(fā)展的基礎(chǔ)上達(dá)到盡量好的教學(xué)效果。該課程理論基礎(chǔ)強(qiáng)調(diào)的是教學(xué)的內(nèi)容必須要既有深度又有廣度，教學(xué)應(yīng)該遵循由淺入深、由簡(jiǎn)入難的原則，先將一些簡(jiǎn)單的原理理論知識(shí)教授給學(xué)生，然后再深入探究?jī)x器的實(shí)際應(yīng)用，讓學(xué)生一步步掌握牢儀器的原理和操作技術(shù)要點(diǎn)。由于儀器分析這門(mén)課程的教學(xué)內(nèi)容很多也很復(fù)雜抽象，但是課時(shí)又非常少，實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)器材也非常缺乏，在這種情況下如何優(yōu)化儀器分析課程教學(xué)內(nèi)容，如何使用發(fā)展主義的教學(xué)理論來(lái)拓寬教學(xué)的深度與廣度，提高課程教學(xué)效果是每一位教師都需要重點(diǎn)思考的問(wèn)題。為達(dá)到盡可能好的教學(xué)效果，教師應(yīng)該對(duì)原有的課程內(nèi)容進(jìn)行整合，按照不同專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的需求以及儀器分析行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)儀器分析的課程內(nèi)容進(jìn)行重新布局、合理規(guī)劃設(shè)計(jì)，使課程內(nèi)容的重點(diǎn)盡量和各個(gè)專(zhuān)業(yè)實(shí)際應(yīng)用發(fā)展方向的儀器相一致，同時(shí)調(diào)整教學(xué)學(xué)時(shí)，重新規(guī)劃好理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課時(shí)以及課程教學(xué)大綱。對(duì)于植物保護(hù)學(xué)院制藥工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生而言，在農(nóng)藥分析課程中經(jīng)常要用到電位分析法來(lái)確定農(nóng)藥殘留的有效成分含量，在有機(jī)結(jié)構(gòu)分析中要對(duì)各種光譜儀器內(nèi)容進(jìn)行深入講解，所以在教學(xué)大綱設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免不同課程內(nèi)容的重復(fù)設(shè)置。對(duì)于植物保護(hù)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生而言，專(zhuān)業(yè)課程中經(jīng)常會(huì)使用到液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用和氣象色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)來(lái)確定植物病菌致病活性成分，害蟲(chóng)分泌的性激素的活性成分含量，為此在內(nèi)容設(shè)置上應(yīng)重點(diǎn)偏向于色譜分析與質(zhì)譜分析。為了解決實(shí)驗(yàn)室缺乏大型實(shí)驗(yàn)器材的問(wèn)題，可通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建，使每一位學(xué)生都能參與到儀器檢測(cè)分析的實(shí)驗(yàn)全過(guò)程中，使學(xué)生能夠通過(guò)該仿真平臺(tái)理解和掌握儀器設(shè)備的組成、原理和操作要點(diǎn)，并且還進(jìn)行了親自動(dòng)手實(shí)踐，這種方式和傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)合起來(lái)，可有效提高儀器分析教學(xué)的效果，確保學(xué)生普遍發(fā)展。

4 提高儀器分析課程教學(xué)效率和質(zhì)量的幾點(diǎn)措施

4.1 強(qiáng)調(diào)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)并重

在研究型教學(xué)中，儀器分析理論課程和實(shí)驗(yàn)教學(xué)是同等重要的，在熟練掌握物理化學(xué)性質(zhì)、物理化學(xué)原理、精密儀器的結(jié)構(gòu)等理論基礎(chǔ)的基礎(chǔ)上，才能應(yīng)用這些知識(shí)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)操作。所以在教學(xué)時(shí)必須要講清楚各種儀器的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、原理和使用方法。在電化學(xué)分析中，講清楚直接電位法的幾種離子選擇電極，并補(bǔ)充化學(xué)修飾電極、納米電極的原理、制備方法和應(yīng)用案例等。在原子吸收光譜的教學(xué)中，為使學(xué)生更好了解該方法原理，在學(xué)生理解原子吸收峰值吸收理論的基礎(chǔ)上，以原子化器中總原子濃度為依據(jù)對(duì)原子化過(guò)程的影響因素進(jìn)行分析討論，使學(xué)生更清楚地明白和原子化過(guò)程有關(guān)的因素，從而能利用這些理論知識(shí)指導(dǎo)實(shí)踐，發(fā)揮儀器設(shè)備的作用。

4.2 以培養(yǎng)研究型人才為目標(biāo)采取研究型教學(xué)方法

研究型教學(xué)使得課程結(jié)構(gòu)得到了優(yōu)化，同時(shí)也應(yīng)該采取合適的教學(xué)方式來(lái)吸引學(xué)生興趣、培養(yǎng)學(xué)生能力。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，要求教師除了講解理論知識(shí)外，還應(yīng)該適當(dāng)引入科學(xué)研究要素，比如以提問(wèn)題、引入案例、展示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、合作討論等方式來(lái)啟發(fā)學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生自己分析和解決問(wèn)題。比如在氣象色譜分析教學(xué)中，首先展示分析棍和體系任務(wù)的初步分析結(jié)果，然偶設(shè)定理想分離的目標(biāo)，教師提出問(wèn)題，使學(xué)生明確只有選擇合理的儀器以及操作參數(shù)才可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的理想分離，在這之后教師再提出第二個(gè)問(wèn)題，問(wèn)學(xué)生如何選擇儀器和操作參數(shù)，啟發(fā)學(xué)生觀察色譜圖，觀察色響峰寬參數(shù)。然后進(jìn)一步展示參數(shù)調(diào)整后的效果，使學(xué)生恍然大悟。

4.3 以檢驗(yàn)理論、強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果為目的合理設(shè)置實(shí)驗(yàn)課教學(xué)內(nèi)容

儀器分析是科學(xué)研究的重要手段，在儀器分析實(shí)驗(yàn)課程設(shè)施時(shí)，除了安排必要的測(cè)試與驗(yàn)證性試驗(yàn)外，還應(yīng)該引入最新的科研成果對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行更新、拓展，引入研究型實(shí)驗(yàn)。研究型實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和實(shí)施可以有效開(kāi)拓學(xué)生的視野、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而獲得良好的焦旭效果。在實(shí)驗(yàn)課組織時(shí)要強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，避免照本宣科的做法，比如在氣象色譜實(shí)驗(yàn)中，不應(yīng)該將現(xiàn)有條件交給學(xué)生讓學(xué)生照著講義去實(shí)驗(yàn)，而應(yīng)該給學(xué)生混合樣品和基本條件，使學(xué)生根據(jù)自己情況優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)行定性定量分析，使學(xué)生對(duì)理論知識(shí)有更深層的體會(huì)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，儀器分析課程作為植物保護(hù)、制藥工程等專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課程之一，其重要性不言而喻。但是儀器分析課程內(nèi)容多、內(nèi)容復(fù)雜，理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)并重，而課時(shí)卻較少、實(shí)驗(yàn)器材缺乏，學(xué)生學(xué)習(xí)難度很大。為真正達(dá)到良好的教學(xué)效果，必須對(duì)儀器分析相關(guān)課程進(jìn)行改革和實(shí)踐探索。本文在分析儀器分析課程教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，引入研究型教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用，通過(guò)對(duì)以學(xué)生為中國(guó)新的人本主義探究、以提高學(xué)生主觀能動(dòng)性的建構(gòu)主義探究和課程內(nèi)容深度與廣度并重的發(fā)展主義探究來(lái)論證研究型教學(xué)對(duì)于提高儀器分析課程教學(xué)效果，培養(yǎng)綜合應(yīng)用型人才的重要意義。