新時代背景下現(xiàn)代儀器分析教學(xué)的改革與思考

文/王宏（長江大學(xué) 物理與光電工程學(xué)院）

近些年，隨著國家經(jīng)濟社會的迅猛發(fā)展，高等教育的改革和發(fā)展成為科教興國戰(zhàn)略與人才強國戰(zhàn)略重要的一部分。對于高校而言，提高學(xué)生的實踐、創(chuàng)新和科研三方面的能力，向社會和科研院所輸出高質(zhì)量人才，是高等教育最主要的目的，同時也是一所院校綜合實力與核心競爭力的最重要的體現(xiàn)。統(tǒng)籌考慮新專業(yè)與新要求，對新興和重點領(lǐng)域科技工程人才進行提早布局，對傳統(tǒng)專業(yè)進行改造升級成為目前高等教育改革的主要方向?，F(xiàn)代儀器分析作為一門綜合性和前沿性都很強的學(xué)科，涉及諸如物理、化學(xué)、生物、電子信息等各種專業(yè)，使用到的理論分析方法也非常之多，可以說現(xiàn)代儀器分析這門課程為解決自然科學(xué)中各領(lǐng)域難題提供了詳盡的信息參考，因此現(xiàn)代儀器分析已經(jīng)成為我國普通高校本科以及研究生的重要課程之一。在此，我們對現(xiàn)代儀器教學(xué)該如何進行改革提出幾點設(shè)想和建議，以此幫助和提高學(xué)生的自主科研創(chuàng)新能力。

一、普通高校儀器實驗教學(xué)課程現(xiàn)狀及存在問題的分析

（一）教學(xué)內(nèi)容繁多但形式單一，學(xué)生興趣不足

現(xiàn)代儀器分析是一門研究物質(zhì)自身性質(zhì)與響應(yīng)信號的關(guān)系，進而對其內(nèi)在的關(guān)聯(lián)進行定性、定量分析的課程。該課程包含的實驗分析方法種類繁多，例如：紅外吸收光譜分析、原子吸收光譜分析、電化學(xué)分析法、質(zhì)譜分析、原子發(fā)射光譜分析法等，因此實驗課程涉及的知識面非常之廣。但是目前的教學(xué)方法有著明顯的不足，課堂上缺少教師與學(xué)生的互動，氣氛較為沉悶，涉及的深奧知識點無法在課堂上一一展開細(xì)講等，這就導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)儀器分析課程的主觀能動性大大減弱，課程無法吸引學(xué)生們的興趣，因此在課堂之外也鮮有學(xué)生利用課余時間來鉆研課堂上涉及的難懂的知識點，這就形成了惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致學(xué)生們對該課程學(xué)習(xí)的重視度不足，如何利用有限的課堂時間來提升教學(xué)質(zhì)量是一個值得深入探討的問題。

（二）理論與實驗、教學(xué)與實踐脫節(jié)，實驗教學(xué)內(nèi)容滯后

現(xiàn)代儀器實驗主要包含理論教學(xué)與實驗教學(xué)兩部分，兩者應(yīng)相輔相成相互結(jié)合，但是在目前的教育模式下卻呈現(xiàn)割裂的情況，即理論課與實驗課不能很好地承接，理論課上僅講述理論而不涉及任何實驗方面的知識，而理論課上完之后才對學(xué)生進行實驗課程，這就導(dǎo)致學(xué)生們無法將所學(xué)習(xí)的知識同儀器實驗很好地關(guān)聯(lián)起來，無法對課堂上學(xué)習(xí)的理論知識進行二次深化，進而更深層次地理解所學(xué)習(xí)的知識，因此目前傳統(tǒng)的儀器分析教學(xué)方法并不能很好地起到培養(yǎng)學(xué)生們獨立思考以及創(chuàng)新能力的作用。

（三）實驗課程安排不科學(xué)，考核評價體系不合理

當(dāng)前我國普通高校課程門類眾多，對于學(xué)生來講這是很重的學(xué)業(yè)壓力，因此學(xué)生們放到現(xiàn)代儀器實驗這門課程的精力非常有限，而對于教師來講儀器實驗的課時被壓縮嚴(yán)重，現(xiàn)代儀器分析的課程涉及多種測試和分析方法，課時被壓縮會讓學(xué)生們很難對所學(xué)的儀器和實驗有更深層次的理解?，F(xiàn)代儀器分析考核主要包含平時成績和期末成績兩部分，占比大約分別為40%和60%，在這其中平時成績包含課堂實驗操作成績和課后實驗報告成績。其中，因為影響課堂操作成績的因素有很多，所以課堂操作成績的可控性相對較弱，考核評價的時候很多是根據(jù)實驗報告來體現(xiàn)，這就導(dǎo)致考核成績無法有效體現(xiàn)出學(xué)生的實際操作能力和創(chuàng)新能力，學(xué)生只是機械性地記憶了操作步驟和方法，但是到實際操作層面遇到各種問題卻無法解決，缺乏應(yīng)變能力和創(chuàng)新能力，甚至很多學(xué)生寫完實驗報告就將實驗內(nèi)容忘完了，對于儀器分析實驗純粹是應(yīng)付了事，這樣的考核評價體系很難體現(xiàn)出學(xué)生們真實的實驗操作能力。

（四）實驗設(shè)備有限，實驗課時不足

隨著近十幾年高校的不斷擴張，高等教育學(xué)生數(shù)量日益增多，但是受限于各種原因，相應(yīng)的實驗教學(xué)設(shè)備卻沒有跟上學(xué)生擴招的速度，很多實驗需要學(xué)生們進行多批次進行，這樣很難保證每位學(xué)生都有足夠的時間和機會進行獨立自主的儀器實驗。同時，我國普通高校實驗設(shè)備相對落后，對比市面主流設(shè)備要普遍相對落后一到兩代，落后的實驗設(shè)備會導(dǎo)致在實驗過程中出現(xiàn)各種難以預(yù)料到的問題，有更多的因素影響實驗結(jié)果，而學(xué)生們往往會花費更多的時間與精力去檢查實驗過程中是哪一項出現(xiàn)問題，而無法將主要的時間和精力放在實驗本身。

二、現(xiàn)代物理儀器課程教學(xué)模式的改革策略

上述現(xiàn)代儀器課程教學(xué)中提到的問題普遍出現(xiàn)在我國各大高校中，但并非是無法解決。筆者從以下三個方面提出建議，也許對緩解現(xiàn)代儀器教學(xué)過程中遇到的問題和矛盾有積極作用。

（一）合理調(diào)整教學(xué)大綱及課時，改革課程內(nèi)容

相對于其他學(xué)科來說，現(xiàn)代儀器分析課程涉及各方面的知識較多，但是分配的學(xué)時卻相對較少。這一方面需要學(xué)校層面適當(dāng)增加實驗課程學(xué)習(xí)的課時，合理安排上課時間，另一方面則需要教師結(jié)合本專業(yè)和實際應(yīng)用需求，增加部分常用和重要的測量和分析方法的講解，例如原子光譜分析、氣相色譜法、原子發(fā)散光譜分析等，而對于其他應(yīng)用的相對較少的實驗分析方法，可以在教學(xué)大綱的設(shè)置中減少其比例，將教學(xué)重心進行合理的轉(zhuǎn)移。這樣實驗課學(xué)時的增加和上課教學(xué)內(nèi)容重心的轉(zhuǎn)移，可以相對減輕學(xué)生的學(xué)業(yè)壓力，同時加深學(xué)生對于所學(xué)習(xí)知識的理解程度。實驗教學(xué)中，應(yīng)該將實驗儀器的工作原理或者結(jié)構(gòu)作為教學(xué)的主線，對同屬一類的儀器實驗的測試分析方法，要進行對比和分析，找出共同點以便學(xué)生能夠抓住重點內(nèi)容，讓學(xué)生有更多的時間和精力來自主進行更深層次的歸納和整理。

（二）合理安排實驗教學(xué)資源，豐富課堂教學(xué)形式和內(nèi)容

對于任課教師來講，可以嘗試使用多種手段來提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，例如更多使用多媒體授課技術(shù)、教學(xué)模型輔助等手段，來靈活多變地調(diào)整課堂學(xué)習(xí)氛圍，將課程學(xué)習(xí)中的重點提取出來，便于學(xué)生的理解和記憶，吸引學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)時的精力和注意力。在儀器實驗教學(xué)中，鼓勵學(xué)生們相互溝通和相互交流，提高學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的思維能力、交流能力和動手能力，培養(yǎng)學(xué)生“發(fā)現(xiàn)問題-提出問題-解決問題”的能力，同時也要注意避免學(xué)生們的過度交流，導(dǎo)致相互之間生搬硬套，將他人的實驗結(jié)果和結(jié)論原封不動地復(fù)制到自己的實驗上，這樣則會導(dǎo)致學(xué)生們養(yǎng)成投機取巧的習(xí)慣。此外，可以在不違反前提的教學(xué)紀(jì)律的基礎(chǔ)上，抽出兩三個課時來讓學(xué)生們進行“翻轉(zhuǎn)課堂”，讓學(xué)生們在課堂上自己完成授課，這樣能調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，鍛煉學(xué)生的動手能力與表達能力，促進學(xué)生多方面協(xié)同發(fā)展。

（三）改進實驗成績考核評價體系，注重學(xué)生實踐能力培養(yǎng)

儀器分析相對于其他課程，更加注重實驗動手能力的體現(xiàn)，因此在成績評價體系上也要區(qū)別于其他學(xué)科，任課教師可以采用更加多元化的評價體系，適當(dāng)調(diào)整各方面的考核比重，這樣可以更加真實地反映出學(xué)生的能力，同時也可以增加各種加分項，來鼓勵學(xué)生們提高“發(fā)現(xiàn)問題-解決問題”的能力。注重學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，不能局限于教科書上介紹的測試和分析方法，要同當(dāng)今社會實際相結(jié)合起來。例如學(xué)院可以聯(lián)通當(dāng)?shù)仄髽I(yè)進行“校企合作實驗室”的建設(shè)，讓企業(yè)來提供實驗教學(xué)所需要的主流實驗設(shè)備，同時學(xué)院也可以為企業(yè)輸送優(yōu)質(zhì)人才，一舉兩得。

三、結(jié)語

現(xiàn)代儀器分析是一門與當(dāng)今基礎(chǔ)學(xué)科發(fā)展緊密相連的課程，在新時代發(fā)展的背景下，課程內(nèi)容更應(yīng)該以“立德樹人，培養(yǎng)建設(shè)多元化創(chuàng)新性卓越工程人才”為指導(dǎo)，不斷改進教學(xué)方式方法，在實驗授課的過程中注重培養(yǎng)學(xué)生們動手實踐的能力，讓學(xué)生們對于所學(xué)習(xí)的理論知識有更深層次的理解和記憶，調(diào)動學(xué)生們的主觀能動性，培養(yǎng)他們“發(fā)現(xiàn)問題-提出問題-解決問題”的能力，調(diào)動其主觀能動性，更加主動積極地去學(xué)習(xí)鉆研現(xiàn)代儀器分析這門課程，真正去學(xué)好這門課程，與實際更加緊密地結(jié)合起來。