现代仪器分析课程教学模式的探索*

江彬彬，程立春，盛可发，汪 谢，高迎春，操江飞

(1 安庆师范大学，安徽 安庆 246133；2 山东东大塑业有限公司，山东 聊城 252000；3 肇庆学院，广东 肇庆 526000)

仪器分析是化学、材料化学、化学工程与工艺专业的专业核心课程[1]。随着社会经济的快速发展和科学技术的快速进步，人们对仪器分析知识的需求日益迫切。然而，基于高校课程改革的背景下，随着课程数量、课程种类的增加，教学课时的不断缩减，仪器分析教学存在简单“灌输式”讲授基础知识现象，导致课堂中学生们不能及时地消化所学的知识[2-4]。因此，如何让学生们深入的掌握仪器分析基本知识，培养学生们的实际操作能力，是仪器分析课程急需要解决的问题。

1 仪器分析课程教学现状

1.1 教学内容抽象，学习重点不易突出，知识逻辑规律混乱

《仪器分析》教学内容涉及色谱、电化学和光谱等多方面内容，其中仪器的基本原理、组成、结构、基本操作和注意事项等内容是教学重要知识点。但是这些知识点琐碎繁杂，各章节独立成体系且相互之间联系不紧密；仪器原理和构造抽象难懂；课程知识与实际应用之间存在鸿沟。这些都致使该课程内容过于教条化，教学过程枯燥无味，导致学生们学习的积极性严重下降，影响了教学质量。最终导致他们无法把所学的知识真正地运用到实际中。

1.2 知识体系陈旧，缺乏追踪前沿发展

目前，大多数高校所用的教科书为华东理工大学胡坪和王氢主编高等教育出版社的《仪器分析》。本教材主要注重基础教育，但是随着社会经济的发展，部分新技术的探究仍然相对滞后、满足不了当前实际工作的需求。并且，近些年来新的科学技术快速发展并已经在社会发展中扮演重要角色，如X射线光电子能谱、原位球差透射电镜、电子顺磁共振波谱仪和扫描隧道显微镜技术等[5]，然后这些新的技术还没纳入仪器分析教材中，很难进入本科课堂。在紧张的课时中将这些最近的科学技术深入浅出的展现给学生也是个迫切需要解决的问题。

其次，学生掌握《仪器分析实验》也是学习仪器分析基础知识的必要前提。《仪器分析实验》是本科化学和材料专业的基础课程，对学生的发展具有重要作用。然而，部分高校受限于实验室条件和经费其仪器分析实验内容陈旧，缺乏前沿性。如循环伏安法判断电极过程：该实验的主要内容仅仅是判断书上的一个基本原理，没有涉及到相关知识的基本应用，也没有涉及到电化学最新的重要应用领域，如电解水、二氧化碳还原等，而这些都与国家的“碳达峰碳中和”目标紧密相关。仪器分析实验中学生们只是进行简单的操作，没有对仪器设备具有更深入的认识。另外，仪器分析每个实验内容仅仅是局限于单个仪器的使用，没有涉及到多个仪器共同完成的综合性实验。这使得实验内容与前沿的科研内容脱节，没有提高学生对实际问题的解决能力。

1.3 教学方法落后

目前仪器分析教学模式普遍采用传统的PPT讲授方式。而该教学模式忽视学生综合素质的培养，缺乏现代信息技术与教育教学相融合，学生处于被动的学习状态，不利于激发学生的主观能动性。

1.4 缺乏科学的评价方法和标准

仪器分析课程考核考试形式单一，往往只采用期末闭卷考试方法。学生过程成绩所占的比重比较低(根据教学大纲平时成绩占30%)，而且过程化成绩考核形式也比较单一(一般为课堂点名和课后作业)，这些都不利于创新型人才的培养。

2 仪器分析课程教学方式改革的思考和建议

2.1 形象化教学内容，提高教学效率

互联网教学是集文字、声音、图像、动画等多功能于一体的教学模式[6]。为了解决仪器分析教学内容抽象、难懂等问题，任课教师可以制作或借用多媒体动画或视频将仪器技术的原理、构造、操作规范等具体、形象的展现给学生。其次，任课老师可以采用虚拟仿真技术让学生切身体验仪器分析原理和方法。这些措施都避免任课老师用枯燥、乏味的语言，进而提高学生们的学习乐趣。也是枯燥乏味的教学内容简单易懂。

2.2 完善教学内容

根据仪器分析学科发展趋势和人才培养目标，应适当删减或增加部分教学内容并制定合理的教学大纲。突破原有课程的束缚，整合并更新仪器分析课程的重点和侧重点(如表1所示)。

表1 仪器分析教学内容及学时安排参考Table 1 Reference for teaching content and class hour arrangement of Instrument Analysis

其次，基于国家的“碳中和”、“碳达峰”的战略目标，新型能源技术的发展迫在眉睫。近些年来，二氧化碳还原、水裂解和锌空电池等绿色能源研究使新的仪器分析技术得到了快速发展。因此，及时向学生推送相关的政策法规和研究进展尤为重要。在此，教师可以通过雨课堂等平台推送相关的研究进展，让他们了解最新的研究技术发展，培养他们的科学热情。如，基于雨课堂等平台适当推送自己在美国化学会发表的一篇氢能源相关文章《Two-dimensional confined synthesis of metastable 1T-phase MoS2for hydrogen evolution reaction》，让学生们了解我们学校在“碳中和”、“碳达峰”做出的突出贡献，增强他们对学校的认同感和归属感。并且，结合文章内容向学生们介绍先进仪器设备的应用，如球差透射电镜、X射线光电子能谱和X射线粉末衍射等。

2.3 基础知识与学科前沿相结合

在理论教学中，教师可以根据专业的特点，不断洞察学科发展的最新研究成果并结合学院的特色，在课堂中适当引入最新的研究动态，激发学生们的创造性。如在电化学知识传递中，教师可以结合《Functionalization of metal oxides with thiocyanate groups：A general strategy for boosting oxygen evolution reaction in neutral media》向学生们展示电化学技术在生产新能源中的应用。激发学生的学习积极性，培养他们发现问题、解决问题能力。

2.4 实践教学与课程平台有机结合

图1 铁氰化钾的循环伏安图Fig.1 The CV curves of K3[Fe(CN)6]

2.5 利用互联网技术，引入多种教学模式

随着互联网技术的快速发展和新冠疫情的影响，“线上线下”混合式教学和“线上教学”应运而生且日趋成熟。这种新兴的教学模式扩展了教育资源的传播方式，也拓展了学生接收新知识的路劲。其次，根据雨课堂、MOOC等教育平台及时掌握学生的最新学习状态，并及时推送仪器分析最新的研究动态，让学生们了解仪器分析发展趋势。

2.6 建立完善的考核机制

为了全面的考核学生知识掌握能力、独立思考能力和创新思维能力，建立完善的综合考核评价机制尤为重要。在整个考核机制中应加强过程性考核，设立多元化的考核体系，包括课前预习、课堂互动、课后作业和期末考试等模块，并按适当比例计入考核总成绩。并且，在实施过程中针对不同模块的要求，设计多样化的、开放性探索题目，如主题发言、课堂讨论、网上交流和专题宣讲等(表1)。系统评价每个阶段的学习成绩和效果，保证教学质量和水平。

2.7 丰富教学内容，加强思政教育

习近平总书记在2016年12月召开的全国高校思想政治工作会议上指出：“要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面”[8]。因此，仪器分析教育改革一方面加强专业知识的传授和创新意识的培养，另一方面也要突出教育育人的功能。在仪器分析课程教学中任课老师要适当融入思政元素，培养学生的社会责任感，引导学生树立正确的世界观和价值观。

面对2020年突如其来的新冠疫情，以习近平总书记为中心的党中央团结各族人命，全国人民万众一心、全力抗击疫情，在较短时间内控制疫情。与此同时，我们还积极协助其它国家抗击疫情，这些都是爱国主义硬核力量的体现，都是中国特色社会主义制度优势的体现。

3 结 语

以培养化学专业“双一流”综合性人才为目标，贯彻落实“以学生为中心”的理念，仪器分析课程应不断完善和改革教学内容；运用现代化信息技术手段，实施多种教学方法；加强过程性考核，激发学生学习的积极性和创造性，提高学生的综合素质，为学习后续课程和将来从事化学教学及科学研究工作打好基础。