現代儀器分析課程理論和實驗教學的改革思路分析

張煜 付紅巖 姚常浩

摘? 要：基于現階段教學改革背景，做好現代儀器分析課程理論和實驗教學的改革，對于提高課程理論與實驗教學質量具有積極意義。文章以綜述的方法，對現代儀器分析課程特點、課程理論和實驗教學現狀展開分析，并以此來擬定優化課程教學內容、調整理論與實驗課程占比、改變課程教學方法、建立多元評估模式、做好案例融合工作、提高數據分析重視度、推行多媒體教學等措施，并加以應用能夠有效優化課程理論和實驗教學環境，不斷提高學生綜合素養。

關鍵詞：課程理論；實驗教學；教學目標

中圖分類號：G642? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2023）20-0167-04

從目前的國際發展情況來看，現代科學儀器已經成為國家軟實力的重要組成部分，分析儀器中包含大量光、電、磁和計算機等交叉學科的基本理論與前沿性技術，儀器分析的進步離不開上述交叉學科的發展?；诖?，在現代儀器分析課程理論和實驗教學活動中，需要做好相應的改革工作，以提高課程教學質量，提高學生的綜合實力。

一、現代儀器分析課程特點

（一）內容涉及多個領域

現代儀器分析是一門多學科交叉、實踐性很強的課程，內容涉及現代科學技術的多個領域，涉及力學、光學、電學、生物化學、信息自動化、智能化及計算機等相關知識，涉及專業面廣，實踐性和理論性強，原理較為抽象，課程內容相對難以理解消化。

（二）內容豐富、與時俱進

現代儀器分析的方法多種多樣，儀器類型繁多，隨著科學技術及計算機網絡化的發展，已有的分析方法將不斷發展更新，新的分析方法還將不斷涌現。因此，從現代儀器分析內容之豐富、發展之迅速的特點來看，其體現出“與時俱進”的特征，是其他化學基礎課程所少見的鮮明特征之一［1］。

（三）課程定位與人才培養目標

無論儀器分析方法和儀器類型如何更新變化，本質上都是在電化學分析法、色譜法、光學分析法、熱分析法及質譜法的基礎上，結合各個時代科技發展特點，產生新的方法與儀器?，F代儀器分析課程定位和人才培養目標如表1所示。

二、現代儀器分析課程理論和實驗教學現狀

（一）課程教學目的性較弱

首先，教師教學時沒有對現代儀器分析課程進行梳理，多是按照課本大綱依次開展教學，各個板塊的內容獨立性較強，且多數理論知識抽象性、枯燥性較強，降低了學生的學習興趣，難以幫助學生進行課程的系統化學習。其次，對于模塊的講解過程較為瑣碎，沒有統一的流程，在整個學習過程中，學生處于被動的學習狀態，較難理解課程知識，降低了課程的教學效果［2］。最后在課程教學中，理論課程與實驗課程之間的關聯性相對較弱，學生未建立良好的學習框架，影響了學生的學習效果。

（二）理論與實驗課程設置不合理

1. 高校設置的理論課程與實驗課程課時比例不合理，即理論課程課時占有量大于實驗課程，且實驗課程課時安排沒有根據課程難易程度進行調節，無法幫助學生更好地學習課程內容，降低了較難課程的學習效果。

2. 理論課程與實驗課程銜接性較差，部分高校的理論課程和實驗課程間隔時間超過三天甚至一周，有違大腦記憶規律，這會導致學生記憶狀態不佳，使其在實驗課上需花費一部分時間來復習理論知識，降低了實驗課程的教學效果［3］。

3. 學校硬件儲備不足，只采購了較為簡單的教學儀器，對于一些成本較高的實驗器材，學校未曾采購，只能依靠多媒體進行講解，降低了學生的實操能力，影響了課程的教學效果。

（三）課程教學方法比較單一

教師在前期沒有對現代儀器分析理論課程與實驗課程進行梳理，無論課程難易都使用了統一的教學方法進行教學，這直接影響了課程的教學效果，削弱了學生對課程的學習興趣。對于一些復雜程度較高的課程，教師只是借助增加課時的方式完成教學，教學方式仍選擇較為傳統的填鴨式教學法，學生課堂上的參與度較低，學習效果相對較差。學生在實驗課程的學習中也存在自主權較弱的問題，這也影響了學生的學習主動性，從而影響了課程的教學效果［4］。

（四）評估模式應用效果較差

1. 理論成績在總成績中的占比較高。許多高校理論成績占比超過60%，且理論成績中的80%來源于筆試成績，只有20%來源于課堂表現成績。難以真實反映學生的學習情況。

2. 實踐技能的評價內容比較單一，除了占比相對較低外，在評價內容的設計上，主要以出勤率、實驗操作、實驗報告為主，這些內容的主觀性較高，難以反映學生的真實情況。在評價時，采用以教師評價為主的方式，降低了評價結果的客觀性［5］。

3. 在評估模式的落實過程中，較少對評估模式中的具體內容進行改動，使部分指標和實際情況存在脫節的問題，降低了所擬定評估模式應用結果的科學性。

（五）案例融合工作較少

1. 案例選擇結果不合理，許多教師所選的案例與當前的社會發展情況相脫節，許多教師依舊沿用教材上的老舊案例，對提升學生創新思維能力的幫助較小，容易讓學生和時代相脫節，較難提高學生的綜合實力。

2. 在課程教學過程中，課堂教學內容的靈活性較差。很多教師在教學活動中只根據教學大綱來進行教學，沒有結合當下的一些熱點事件，或者在講解熱點事件時，沒有從本質上分析，導致學生參與課程學習的積極性較差，降低了課程的教學效果。

（六）數據分析重視度較弱

1. 數據分析軟件的選擇質量較差，許多學生在選擇分析軟件時，沒有考慮現代儀器分析方法的基本特點，使用了較為通用的分析軟件，或者多個軟件混用，從而降低了數據量化處理結果的科學性與合理性，較難滿足后續分析活動的進行［6］。

2. 缺少對實驗數據的匯總整理，教師最后往往以實驗報告的方式來檢查學生的實驗情況，但是學生實驗數據的真實性較難直接判斷，無法幫助教師發現學生操作上存在的問題，不能及時督促學生改正此問題，降低了所整理數據的應用價值。

（七）多媒體應用質量較差

1. 多媒體教學課件的制作質量較差，教師在前期制作多媒體課件時，沒有結合學生的學習特點進行制作，而是傾向于學術性質地制作課件，此類課件雖然具有較強的學術參考價值，但是對處于學習階段的學生并不適用，易引起學生的厭學情緒，降低該課程的學習效果［7］。

2. 對于復雜度相對較高的新型儀器，教師沒有合理使用多媒體來細化分析儀器的具體細節，使學生較難充分理解儀器的工作原理，在實際操作中也會由于理解深度不足，出現人為失誤操作，影響學生學習興趣的同時，降低了實驗課程的學習效果。在多媒體教學中，教師缺少引導學生思考的過程，依舊沿用教師為主體的教學方式，影響了課程的教學效果。

三、現代儀器分析課程理論和實驗改善思路

（一）優化課程教學內容

通過優化課程教學內容，可以提高課程教學過程的目的性，提高課程教學結果的科學性。

1. 對現代儀器分析課程進行梳理，可將其劃分為若干模塊。例如根據所使用儀器分析方法、實驗儀器相似性，將課程劃分為電化學分析法、色譜法、光學分析法、熱分析法、核磁共振波譜法及質譜法等多個模塊，以模塊的方式來開展教學，幫助學生進行課程的系統化學習。

2. 對模塊的講解過程進行分解，按照發展歷程、基本原理、儀器結構、操作流程和注意事項的流程進行教學，在整個學習過程中，也可以通過對比學習的方法，來幫助學生更好地理解各類知識，提高課程的教學效果［8］。

3. 在課程教學中，根據教學內容的復雜度選擇相匹配的教學方法，加強理論課程與實驗課程之間的關聯性，以提高學生對課程的學習效果，加深學生對課程的學習印象。

（二）調整理論與實驗課程占比

調整理論與實驗課程占比能夠不斷提高學生的綜合實力，滿足社會對于人才的需求。

1. 對現代儀器分析的理論課程與實驗課程進行整理，根據課程的總課時調整理論課程與實驗課程比例。對難度相對較低的儀器分析課程（如光學分析、熱分析等），可以縮減理論課程的課時占比，增加實驗課程的具體占比，讓學生通過實踐來加深理論學習印象。對難度較高的儀器分析課程，除了提高理論課程與實驗課程占比外，還需要在實驗課程中做好對理論課程的再次強調，幫助學生更好地認知課程內容，提高課程知識的學習效果。

2. 提高理論課程與實驗課程銜接，在完成理論學習后，及時安排實驗課程，讓學生可以保持最佳記憶狀態進行實驗，加深對理論課程的學習印象，提高課程的學習效果。

3. 針對學校硬件儲備不足的情況，學?？赏度胭Y金建立虛擬現實仿真實驗室，讓學生利用VR設備模擬操作實驗過程，以此彌補硬件設施不足的情況，實現良好的課程教學效果。

（三）改變課程教學方法

改變課程教學方法，能夠保持學生的學習積極性，提高課程最終的教學效果。

1. 對現代儀器分析理論課程與實驗課程的教學難度進行評級，將教學課程細分為簡單、中等、較難三個等級，不同等級的課程對應不同的課程教學方法。例如簡單的教學課程，可使用問題引領法進行教學，學生根據問題進行理論學習，加深學習印象，并利用實驗課程鞏固學習知識。

2. 對一些復雜程度較高的課程，可以融合多項教學方法，如利用翻轉課堂教學法讓學生在課下完成基礎知識學習，課堂上利用問題引領教學法完成中等難度知識點學習，預留充足時間完成較難知識點學習。在實驗課程的學習中也可以參考此方法，給予學生足夠的自主權，以提高課程教學效果。

（四）建立多元評估模式

建立多元評估模式，有助于學校更好地培養高素質全能型人才，提高學生對于課程的學習質量。在多元化評估模式的建設中，可以依據OBE理念完成多元評估模式的擬定。

1. 調低理論成績在總成績中的占比，可以將理論成績占比下調到40%，并在卷面考試中增加主觀題數量，提高所擬定題目的可靠性。

2. 細化實踐技能的評價內容，此項內容的成績占比總成績的60%，內容包括出勤率、實驗操作、實驗報告、小組討論、PPT匯報、小組評價和教師評價等，為提升評價結果的科學性，可使用百分法設置若干項目，明確不同項目的對應評分。

3. 在多元評估模式的落實過程中，需要做好各類反饋信息的整理工作，根據獲取到的反饋信息來調節各分支項目的具體占比，提高所擬定評估模式應用結果的科學性。

（五）做好案例融合工作

在課程理論與實驗教學改革活動中，需要做好案例融合工作，借助實例來提高學生的理解深度。

1. 做好案例的選擇工作，所選的案例應契合當前的社會發展情況，如當代成功案例、教師科研案例等，并安排學生對其進行針對性研究，通過列舉出的各項問題，引導學生進行深入學習，逐步掌握現代儀器分析方法的應用原料與實驗結果，有序提升自身的綜合實力。

2. 在課程教學過程中，需要提高課堂本身的靈活性。教師在教學活動中可以適當融入一些社會當中的熱點事件。例如在食品安全領域人們一直關注的“反式脂肪酸”熱點話題，教師可以通過講解反式脂肪酸的危害性、具體的測定方法、國家推行標準、常見來源等知識，以此激發學生對知識點的學習興趣，提高學習結果的可靠性。

（六）提高數據分析重視度

提高數據分析重視度，能夠幫助學生養成良好的操作習慣，逐步提升學生的職業素養。

1. 做好數據分析軟件的選擇工作，不同的現代儀器分析方法所使用的分析軟件存在一定差異，例如脈沖傅里葉變換核磁共振波譜儀得到的實驗數據，需要使用Nuts軟件來分析數據，而X－射線單晶衍射儀所得到實驗數據在需使用Origin軟件來進行處理。

2. 依據信息技術來建立數據匯總平臺，并將得到的實驗數據，在統一格式后錄入數據匯總平臺中進行分類、整合、存儲，標記數據屬性后，建立相應的數據庫進行存儲，便于后續數據提取活動的快速進行，和實驗活動追溯，利于教師指導學生在操作上存在的問題，幫助學生有序改進不足。

（七）推行多媒體教學

推行多媒體教學，能夠幫助學生快速理解抽象的學習內容，提高在實驗課程中的學習效果。

1. 做好多媒體教學課件的制作，教師應結合學生的學習特點制作課件，在保證課件質量的同時，提高課件的趣味性，發揮吸引學生主動學習的作用，幫助學生更好地理解方法分析原理，提高課程的學習質量。

2. 對復雜度相對較高的新型儀器，教師可以利用多媒體展示整個儀器的原理剖視圖，對整個儀器的工作流程進行演示，并使用問題引領式教學法，引起學生的思考，保持學生學習積極性的同時，加深學生的學習印象和理解深度。

四、結語

綜上所述，基于現代儀器分析課程的基礎特點、培養目標，了解課程理論和實驗教學過程中存在的問題，并以此擬定相應的改革措施，不僅可以提高課程的教學質量，而且能夠有序提升學生的綜合實力，滿足社會對人才的相關需求。

參考文獻：

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［2］ 黃克靖，謝宛珍，譚學才. 現代儀器分析課程新型教學模式的探索［J］. 化工管理，2022，651（36）：9-11.

［3］ 姚瑞祺，戴璐，王鋒. “現代儀器分析技術”課程思政教學案例實施探索［J］. 農業工程，2022，12（11）：122-125.

［4］ 劉海峰，黃鶴燕，謝瑞士，等. 現代儀器分析類課程教學創新探索——以X射線探究晶體微觀世界課程為例［J］. 高教學刊，2022，8（24）：39-42.

［5］ 李曼，陶玉霞. 基于學科育人功能的課程實施探索——以現代儀器分析技術為例［J］. 畜牧獸醫科技信息，2022（08）：1-3.

［6］ 葛濤，范君. “現代儀器分析技術”課程思政的探索與實踐［J］. 廣州化工，2022（15）：198-199+214.

［7］ 郭群群，李書慧，杜桂彩，等. 產學研協同育人機制下“現代儀器分析”課程建設研究［J］. 工業和信息化教育，2022（07）：49-53.

［8］ 弓愛君，張瑋瑋，邱麗娜，等. 現代儀器分析課程思政教學改革探索［J］. 廣州化工，2022（13）：206-208.

（責任編輯：淳潔）

作者簡介：張煜（1983—），男，碩士，黑龍江東方學院食品工程學院講師，研究方向為現代儀器分析、食品分析；付紅巖（1977—），女，碩士，黑龍江東方學院食品工程學院副教授，研究方向為食品安全檢測、儀器分析檢測；姚常浩（1984—），男，碩士，黑龍江東方學院食品工程學院高級工程師，研究方向為環境檢測、儀器分析檢測。