田向榮 高艷清 高保衛(wèi)

摘? ? 要：“儀器分析”作為不同專業(yè)的基礎(chǔ)課程，存在著大型儀器少、課程內(nèi)容多而教學(xué)課時有限等問題。文章從以學(xué)生為中心的人本主義，以提高學(xué)生主觀能動性的建構(gòu)主義以及課程內(nèi)容深度與廣度并重的發(fā)展主義三個方面對“儀器分析”課程進行研究型教學(xué)探索與實踐。通過運用問題導(dǎo)向的教學(xué)策略、將社會熱點案例引入實驗教學(xué)、優(yōu)化整合不同專業(yè)課程內(nèi)容設(shè)計、引入虛擬仿真教學(xué)等措施，顯著提升“儀器分析”課程的教學(xué)質(zhì)量及效果。

關(guān)鍵詞：研究型教學(xué);儀器分析;模式

中圖分類號：G642.3? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1002-4107（2020）02-0026-03

一、研究型教學(xué)的內(nèi)涵及理論基礎(chǔ)

研究型教學(xué)以培養(yǎng)創(chuàng)新型和復(fù)合型應(yīng)用人才為目標(biāo)，在教學(xué)過程中更加注重學(xué)生的主觀能動性，教師在教學(xué)過程中應(yīng)該更加注重引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中將探索、研究和實踐有機結(jié)合在一起。研究型教學(xué)的理論基礎(chǔ)主要體現(xiàn)在人本主義、建構(gòu)主義和發(fā)展主義三個方面。人本主義即以學(xué)生為中心，建構(gòu)主義重在強調(diào)學(xué)生的主觀能動性，而發(fā)展主義注重課程的深度與廣度，并在此基礎(chǔ)上有所發(fā)展、有所創(chuàng)新[1]。研究型教學(xué)目前已在“有機材料化學(xué)”[2]、“腫瘤生物學(xué)”[3]、“流通經(jīng)濟學(xué)”[4]等不同學(xué)科基礎(chǔ)課和專業(yè)課程中進行了實踐探索，取得了良好的教學(xué)效果?！皟x器分析”是西北農(nóng)林科技大學(xué)制藥工程、植物保護、中藥學(xué)、應(yīng)用化學(xué)、食品科學(xué)等專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。植物保護學(xué)院是西北農(nóng)林科技大學(xué)在全校開展研究型學(xué)院建設(shè)最早的學(xué)院之一?！皟x器分析”是植物保護學(xué)院制藥工程和植物保護專業(yè)開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，在該門課程的教學(xué)過程中探索研究型教學(xué)是符合新形勢下建設(shè)雙一流學(xué)科建設(shè)的必然選擇。本文結(jié)合作者在“儀器分析”教學(xué)過程中的多年一線教學(xué)實踐經(jīng)驗，通過對課程的現(xiàn)狀分析，開展了以人本主義、建構(gòu)主義和發(fā)展主義為理論基礎(chǔ)的研究型教學(xué)的實踐與探索。

二、“儀器分析”課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

“儀器分析”課程目前主要采用高等教育出版社出版的《儀器分析》第四版教材，由朱明華和胡坪主編[5]，該教材為“十一五”“十二五”國家級規(guī)劃教材。該教材第四版共包括14章節(jié)的內(nèi)容，主要涉及色譜法（氣相色譜和高效液相色譜）、電化學(xué)分析（電位分析、伏安分析、庫侖分析）和波譜分析（原子發(fā)射光譜、原子吸收光譜、紫外光譜、紅外光譜、核磁共振、質(zhì)譜等）等內(nèi)容。需要學(xué)生在掌握“無機化學(xué)”“有機化學(xué)”“分析化學(xué)”“物理學(xué)”以及“高等數(shù)學(xué)”等課程的基礎(chǔ)上開設(shè)。從內(nèi)容的分布而言，教材內(nèi)容較多、相對繁雜，對農(nóng)林院校的學(xué)生而言，普遍反映課程學(xué)習(xí)難度較大。該門課程共40學(xué)時，由24學(xué)時理論課程和16學(xué)時實驗課程組成?！皟x器分析”實驗課程所用儀器價格普遍昂貴，教學(xué)用儀器數(shù)量有限，加之大型儀器維修成本高，這嚴(yán)重限制了實驗教學(xué)的開展。例如，用于實驗教學(xué)的高效液相色譜和氣相色譜均只有1臺，實驗課普遍采用的是教師示范、學(xué)生觀摩的形式開展，這導(dǎo)致理論教學(xué)與實驗教學(xué)不能很好地融合。因此，如何在有限的課時內(nèi)完成內(nèi)容豐富的“儀器分析”課程任務(wù)，以及解決實驗教學(xué)大型儀器少而難于與課堂教學(xué)內(nèi)容互相融合的問題，是本門課程教學(xué)過程中值得深思的問題。

三、研究型教學(xué)在“儀器分析”教學(xué)中的探索

（一）以學(xué)生為中心的人本主義教學(xué)探索

人本主義的代表人物是美國心理學(xué)家羅杰斯，他認(rèn)為人本主義的師生關(guān)系應(yīng)該是以“學(xué)生為中心”和“營造良好的環(huán)境氛圍”，也就是說教育應(yīng)當(dāng)以學(xué)生為主體、以學(xué)生為中心[6]。在教學(xué)過程中，學(xué)生不能成為知識的被動“接受者”和“灌輸者”，教師在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中應(yīng)該扮演“引導(dǎo)者”和“助推器”的角色。在“儀器分析”課程教學(xué)過程中，如何實現(xiàn)教師角色由“灌輸者”向“引導(dǎo)者”轉(zhuǎn)變？筆者認(rèn)為將教學(xué)思路由“講解型”向“問題引導(dǎo)型”的轉(zhuǎn)變是行之有效的方法。即教師在教學(xué)過程中嘗試針對不同章節(jié)的知識點，設(shè)計和整理問題庫，并以此為導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，同時結(jié)合教材內(nèi)容以及學(xué)科發(fā)展最新前沿解決問題，提出自己的答案和觀點。值得注意的是問題引導(dǎo)型教學(xué)雖注重學(xué)生的自學(xué)能力，但并不是說教師在課堂教學(xué)過程中對知識點不講解，考試過程中不考核，而是教師通過問題引導(dǎo)，讓學(xué)生從中自行總結(jié)和歸納知識點。在具體的執(zhí)行過程中，學(xué)生可以分組討論，通過提交學(xué)習(xí)報告的形式作為考核或評價學(xué)生對知識點的掌握程度，教師最終對學(xué)生提交的學(xué)習(xí)報告進行點評。另外，人本主義的教學(xué)理論要避免過分的“人的價值”和“斷章取義”而導(dǎo)致的“過猶不及”現(xiàn)象。劉建認(rèn)為，人本主義在教育教學(xué)過程中，要基于自由的限度，對人的尊重和張揚需要回歸理性，具體做法是通過構(gòu)建多元主體并重的人本主義、培養(yǎng)理性的人與塑造人的理性行為并重、兼顧學(xué)生個體與群體共同利益，進而使每個學(xué)生在教育教學(xué)過程中享受理性的寧恬和幸福[7]。

（二）以提高學(xué)生主觀能動性的建構(gòu)主義教學(xué)實踐

建構(gòu)主義是從行為主義發(fā)展過程中衍生的一種認(rèn)知主義，其思想源于18世紀(jì)意大利哲學(xué)家維柯，他強調(diào)“人們只能清晰地理解自己構(gòu)建的一切”。杜威、維果茨基和皮亞杰等學(xué)者將建構(gòu)主義發(fā)展并運用到教育教學(xué)過程中，對該理論的形成和發(fā)展做出了突出貢獻[8]。盡管不同學(xué)者對建構(gòu)主義的表述及提出問題的角度有所不同，但其都強調(diào)學(xué)習(xí)的主觀能動性，即知識不是教師向?qū)W生單純的傳遞過程，而是學(xué)生自己構(gòu)建知識體系的過程。在“儀器分析”課程教學(xué)過程中，基于研究型教學(xué)的建構(gòu)主義就是要設(shè)法提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。如何提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力？筆者認(rèn)為教師首先要設(shè)法激發(fā)學(xué)生對課程的興趣，具體做法是引入社會上與儀器分析相關(guān)的熱點事件，不斷注入新的內(nèi)容和學(xué)科前沿新知識點，將現(xiàn)實生活中農(nóng)藥安全實際案例引入課堂教學(xué)，做到常講常新、常備常新，以激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣。例如將安捷倫、沃特斯等公司新的高效液相色譜儀等產(chǎn)品圖片或操作動畫通過多媒體展示給學(xué)生，通過不同廠家、不同儀器型號的對比分析，讓學(xué)生自己歸納總結(jié)高效液相色譜儀的基本部件，即高壓輸液泵、進樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)（色譜柱）、檢測系統(tǒng)，進而引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識的興趣。在熱點案例教學(xué)中將食品安全事件引入實驗教學(xué)設(shè)計，例如“毒膠囊”重創(chuàng)修正“神話”罪魁禍?zhǔn)住般t”該如何檢測？ 可將此案例引入到原子發(fā)射光譜的定性分析和原子吸收光譜的定量分析中;張裕葡萄酒藏農(nóng)藥罪魁禍?zhǔn)锥嗑`、甲霜靈農(nóng)藥如何檢測？ 可將此案例引入到氣相色譜或高效液相色譜的相關(guān)章節(jié)，從而培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，提升學(xué)生的辯思能力和動手能力，使學(xué)生角色由“被動接受者”最終向“自主學(xué)習(xí)者”轉(zhuǎn)變。

（三）課程內(nèi)容深度與廣度并重的發(fā)展主義教學(xué)探索

發(fā)展主義的課程理論是由蘇聯(lián)教育學(xué)家贊可夫等人提出，其主張“教學(xué)要以最好的效果，促進學(xué)生一般的發(fā)展”，也就是說，要在學(xué)生普遍發(fā)展的基礎(chǔ)上達到盡可能高的教學(xué)效果[9]。發(fā)展主義的教學(xué)理論要求教學(xué)內(nèi)容要有一定的深度與廣度，避免學(xué)生對較容易的課程內(nèi)容產(chǎn)生懈怠心里，進而停滯不前。在“儀器分析”課程教學(xué)過程中，如何運用發(fā)展主義的教學(xué)理論是提升課程效果的關(guān)鍵所在。因本門課程存在內(nèi)容相對較多，而課堂教學(xué)理論課時較少，以及用于教學(xué)的大型儀器設(shè)備較少等現(xiàn)實問題，筆者認(rèn)為應(yīng)該對課程內(nèi)容進行整合。具體做法是根據(jù)不同專業(yè)的人才培養(yǎng)需要和儀器分析行業(yè)發(fā)展趨勢，重新布局“儀器分析”課程內(nèi)容，通過對課程內(nèi)容的整合和優(yōu)化，使課程內(nèi)容的重點盡可能與各專業(yè)實際應(yīng)用的儀器保持一致，對教學(xué)學(xué)時進行調(diào)整，重新制訂課程教學(xué)大綱。例如，對植物保護學(xué)院制藥工程專業(yè)學(xué)生，因為在“有機結(jié)構(gòu)分析”課程中還要對紫外光譜、紅外光譜、核磁共振光譜和質(zhì)譜法等波譜學(xué)內(nèi)容進行深入講解，而“農(nóng)藥分析”等專業(yè)課程中經(jīng)常會用到電位分析法確定農(nóng)藥有效成分的含量，因此在教學(xué)大綱的設(shè)計上要避免不同課程內(nèi)容的重復(fù)設(shè)置，重點講述色譜分析和電位分析等定量分析方法。而對于植物保護專業(yè)的學(xué)生，專業(yè)課程沒有設(shè)置“有機結(jié)構(gòu)分析”課，但其經(jīng)常會用到液相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用、氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用等技術(shù)確定植物病菌的致病活性成分，以及害蟲分泌的性激素等活性分子的分子量，因此在課程內(nèi)容的設(shè)置上就要側(cè)重于色譜分析和質(zhì)譜分析的講解。另外，對于大型儀器缺乏的現(xiàn)狀，可充分利用植物保護學(xué)院建立的國家級虛擬仿真實驗平臺，對高效液相色譜儀、液相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀、核磁共振儀等大型儀器通過動畫及人機互動的方式讓每個學(xué)生都能夠參與到實驗過程中。在學(xué)生通過虛擬仿真實驗掌握大型儀器的基本組成和操作要領(lǐng)的基礎(chǔ)上，對大型分析儀器進行實操訓(xùn)練，可實現(xiàn)大型儀器的“虛實結(jié)合”，進而提升“儀器分析”課程教學(xué)效果，實現(xiàn)學(xué)生的普遍發(fā)展。

四、結(jié)論

隨著國家對人才培養(yǎng)工作的重視，國內(nèi)43所入選“雙一流”高校相繼出臺了相應(yīng)的建設(shè)方案。西北農(nóng)林科技大學(xué)在建設(shè)世界一流農(nóng)業(yè)大學(xué)過程中，始終將人才培養(yǎng)放到優(yōu)先位置，尤其重視本科教學(xué)的基礎(chǔ)地位?！皟x器分析”課程作為植物保護、制藥工程等專業(yè)的基礎(chǔ)課程，其教學(xué)效果的提高顯得尤為重要。近年來，各高校不同專業(yè)對“儀器分析”相關(guān)課程開展了不同程度的教學(xué)改革與實踐探索。苗守雷等在分析了“儀器分析”課程教學(xué)的現(xiàn)狀及存在問題的基礎(chǔ)上，提出了運用不同教學(xué)手段、優(yōu)化教學(xué)管理及多元化考評體系等實驗教學(xué)探索[10]。付翠翠等提出了基于實際問題出發(fā)的“儀器分析”實驗教學(xué)改革與創(chuàng)新[11]，其核心思路是將社會項目和實際案例引入實驗教學(xué)過程，其目的是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的興趣，提高學(xué)生分析問題和解決問題的實際能力，與本文提出的基于提高學(xué)生主觀能動性的建構(gòu)主義教學(xué)探索不謀而合。許映杰等將虛擬實驗引用到“儀器分析”實驗教學(xué)過程，一方面可讓學(xué)生在計算機上生動形象地學(xué)習(xí)和掌握儀器的內(nèi)部構(gòu)造，激發(fā)學(xué)生直接參與實驗的熱情與主觀能動性，另一方面可彌補大型分析儀器少的缺點，其實質(zhì)也是通過提高學(xué)生主觀能動性的建構(gòu)主義教學(xué)實踐[12]。范從斌等探究了以挖掘?qū)W生主動性的“啟發(fā)式”教學(xué)、以教學(xué)相長為主的“互動型”教學(xué)、以理論聯(lián)系實際的“實證型”教學(xué)、以強調(diào)學(xué)生實際應(yīng)用的“技能型”教學(xué)、與社會融為一體的“開放型”教學(xué)和鼓勵科研與教學(xué)融為一體的“研究型”教學(xué)模式，即在“現(xiàn)代儀器分析”課程中開展“六位一體”的教學(xué)模式，取得了良好的教學(xué)效果[13]。劉寧等對“儀器分析”課程開展研究型教學(xué)的國內(nèi)外現(xiàn)狀進行了綜述，結(jié)果表明在商業(yè)院校開展“儀器分析”課程的研究性教學(xué)很有必要，對提升學(xué)生的思辨能力和職業(yè)生涯具有推進作用[14]。李莎等針對農(nóng)林類院校“儀器分析”實驗課程缺少大型儀器的現(xiàn)狀，通過分類設(shè)置實驗內(nèi)容、按照項目式分級設(shè)計實驗、團隊協(xié)作分工實施實驗教學(xué)、分層建設(shè)教學(xué)資源、綜合過程考核與目標(biāo)考核等方面進行了探索性研究，教學(xué)效果得到了很大提升[15]。

綜上所述，“儀器分析”課程作為不同專業(yè)的基礎(chǔ)課程，普遍存在著大型儀器缺乏、課程內(nèi)容多而課時有限等實際問題。本文針對西北農(nóng)林科技大學(xué)制藥工程專業(yè)和植物保護專業(yè)“儀器分析”課程的現(xiàn)狀分析，通過以學(xué)生為中心的人本主義的教學(xué)實踐與探索、以提高學(xué)生主觀能動性的建構(gòu)主義教學(xué)實踐與探索，以及課程內(nèi)容深度與廣度并重的發(fā)展主義教學(xué)實踐與探索三個方面進行了研究型教學(xué)探索，取得了良好的教學(xué)效果。不管是從學(xué)生學(xué)習(xí)成績和興趣的顯著提升方面，還是從學(xué)生考取與“儀器分析”相關(guān)專業(yè)研究生或用人單位對學(xué)生基礎(chǔ)知識的綜合評價來看，均取得了良好的教學(xué)效果。

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[責(zé)任編輯? 李金波]