吳碩，郭慧敏，董校，宋波，潘玉珍，楊成

1大連理工大學(xué)化工學(xué)院，遼寧 大連 116024

2大連理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，遼寧 大連 116024

基礎(chǔ)學(xué)科拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)是提升國家核心競爭力的關(guān)鍵，是一流大學(xué)肩負(fù)的歷史使命。為回答“錢學(xué)森之問”，教育部聯(lián)合多部委于2009年和2018年先后啟動(dòng)了基礎(chǔ)學(xué)科拔尖學(xué)生培養(yǎng)試驗(yàn)計(jì)劃1.0和2.0基地建設(shè)，旨在培養(yǎng)中國自己的學(xué)術(shù)大師[1]。2021年，在全國人才工作會(huì)議上，習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)深入實(shí)施新時(shí)代人才強(qiáng)國戰(zhàn)略，要求高校特別是“雙一流”大學(xué)要發(fā)揮培養(yǎng)基礎(chǔ)研究人才主力軍作用[2]。大連理工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)(理)專業(yè)于2019年入選首批國家級一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn)，2020年先后入選教育部“強(qiáng)基計(jì)劃”首批改革招生試點(diǎn)專業(yè)和基礎(chǔ)學(xué)科“拔尖計(jì)劃2.0”建設(shè)基地，肩負(fù)著培養(yǎng)應(yīng)用化學(xué)(理)專業(yè)拔尖創(chuàng)新人才的光榮使命。本文主要總結(jié)了大連理工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)(理)專業(yè)依托儀器分析課程在拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面實(shí)施的改革舉措，以期與同行交流，碰撞出更多思想火花，為國家培養(yǎng)出更多德才兼?zhèn)涞陌渭鈩?chuàng)新人才。

1 學(xué)情分析和改革思路

儀器分析是面向我校應(yīng)用化學(xué)“拔尖計(jì)劃”和“強(qiáng)基計(jì)劃”大三學(xué)生開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。這兩個(gè)班的學(xué)生基礎(chǔ)較好，很多學(xué)生在高中階段參加過化學(xué)競賽，并取得了優(yōu)異的成績，對化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣和熱情要高于普通班學(xué)生。進(jìn)入大學(xué)后，經(jīng)過在數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)基礎(chǔ)課程和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐方面的強(qiáng)化訓(xùn)練，學(xué)生普遍具有扎實(shí)的數(shù)理基礎(chǔ)、活躍的思維和比較開闊的眼界[3]。然而，經(jīng)歷了大一和大二學(xué)年的高強(qiáng)度學(xué)習(xí)和動(dòng)態(tài)淘汰管理，學(xué)生進(jìn)入大三后只要必修課全部及格即可獲得保研資格，不再面臨被淘汰壓力，容易出現(xiàn)學(xué)習(xí)態(tài)度松懈和學(xué)習(xí)動(dòng)力不足的問題。因此，為了激發(fā)學(xué)生持久的學(xué)習(xí)動(dòng)力，大三學(xué)年的課程需要在知識(shí)的深度、廣度、前沿性方面進(jìn)行內(nèi)涵建設(shè)，同時(shí)需要強(qiáng)化對學(xué)生科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

儀器分析以物質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)，利用測量儀器對物質(zhì)進(jìn)行定性、定量和形態(tài)分析，并發(fā)展與化學(xué)相關(guān)的測量策略、原理、方法與技術(shù)，以精準(zhǔn)獲取物質(zhì)組成、分布、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的時(shí)空變化規(guī)律。面向解決化學(xué)、材料、信息、能源、環(huán)境、生命、醫(yī)學(xué)和藥學(xué)等諸多學(xué)科領(lǐng)域的關(guān)鍵問題，儀器分析越來越多地呈現(xiàn)出多學(xué)科交叉融合發(fā)展的特征，是一門建立在數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、精密儀器制造等學(xué)科基礎(chǔ)上的綜合性課程，以知識(shí)更新速度快、與生產(chǎn)實(shí)際和科學(xué)前沿聯(lián)系緊密而著稱[4]。這些特性使得儀器分析課程在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。然而，在具體教學(xué)過程中，儀器分析課程的高度交叉和發(fā)展迅速的屬性又使學(xué)生常常感到課程內(nèi)容的雜、多、散，難以把握邏輯主線；而核心知識(shí)點(diǎn)和基本理論多涉及微觀層次上物質(zhì)之間的相互作用，物質(zhì)內(nèi)部電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，光、電與分子或分子中電子的相互作用等，無法通過肉眼直接觀測或在生活中接觸不到，內(nèi)容相對抽象、生澀[5]，學(xué)生感覺“難”。兩者結(jié)合，使得傳統(tǒng)課堂常常疲于知識(shí)傳授，無暇顧及對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)(圖1)。

圖1 課程教學(xué)改革整體思路

針對以上痛點(diǎn)問題，課程以拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)為目標(biāo)，實(shí)施了“思政引領(lǐng)、資源保障、科教協(xié)同、多元融合”的教學(xué)改革實(shí)踐。具體舉措包括：(1)通過科學(xué)發(fā)展史、經(jīng)典科學(xué)前沿文獻(xiàn)和重大科技事件為牽引串講知識(shí)點(diǎn)，強(qiáng)化知識(shí)之間的內(nèi)在邏輯。借助知識(shí)的發(fā)現(xiàn)、總結(jié)和迭代過程使學(xué)生感受科研創(chuàng)新過程，促進(jìn)學(xué)生整體思考，進(jìn)而達(dá)到逐步升華的效果；(2)以3D動(dòng)畫、理論計(jì)算軟件、虛擬仿真軟件等形象呈現(xiàn)物理原理和大型儀器內(nèi)部流程，深化學(xué)生對抽象知識(shí)的理解，解決教學(xué)難點(diǎn)；(3)以線上自學(xué)、思維導(dǎo)圖、案例研討、翻轉(zhuǎn)課堂、文獻(xiàn)調(diào)研、方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)實(shí)證等“多元融合”的教學(xué)手段提高學(xué)生自學(xué)能力和發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，促進(jìn)知識(shí)的內(nèi)化遷移，幫助學(xué)生完成知識(shí)的自我建構(gòu)和創(chuàng)新能力的提升。同時(shí)，通過思政元素的無聲滲透幫助學(xué)生樹立正確的價(jià)值觀、人生觀、世界觀。

2 課程數(shù)字資源建設(shè)

優(yōu)質(zhì)豐富的教學(xué)資源是課程教學(xué)改革得以順利實(shí)施的前提保障。為此，課程團(tuán)隊(duì)在知識(shí)點(diǎn)視頻、3D動(dòng)畫、虛擬仿真軟件、電子習(xí)題、思政案例、科研案例等方面進(jìn)行了全方位建設(shè)。全部數(shù)字資源在大工超星金課平臺(tái)上線，服務(wù)于儀器分析課堂教學(xué)。

2.1 知識(shí)點(diǎn)視頻和配套習(xí)題庫

課程共完成了166個(gè)重難點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)視頻的建設(shè)，內(nèi)容涵蓋電化學(xué)分析、色譜、原子光譜、分子發(fā)光、X-ray分析法、紅外、核磁、質(zhì)譜等核心章節(jié)，為學(xué)生線上自學(xué)提供保障。此外，課程同步建設(shè)了多層次的習(xí)題資源，配套了典型和易錯(cuò)習(xí)題講解視頻，保證學(xué)習(xí)者在每學(xué)完一個(gè)知識(shí)點(diǎn)、一個(gè)小節(jié)，以及一個(gè)章節(jié)后都可以通過相應(yīng)習(xí)題的練習(xí)來鞏固所學(xué)。針對典型和易錯(cuò)習(xí)題所開發(fā)的習(xí)題講解視頻則可以有的放矢地糾正學(xué)生理解知識(shí)點(diǎn)過程中的偏差，起到強(qiáng)化和深入知識(shí)理解的目的。

2.2 思政案例庫

基于儀器分析課程特點(diǎn)，凝練成“家國情懷”“科技創(chuàng)新”“職業(yè)素養(yǎng)”“朋輩友情”四大主題的思政案例，把思政教育潛移默化地滲透到課程教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，充分發(fā)揮專業(yè)課程的育人功能。在教授學(xué)生專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，引導(dǎo)學(xué)生形成正確的人生觀和價(jià)值觀。

2.3 科研案例庫

科研案例庫包含三方面內(nèi)容：(1)知識(shí)的發(fā)現(xiàn)、理論形成和迭代過程中的關(guān)鍵歷史事件和科學(xué)家故事，以科學(xué)發(fā)展為主線建立知識(shí)點(diǎn)間的內(nèi)在邏輯，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維；(2)發(fā)表于Nature、Science等權(quán)威期刊的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和典型應(yīng)用；(3)重大科技進(jìn)展事件。通過最新科研成果中關(guān)鍵科學(xué)問題解決思路和舉措的分析討論進(jìn)一步深化學(xué)生對基本概念的理解，啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維。

2.4 虛擬仿真等教學(xué)軟件

建設(shè)了覆蓋主要章節(jié)核心知識(shí)點(diǎn)和儀器結(jié)構(gòu)的3D動(dòng)畫庫、大型精密儀器虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、譜圖查詢軟件等軟件資源。3D動(dòng)畫可以將晦澀難懂的知識(shí)內(nèi)容簡單直觀地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，高沉浸感的虛擬實(shí)驗(yàn)可以鍛煉學(xué)生的操作能力，降低學(xué)習(xí)難度，同時(shí)彌補(bǔ)部分大型儀器實(shí)驗(yàn)無法實(shí)做的缺憾；譜圖查詢軟件收納了近百個(gè)常見化合物的紅外、核磁和質(zhì)譜圖和解析思路。學(xué)生輸入關(guān)鍵詞即可觀察到對應(yīng)譜圖的標(biāo)準(zhǔn)譜，點(diǎn)擊特征峰即可觀察到譜峰所對應(yīng)的基團(tuán)信息和譜圖解析過程，幫助學(xué)生提高解譜能力。

3 課程教學(xué)內(nèi)容及組織實(shí)施情況

依托優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源、超星“一平三端”教學(xué)平臺(tái)和QQ在線交流軟件，開展“思政引領(lǐng)、科教協(xié)同、資源保障、多元融合”的教學(xué)改革。將課前、課中、課后各環(huán)節(jié)打通。課前，通過學(xué)習(xí)通發(fā)布導(dǎo)學(xué)任務(wù)引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)，同時(shí)通過線上習(xí)題和視頻完成情況監(jiān)測學(xué)情，通過問卷收集學(xué)生自學(xué)過程中遇到的難點(diǎn)問題；課中，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，多元融合各種教學(xué)手段開展案例研討和翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)改革；課后，布置思維導(dǎo)圖、文獻(xiàn)調(diào)研、方案設(shè)計(jì)等綜合性題目促進(jìn)學(xué)生完成知識(shí)的自我建構(gòu)和對儀器分析課程內(nèi)容的活學(xué)活用。具體實(shí)施舉措如下。

3.1 科學(xué)發(fā)展視角下的“案例化”教學(xué)，知識(shí)傳輸與科研思維訓(xùn)練、創(chuàng)新能力培養(yǎng)并重

針對儀器分析課程內(nèi)容雜、多、散，知識(shí)體系系統(tǒng)性不強(qiáng)的問題，重構(gòu)課程內(nèi)容，以科研思維為主線串聯(lián)知識(shí)原理。圍繞科研創(chuàng)新過程，結(jié)合經(jīng)典分析方法的發(fā)現(xiàn)、理論的形成和迭代過程，以及分析方法在生產(chǎn)實(shí)際和科學(xué)前沿中的進(jìn)一步應(yīng)用中的典型事件設(shè)置系列問題展開研討。通過重大科研成果研究過程的經(jīng)典重現(xiàn)帶領(lǐng)學(xué)生感受科研，同時(shí)通過環(huán)環(huán)相扣和層層遞進(jìn)的問題設(shè)置引發(fā)學(xué)生深入思考，從而更好地建立知識(shí)點(diǎn)之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。

以電位分析法為例，首先以中國年輕學(xué)者高偉等[6]在Nature發(fā)表的全集成可穿戴電位傳感器方面的工作導(dǎo)入課程，指明電位分析方法在生命健康檢測、環(huán)境保護(hù)、公共安全等方面具有廣闊的應(yīng)用前景，引發(fā)學(xué)生興趣?；诳蒲邪咐O(shè)置系列問題：電極電位的本質(zhì)是什么？電極電位為什么能有選擇性？作為最早的電位傳感器，pH電極是怎么被發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐的？pH電極的構(gòu)造和各部分組成具有什么特點(diǎn)？玻璃電極為什么在氫離子檢測中具有選擇性，具有怎樣的構(gòu)效關(guān)系？如何發(fā)展其他類型的選擇性電極？電極的選擇性該如何評價(jià)？將離子選擇性電極應(yīng)用于柔性器件、單細(xì)胞分析、床旁血?dú)獾葯z測時(shí)，又有哪些關(guān)鍵問題需要解決？問題環(huán)環(huán)相扣，層層遞進(jìn)，既包含知識(shí)發(fā)現(xiàn)過程，又涉及方法在科學(xué)前沿和生產(chǎn)實(shí)際中的典型應(yīng)用。在問題導(dǎo)向式的教學(xué)過程中，學(xué)生不再是被動(dòng)地、零散地接受知識(shí)，對知識(shí)的理解也不再停留在表面，而是能更好地建立知識(shí)體系和利用知識(shí)體系解決問題。值得一提的是，基于pH電極發(fā)現(xiàn)過程和現(xiàn)象背后原理的探討不僅可以引領(lǐng)學(xué)生感受科研過程，還可以深化學(xué)生對基礎(chǔ)知識(shí)的理解。1906年，M. Cremer在研究液接電位時(shí)發(fā)現(xiàn)了玻璃膜電位對氫離子的反常響應(yīng)[7]。為了使輸出的電動(dòng)勢只與液接電位有關(guān)，Cremer使用兩根參比電極用于電動(dòng)勢輸出。這一實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)很好地解釋了為什么玻璃電極內(nèi)部通常要嵌入一個(gè)內(nèi)參比電極的原因——穩(wěn)定和輸出電位，從而可以幫助學(xué)生更好地理解玻璃電極的構(gòu)造組成?；谶@一問題可以進(jìn)一步引申到目前的研究熱點(diǎn)——全固態(tài)離子選擇性電極。為了滿足器件便攜和穿戴方面的需求，離子選擇性電極需要制成全固態(tài)結(jié)構(gòu)，避免內(nèi)參比溶液和內(nèi)參比電極的使用。那么在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，固態(tài)離子選擇性電極的電位能否穩(wěn)定？要提高電位的穩(wěn)定性，有哪些問題需要解決？進(jìn)一步還可以引申討論，如果玻璃膜很薄，水分子可以滲透，會(huì)不會(huì)對膜電位測量結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響？那么電極微型化到單細(xì)胞需要的微米水平，是否可行？通過當(dāng)前科研中遇到問題的深入探討，不僅可以深化學(xué)生對知識(shí)的理解，而且可以進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，鍛煉學(xué)生思維。

在儀器分析課程內(nèi)容中，這樣的例子比比皆是。選擇案例研討時(shí)，可以針對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的不同層面有所側(cè)重，既關(guān)注科研邏輯的訓(xùn)練、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，也注重思政元素的滲透和品格的塑造。比如，在極譜分析法中，極譜現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)也是一個(gè)偶然。1903年科塞拉在研究表面張力隨電位的變化規(guī)律時(shí)發(fā)現(xiàn)了幾次信號(hào)極大現(xiàn)象。海洛夫斯基重復(fù)了該現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)這種電解過程更加具有測量特性，并總結(jié)了電流-電極電位曲線，指出根據(jù)這種曲線的位置和形狀可以作為對被電解物質(zhì)進(jìn)行定性和定量測定的基礎(chǔ)[8,9]。通過該事件提示學(xué)生不要忽視實(shí)驗(yàn)中的反?，F(xiàn)象，反常往往是創(chuàng)新的來源。而后，經(jīng)典極譜的發(fā)展又遇到了靈敏度方面的問題，制約靈敏度的關(guān)鍵因素是充電電流。要降低充電電流，就需要深入理解充電電流和電解電流之間的關(guān)系。通過對充電電流和電解電流的討論，分析影響其變化的因素，找到充電電流隨時(shí)間快速衰減的特點(diǎn)，提煉出現(xiàn)代極譜分析法通過脈沖和方差的方式減小充電電流影響的思路，使學(xué)生明白科學(xué)研究中抓主要矛盾、提煉關(guān)鍵科學(xué)問題的重要性。比如，在色譜分析法中，馬丁和辛格借鑒分餾和萃取理論推出了色譜流出曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并建立了塔板理論[10]。這一點(diǎn)可以引申出新理論的建立，往往需要跳出固有的思維框架，充分借鑒其他學(xué)科的既有成果。因此，創(chuàng)新需要具有比較寬的知識(shí)面，這樣才能不“困于一隅”，跳出固有的思維范式，交叉融合。而通過理論建立過程中前提條件的分析，即分配過程時(shí)刻處于熱力學(xué)平衡、流動(dòng)相脈沖進(jìn)入色譜柱等，指出塔板理論在忽略動(dòng)力學(xué)因素方面的局限性，這也為后續(xù)速率理論的發(fā)展進(jìn)行了鋪墊，也使得學(xué)生感受到理論不斷完善的過程。再比如，在介紹唐本忠院士發(fā)現(xiàn)的聚集誘導(dǎo)發(fā)光現(xiàn)象時(shí)，與學(xué)生探討什么是引起四苯乙烯聚集態(tài)發(fā)光的真正原因。不具備剛性共軛結(jié)構(gòu)的四苯乙烯，為什么在固態(tài)下就能發(fā)光[11]？要解釋這些問題，你有什么思路？目前，唐本忠院士自己又開展了哪些深入的研究，分子態(tài)發(fā)光理論是否適用于聚集態(tài)？通過這些問題的研討可以使學(xué)生明白勇于質(zhì)疑的必要性，但質(zhì)疑的前提是對已有理論的深入理解和分析?？蒲邪咐南到y(tǒng)研討不僅可以向?qū)W生傳授知識(shí)，幫助學(xué)生建立知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系，更重要的是可以向?qū)W生展示知識(shí)的發(fā)現(xiàn)、總結(jié)和迭代過程，以及解決問題過程中的思維方式，從而實(shí)現(xiàn)啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維的目的。

3.2 軟件直觀呈現(xiàn)微觀相互作用，解決教學(xué)難點(diǎn)

儀器分析的核心理論多涉及微觀層次上物質(zhì)之間的相互作用，物質(zhì)內(nèi)部電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，光、電與分子或分子中電子的相互作用等，無法通過肉眼直接觀測或在生活中接觸不到，內(nèi)容相對抽象、生澀。缺乏對基礎(chǔ)理論的深入理解無疑將限制學(xué)生的創(chuàng)造力。針對這一問題，課程團(tuán)隊(duì)開發(fā)了系列3D動(dòng)畫，并引入了理論模擬計(jì)算結(jié)果，通過將抽象的原理和理論教學(xué)內(nèi)容形象化，加深學(xué)生對基本原理的理解。比如，通過3D動(dòng)畫演示了液接電位的形成過程、色譜兩相分配過程、X-ray產(chǎn)生過程、拉莫爾進(jìn)動(dòng)、偶極子在交變電場中的運(yùn)動(dòng)等，將抽象的原理形象化，降低理解難度；利用密度泛函理論模擬了甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇與高分子微球和硅膠兩種吸附劑的相互作用來源(誘導(dǎo)力、色散力、偶極力、氫鍵中的一種或幾種)和相互作用過程中的電荷分布，計(jì)算得到不同醇系物在兩種吸附劑表面的吸附能，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比對，強(qiáng)化學(xué)生對分離過程的理解[5]；針對部分大型儀器分析實(shí)驗(yàn)實(shí)做困難的問題，將核磁、能譜等大型精密儀器開發(fā)成虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。虛擬實(shí)驗(yàn)既包含儀器工作原理，也提供實(shí)操演練。通過虛擬實(shí)驗(yàn)的模擬實(shí)做可以讓學(xué)生在熟悉實(shí)驗(yàn)流程的基礎(chǔ)上加深對儀器分析方法的理解和應(yīng)用能力，開闊學(xué)生視野。

3.3 強(qiáng)調(diào)歸納比較，突出課程重點(diǎn)

針對分析方法眾多的特點(diǎn)，通過對各種分析方法的對比分析，引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)內(nèi)在聯(lián)系，抽取共性、辨析差異的方式突出重點(diǎn)。如，在光譜分析方法中，注重比較原子光譜和分子光譜在原理、儀器、應(yīng)用上的異同。再如，針對三種原子光譜方法讓學(xué)生思考：為什么有了原子發(fā)射，還要發(fā)展原子吸收和原子熒光方法，每個(gè)方法各自的特點(diǎn)和不足是什么？通過多次對比，可以使學(xué)生不僅理解各種分析方法的基本原理，也能區(qū)分不同方法，以及根據(jù)分析任務(wù)選擇合適的分析方法。

3.4 多元融合教學(xué)手段，促知識(shí)內(nèi)化遷移，創(chuàng)新能力提升

通過思維導(dǎo)圖、文獻(xiàn)調(diào)研、方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐等多種舉措促進(jìn)學(xué)生知識(shí)的內(nèi)化和遷移，以及知識(shí)的自我建構(gòu)和創(chuàng)新能力的升華。例如，將科研過程中的實(shí)際問題交由學(xué)生分析，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)解決方案。選取的問題需要具有一定的綜合性和挑戰(zhàn)度。例如，在課題組的科研過程中發(fā)現(xiàn)銀離子與氨基四苯乙烯(TPE-NH2)混合可以改變原始染料TPE-NH2的顏色，使溶液從無色變成墨綠色，紫外吸收光譜顯示混合物在400-600 nm波段出現(xiàn)了3個(gè)特征吸收峰。同時(shí)，熒光光譜顯示與銀離子反應(yīng)后，體系的熒光發(fā)射強(qiáng)度急劇降低，請學(xué)生分析光譜產(chǎn)生變化的原因，究竟是電荷轉(zhuǎn)移光譜？是由于氧化還原的產(chǎn)物的吸收？還是可能存在其他原因？請學(xué)生分析原因并寫出分析流程和步驟解析。問題來源于實(shí)際科研，而且分析問題的過程需要多種儀器分析方法的聯(lián)合使用，方案設(shè)計(jì)靈活性強(qiáng)，不僅能激發(fā)學(xué)生興趣，而且可以鍛煉學(xué)生對知識(shí)的活學(xué)活用能力和解決問題的能力。

除了布置科研實(shí)例供學(xué)生分析外，同時(shí)在每一章節(jié)結(jié)束后，根據(jù)科研熱點(diǎn)指定研究方向，布置學(xué)生自選領(lǐng)域并查詢相應(yīng)領(lǐng)域內(nèi)近5年的研究論文并撰寫文獻(xiàn)總結(jié)。文獻(xiàn)報(bào)告內(nèi)容需包含：創(chuàng)新點(diǎn)提煉、文獻(xiàn)要解決的問題以及解決思路，方法是否存在問題，針對文獻(xiàn)不足提出解決方案等。根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研主題分組討論，并選派代表項(xiàng)目答辯。通過翻轉(zhuǎn)課堂調(diào)研、討論、總結(jié)、答辯等多環(huán)節(jié)訓(xùn)練，促進(jìn)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題能力的提升，以及批判和創(chuàng)新思維的養(yǎng)成。

4 課程成績評定方式和教學(xué)改革成效

期末占比60%-70%，平時(shí)成績占比30%-40%，充分考慮線上自學(xué)完成情況(5%-10%)、隨堂測試(10%)、討論參與情況(5%-10%)和案例設(shè)計(jì)作業(yè)(10%)完成情況綜合給出。課程得到了專家和學(xué)生的一致好評。近3年，學(xué)生評教分?jǐn)?shù)分別為99.1、99.4和99.7；學(xué)生課業(yè)優(yōu)良率顯著提升，解決復(fù)雜問題能力得到提高。調(diào)查問卷顯示學(xué)生：“喜歡儀器分析課程”“喜歡科教協(xié)同的教學(xué)方式”“對閱讀文獻(xiàn)從事科創(chuàng)很有幫助”。學(xué)生的探究興趣得到提升，多位學(xué)生課后進(jìn)入課題組從事分析化學(xué)方向的科研創(chuàng)新，創(chuàng)新成果在國家和省部級實(shí)驗(yàn)競賽中多次獲獎(jiǎng)。多名學(xué)生學(xué)習(xí)儀器分析后，熱愛上了儀器分析方向的科學(xué)研究，畢業(yè)后進(jìn)入國內(nèi)外知名高校分析化學(xué)專業(yè)繼續(xù)深造。

5 結(jié)語

多種教學(xué)資源和教學(xué)手段的融合有效促進(jìn)了“思政引領(lǐng)、資源保障、科教協(xié)同、多元融合”教學(xué)改革實(shí)踐的順利實(shí)施，解決了儀器分析課程面向拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)過程中的痛點(diǎn)問題，提升了課程的“兩性一度”，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，深化了學(xué)生對知識(shí)和知識(shí)體系的理解，鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新能力。學(xué)生并沒有因?yàn)槿蝿?wù)多而感到反感，反而覺得課上所學(xué)內(nèi)容很有意思，對他們很有幫助，課程也獲得學(xué)校推薦申報(bào)第二批一流線下課程的資格。然而，要持續(xù)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，仍需要課程在教學(xué)內(nèi)容的深度、廣度、前沿性，課后案例設(shè)計(jì)的質(zhì)量和可操作性，考核評價(jià)方式等方面進(jìn)行持續(xù)建設(shè)和改進(jìn)。