鞏飛龍，弓麗華，王煥新，陳濤偉，張永輝*

（1.鄭州輕工業(yè)大學(xué)材料與化學(xué)工程學(xué)院 河南 鄭州 450001；2.河南廣電計(jì)量檢測(cè)有限公司 河南 鄭州 450001）

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，儀器分析已經(jīng)成為各個(gè)領(lǐng)域解決問(wèn)題的關(guān)鍵手段和“眼睛”。它滲透科學(xué)研究、生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量檢測(cè)和控制等各個(gè)主要環(huán)節(jié)和領(lǐng)域，是一個(gè)極其重要的技術(shù)體系。儀器分析課程是化學(xué)類(lèi)、環(huán)境科學(xué)類(lèi)、醫(yī)藥類(lèi)等學(xué)科各專(zhuān)業(yè)必修的基礎(chǔ)課程，采用比較復(fù)雜或特殊的儀器設(shè)備，通過(guò)測(cè)量物質(zhì)的某些物理或物理化學(xué)性質(zhì)的參數(shù)及其變化來(lái)獲取物質(zhì)的化學(xué)組成、成分含量及化學(xué)結(jié)構(gòu)等信息的一類(lèi)方法，是學(xué)生必須掌握的現(xiàn)代分析技術(shù)。課程大綱包含十個(gè)章節(jié)的內(nèi)容，包含光譜分析法、質(zhì)譜分析法、電化學(xué)分析法、色譜分析法等，每一種分析方法中又涵蓋了各種儀器設(shè)備，介紹了常用儀器分析方法的原理和應(yīng)用。課程目標(biāo)要求學(xué)生具備運(yùn)用適宜的研究與測(cè)試方法或手段解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

但是在講解教授儀器分析課程理論知識(shí)的同時(shí)也逐漸暴露出一些教學(xué)問(wèn)題：學(xué)生方面，理論知識(shí)難理解，儀器構(gòu)造和工作原理難掌握，遇到分析類(lèi)實(shí)際問(wèn)題無(wú)法有條理地選擇合適的儀器設(shè)備輔助分析和解決問(wèn)題，造成學(xué)生厭學(xué)，失去學(xué)習(xí)動(dòng)力；教師方面，課程壓力大且任務(wù)重，無(wú)法完成課程目標(biāo)，以至于儀器分析課程成了“燙手山芋”[1]。近年來(lái)關(guān)于儀器分析課程的教學(xué)探索不斷地被提出，從教學(xué)理念[2-3]、教學(xué)方法[4-6]、教學(xué)內(nèi)容[7]等方面開(kāi)展了大量的探索研究，目的在于加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，為更深層次的科研學(xué)習(xí)和行業(yè)應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，從而提高學(xué)生的實(shí)踐能力和運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。本文圍繞儀器分析課程的教學(xué)改革，以行業(yè)需求為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合難點(diǎn)和瓶頸，融合實(shí)踐教學(xué)與虛擬仿真平臺(tái)，讓學(xué)生親自參與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，動(dòng)手實(shí)操演練，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的統(tǒng)一，最終達(dá)到本課程的教學(xué)目的。

1 教學(xué)改革措施

1.1 引入行業(yè)需求

隨著時(shí)代發(fā)展的不斷進(jìn)步，人們對(duì)于食品和環(huán)境的要求更加苛刻，綠色無(wú)污染、營(yíng)養(yǎng)、口感好的優(yōu)質(zhì)食品受到越來(lái)越多人的喜愛(ài)。然而3 15 晚會(huì)曝光的“泰國(guó)香米”竟是香精勾兌而來(lái)的內(nèi)幕和各式各樣的食品安全問(wèn)題，讓食品檢測(cè)分析顯得格外重要。琳瑯滿(mǎn)目的化學(xué)試劑被商家添加到食品當(dāng)中來(lái)提高口感和賣(mài)相，卻忽略了它對(duì)人體的傷害。面對(duì)種類(lèi)繁多的化學(xué)試劑，有些是有國(guó)家檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的，有些是沒(méi)有國(guó)家檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的。因此，需要學(xué)生主動(dòng)對(duì)接行業(yè)發(fā)展需求，在進(jìn)入企業(yè)時(shí)具備分析檢測(cè)的能力，對(duì)于沒(méi)有國(guó)家檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)試劑或者添加劑，在進(jìn)行檢測(cè)分析時(shí)應(yīng)該怎么運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)和實(shí)踐對(duì)它進(jìn)行分析，選擇哪種儀器和方案進(jìn)行分析，解決問(wèn)題的過(guò)程就涉及了儀器分析課程知識(shí)。

1.2 融合企業(yè)見(jiàn)習(xí)

帶領(lǐng)學(xué)生到分析檢測(cè)公司進(jìn)行實(shí)地觀摩和學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)檢測(cè)分析的工作內(nèi)容和操作流程。材料與化學(xué)工程學(xué)院與河南省分析測(cè)試中心，河南省質(zhì)量監(jiān)督局，河南省畜牧局，河南廣電計(jì)量檢測(cè)有限公司等保持長(zhǎng)期的合作關(guān)系，簽訂了校外實(shí)踐平臺(tái)合作協(xié)議。以企促學(xué)，以學(xué)輔企，相互合作，提升分析檢測(cè)技術(shù)的先進(jìn)性和準(zhǔn)確性，判斷產(chǎn)品質(zhì)量是否合格，為質(zhì)量改進(jìn)提供可靠的依據(jù)，從而更好地服務(wù)于社會(huì)。學(xué)生以小組為單位，每組5 人，推選出一位組長(zhǎng)，負(fù)責(zé)本組的集體活動(dòng)。每組學(xué)生由一位公司的檢測(cè)工程師負(fù)責(zé)，帶領(lǐng)學(xué)生全程學(xué)習(xí)分析檢測(cè)的整個(gè)過(guò)程。觀摩學(xué)習(xí)后總結(jié)歸納分析檢測(cè)的基本流程，與儀器分析課程中的知識(shí)點(diǎn)相結(jié)合（圖1）。

圖1 行業(yè)檢測(cè)需求與儀器分析課程融合內(nèi)容框架

突出“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的教育理念，依托“國(guó)家級(jí)校外大學(xué)生工程實(shí)踐教育中心”等校外實(shí)習(xí)基地，加強(qiáng)與行業(yè)企業(yè)的互動(dòng)發(fā)展，推動(dòng)產(chǎn)教深度融合，深化校企合作育人。學(xué)生在企業(yè)中能夠身臨其境地感受到分析檢測(cè)任務(wù)的重要性和規(guī)范性，一方面極大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以企業(yè)的需求為前提，學(xué)生能有一個(gè)明確的目標(biāo)，帶著問(wèn)題更好地促進(jìn)求知欲望，另一方面促使學(xué)生快速適應(yīng)企業(yè)，實(shí)現(xiàn)人才的高質(zhì)量培養(yǎng)。

1.3 結(jié)合校內(nèi)實(shí)踐

材料與化學(xué)工程學(xué)院以應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)課程和學(xué)科為依托，創(chuàng)建了分析測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和工程中心。擁有應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室，河南省表界面科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，具備儀器分析課程中涉及的原子吸收光譜儀，紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)、紅外光譜、核磁共振波譜儀、氣相色譜儀、液相色譜儀和質(zhì)譜儀等設(shè)備，能夠滿(mǎn)足檢測(cè)分析的硬件需求。教師在學(xué)生學(xué)習(xí)理論課程的過(guò)程中加入目前檢測(cè)分析行業(yè)遇到的難點(diǎn)問(wèn)題和瓶頸，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行思考，圍繞“以解決問(wèn)題為導(dǎo)向，以培養(yǎng)能力為目標(biāo)，教學(xué)相融”的思路，引導(dǎo)學(xué)生帶著問(wèn)題在課堂中找答案，通過(guò)解決問(wèn)題收獲成就感。在每一章的教學(xué)設(shè)計(jì)中，都會(huì)涉及“相關(guān)實(shí)例、知識(shí)拓展、生產(chǎn)生活問(wèn)題討論”等方面的內(nèi)容，通過(guò)學(xué)習(xí)解決問(wèn)題使學(xué)生感到知識(shí)的實(shí)用價(jià)值，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。教師根據(jù)企業(yè)中遇到的沒(méi)有國(guó)家檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)提出問(wèn)題，學(xué)生按照5 人一組分組設(shè)計(jì)檢測(cè)方案，由每組組長(zhǎng)代表本組講解檢測(cè)分析方案，經(jīng)課堂討論后在校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)操演練（圖2）。實(shí)踐的過(guò)程中涉及樣品預(yù)處理方法的比對(duì)，不同儀器檢測(cè)結(jié)果的比對(duì)，學(xué)生之間檢測(cè)結(jié)果的比對(duì)，堅(jiān)持“以學(xué)生為本，全員參與，持續(xù)改進(jìn)”的原則，在實(shí)踐過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題，提升學(xué)生的動(dòng)手能力、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，不斷改進(jìn)檢測(cè)分析方案，最終加強(qiáng)學(xué)生對(duì)儀器分析知識(shí)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用能力，獲得行業(yè)認(rèn)同。

圖2 校內(nèi)分析檢測(cè)任務(wù)實(shí)踐流程圖

1.4 應(yīng)用虛擬仿真平臺(tái)

結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)，強(qiáng)化教學(xué)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)實(shí)踐，大力推進(jìn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)建設(shè)[8]。學(xué)院建設(shè)有儀器分析虛擬仿真平臺(tái)，教師可以利用儀器分析實(shí)訓(xùn)仿真軟件進(jìn)行課堂教學(xué)，與學(xué)生互動(dòng)，活躍學(xué)習(xí)氣氛。對(duì)儀器的認(rèn)知可以通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的組裝，實(shí)時(shí)查看各組件，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)儀器；同時(shí)可以模擬真實(shí)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，儀器操作，數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)分析，得到仿真結(jié)果，讓學(xué)生掌握儀器的使用和操作步驟，加深學(xué)生對(duì)儀器分析原理、操作規(guī)程和儀器維護(hù)的理解認(rèn)識(shí)。課后，學(xué)生可以利用儀器分析仿真軟件進(jìn)行實(shí)操訓(xùn)練，強(qiáng)化鞏固課堂知識(shí)。學(xué)生經(jīng)過(guò)企業(yè)見(jiàn)習(xí)，校內(nèi)實(shí)踐后，結(jié)合三維虛擬仿真，創(chuàng)建實(shí)虛結(jié)合的模式，讓學(xué)生能夠在實(shí)操和虛擬仿真結(jié)合的環(huán)境中完成知識(shí)、技能的學(xué)習(xí)。教師在儀器分析課堂教學(xué)中利用數(shù)字化教學(xué)資源，加入計(jì)算機(jī)、虛擬仿真等現(xiàn)代技術(shù)，改變了以往的教學(xué)模式，讓學(xué)生在做中學(xué)、學(xué)中做，“教”“學(xué)”更靈活。同時(shí)將專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)與行業(yè)崗位實(shí)踐相結(jié)合，大大增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和思維能力。

挖掘校內(nèi)校外教育資源，以行業(yè)企業(yè)需求為出發(fā)點(diǎn)，教師結(jié)合當(dāng)前行業(yè)遇到的難點(diǎn)問(wèn)題和瓶頸，提出問(wèn)題下發(fā)任務(wù)，學(xué)生結(jié)合企業(yè)見(jiàn)習(xí)和查閱文獻(xiàn)制訂方案，運(yùn)用虛擬仿真平臺(tái)，增強(qiáng)認(rèn)知性，從而找到問(wèn)題的最優(yōu)解，通過(guò)校內(nèi)實(shí)踐方案的實(shí)施，并與行業(yè)工程師比對(duì)，以學(xué)生的獲得感和成就感促進(jìn)學(xué)習(xí)興趣和求知欲，提升學(xué)生的動(dòng)手能力、工程實(shí)踐能力，解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力。

2 完善教學(xué)評(píng)價(jià)體系

堅(jiān)持“以學(xué)生為本，過(guò)程管理，全員參與，環(huán)節(jié)可測(cè)，持續(xù)改進(jìn)”的原則，構(gòu)建學(xué)生、老師、用人單位等共同參與的“以學(xué)生為中心”的培養(yǎng)質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)體系，完善從“培養(yǎng)目標(biāo)—畢業(yè)要求—課程體系—課程大綱—課程評(píng)價(jià)—改進(jìn)方案實(shí)施—培養(yǎng)目標(biāo)”的閉環(huán)質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)體系。建立教學(xué)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)機(jī)制，保證人才培養(yǎng)質(zhì)量的全面提升。

在校內(nèi)實(shí)踐過(guò)程中，邀請(qǐng)行業(yè)工程師現(xiàn)場(chǎng)評(píng)分，對(duì)樣品預(yù)處理，人員結(jié)果比對(duì)，儀器結(jié)果比對(duì)等項(xiàng)目實(shí)施打分制，從而反饋校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量和問(wèn)題，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn)。儀器分析虛擬仿真平臺(tái)能有效記錄考核成績(jī)，學(xué)生可以進(jìn)行學(xué)習(xí)效果的自我檢測(cè)，同時(shí)，考核數(shù)據(jù)也會(huì)自動(dòng)同步到系統(tǒng)后臺(tái)，反饋給教師，方便教師了解學(xué)生對(duì)知識(shí)和技能的掌握情況，輔助教師對(duì)課程教學(xué)的改進(jìn)和調(diào)整，更好地教學(xué)，真正實(shí)現(xiàn)教學(xué)閉環(huán)。

3 加強(qiáng)教學(xué)組織建設(shè)

引進(jìn)與專(zhuān)業(yè)方向高度契合的博士（后），形成高學(xué)歷層次，職稱(chēng)結(jié)構(gòu)合理的多學(xué)科交叉融合的高水平師資隊(duì)伍。堅(jiān)持立德樹(shù)人引領(lǐng)，提高教師的綜合修養(yǎng)。推進(jìn)教師隊(duì)伍的培訓(xùn)交流，加大青年教師培訓(xùn)力度，堅(jiān)持傳幫帶、聽(tīng)課、督課常態(tài)化，組織教學(xué)大獎(jiǎng)賽等方式提升教師的教學(xué)能力。鼓勵(lì)教師開(kāi)展科學(xué)研究，注重科研反哺教學(xué)，將科研成果引入教學(xué)，同時(shí)加強(qiáng)與行業(yè)企業(yè)的合作交流，將行業(yè)需求和問(wèn)題引入教學(xué)，以高水平科研和適應(yīng)行業(yè)需求支撐高質(zhì)量人才培養(yǎng)。定期開(kāi)展教育教學(xué)研討，交流教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)建設(shè)，創(chuàng)建優(yōu)秀基層教學(xué)組織。

4 結(jié)語(yǔ)

“儀器分析”課程是一門(mén)理論與實(shí)踐并重的專(zhuān)業(yè)課，以行業(yè)企業(yè)需求為前提，對(duì)儀器分析課程的教學(xué)方法和內(nèi)容等方面開(kāi)展了一系列教學(xué)改革措施的探索。結(jié)合課程的特點(diǎn)，教師采取“以解決問(wèn)題為導(dǎo)向，以培養(yǎng)能力為目標(biāo)，教學(xué)相融”的思路，在講授知識(shí)的同時(shí)結(jié)合行業(yè)的難點(diǎn)和瓶頸，提出問(wèn)題，促使學(xué)生帶著問(wèn)題學(xué)習(xí)，并嘗試找出解決問(wèn)題的方法，融合企業(yè)見(jiàn)習(xí)、校內(nèi)實(shí)踐和虛擬仿真平臺(tái)，以理論與實(shí)踐，實(shí)操與虛擬相結(jié)合，提高教學(xué)質(zhì)量，加深學(xué)生對(duì)課程的理解，提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力和解決問(wèn)題的能力，為培養(yǎng)符合行業(yè)需求的應(yīng)用型分析人才奠定堅(jiān)實(shí)的理論實(shí)踐基礎(chǔ)。