“测试技术”课程教学模式创新探讨

王娟+吴伟

[摘 要]“测试技术”是理工科各类专业中常设置的以实践教学方式为主的专业基础课程。河南理工大学地学类专业现有的“测试技术”教学方式是以课堂理论教学为主、实验教学为辅，学生消化课程内容困难，教学效果不理想。本文拟从课程目标定位、课时设置、教学方法及考核方式等4个方面进行改革、创新尝试，充分发挥利用专业相关各类别实验室的软、硬件优势，提出增加实验学时、增设课余开放实验等措施，改善实践环节比重严重不足的状况，把培养学生的创新思维能力和实践动手能力作为该课程的终极目标。

[关键词]测试技术；实践教学；开放实验；教学模式

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）08-0044-03

“测试技术”是高校理工科专业常开设的一门专业基础课程，以物质组成、状态和结构的分析测试方法为主要授课内容，具有科学前沿、技术含量高、实践性强的课程特点。[1][2]

现代科技的不断创新推动了分析测试技术的快速发展，各学科对现代分析测试技术的应用日趋普遍。河南理工大学资源环境学院拥有地质工程、资源勘查工程、环境工程、水文与水资源工程等地学类专业，均开设测试技术类课程，课程名称略有不同（“测试技术”或“现代测试技术”），各专业讲授内容也略有差异或侧重。以地质工程和资源勘查工程专业为例，由于近年来地质学研究逐渐从定性向定量、从宏观向微观发展[3][4]，对于大型仪器的使用越来越多，因此指导学生掌握现代化的分析测试方法和实际操作技能，对于提高理工科学生的综合素质显得非常必要。

一、课程教学现状

以河南理工大学资源环境学院为例，目前针对地质工程和资源勘查工程专业开设的“测试技术”课程，主要内容包括：X射线衍射分析法、电子显微分析法、差热分析法、光谱分析法和质谱分析法。课时共设置32学时，其中实验课时仅6学时。“测试技术”本身是一门以实践为主，注重培养学生动手能力并能解决实际科研问题的课程，课堂理论教学以讲授分析方法、实验仪器的组成、测试原理与操作流程以及数据分析为主，这些内容对接触仪器较少的学生而言非常枯燥，学生对此难以真正消化理解。虽然有配套的实验课，但从近年来学生对理论教学为主、实验教学为辅的授课模式反馈来看，教学效果并不好。显然，传统的授课模式并不能适应“测试技术”课程的目标，无法达到培养学生动手和动脑能力的培养目标。另外，课程涉及的实验仪器一般都是大型贵重仪器，仪器数量不多，大部分仪器仅1台，但是上课学生数量众多，不可能达到人手一台的标准，因此实验课多为实验教师演示、学生参观的方式，学生真正能动手操作的机会很少，有一部分学生甚至连实验原理都没有理解，更多的学生无法领会实验仪器的操作流程，更不用说仪器测试内容的科学应用。同时，“测试技术”课程的教学与实验课时配比不合理，实验课时太短，难以完成所有课程内容的实践。课程包含了五大类测试分析方法，其中仅光谱分析法就囊括了红外光谱分析、原子吸收光谱分析、激光拉曼光谱分析等常用的分析方法，这些分析方法的操作性较强，需要进行实验操作的内容很多。然而，目前课程设置的实验总课时仅有6学时，在这么短的时间内对学生进行系统的全过程培训是无法完成的，取而代之的是“演示式”實验，走马观花式的参观性教学使学生难以消化课堂讲授的内容，达不到课程教学的目标。

目前“课时短、授课与实验课时配比不合理、简单演示式教学”等状况与“提高理工科学生的动手能力和综合素质”的教学目标背道而驰，教学效果很不理想。如何解决这一矛盾，使“测试技术”课程真正能够引导学生掌握各种现代实验技术，培养他们的动手能力和创新能力，已经成为目前亟待探讨并解决的一大难题。

二、课程体系创新改革

（一）课程目标定位与课时设置

区别于其他专业基础课程，“测试技术”课程重在实践，更为强调学生独立思考问题、解决问题以及动手实际操作能力的培养，其课程性质应偏重于实践性，定位为实验课或课程设计更为合理，实验课可分为基础性实验、综合性实验和设计性实验三大模块。在课时不足的情况下，应当以“充分满足基础性实验，争取综合性实验，放开设计性实验”为原则，即将主要的课时配置在让学生掌握基础性实验方法上，让学生务必掌握最基本的实验技能；在授课时间允许的状况下，少量开展综合性实验，采用多种方法联合使用解决实际科学问题的实验教学方式，激发学生兴趣并挖掘他们的创新潜力；由于时间限制，设计性的实验不作为课内授课内容，但可以将课程学习拓展至大量的第二课堂科研实践学习时间中去，在更大范围内形成“测试技术”课程学习体系。[5][6]

河南理工大学为有效利用实验教学资源，培养学生综合素质和创新能力，形成了一套丰富的第二课堂科研实践体系，包括本科生开放实验计划、大学生创新创业实践计划、“步步高”创新创业攀登计划、“挑战杯”等。很多学生通过这些计划对“测试技术”进行了更为深刻的认识，尤其自2009年实施“大学生开放实验”项目以来，鼓励大学生到相关专业实验室通过申请和预约，自行设计、制订实验方案，并实际操作仪器，因此开放实验可作为测试技术类课程学时不足的有效补充。“测试技术”课程应当把这些第二课堂计划纳入本课程体系的延伸环节，做好铺垫和引导，为有兴趣的学生进入本课程更为深入的学习阶段提供便利。

对于“测试技术”课程的学时设置，可适当缩减理论授课学时，增加实验课学时。在32总学时不变的前提下，可尝试将实验教学增加至20学时，以实验教学为主，理论教学为辅，按照实验教学自身规律组织教学，提高学生自学能力和动手能力，培养学生团队协作精神，真正实现从“教师教”到“学生学”的主体转换，最大限度发挥学生的主观能动性。

（二）教学方法与手段改革

“测试技术”课程兼具理论性和实践性，因此在课堂简要讲授测试方法原理、仪器结构功能及操作、样品选择和制备基础上，将课堂教学更多地转移到实验室中，在教师演示后，学生分组协作，争取让每名学生都能参与仪器的实际操作。在实际教学过程中，可按照讲授内容分为五个单元，每个单元4学时，第1个学时讲授基本理论知识，后3个学时在实验室中进行现场教学和实践，以学生动手操作为主，对操作中出现的问题及时解决，并在每个单元实践环节完成以后做小结，这样才能使学生对所学的知识更好的消化、吸收，印象深刻。如果学生对个别实验单元有兴趣，可以结合开放性实验，利用课外时间到实验室来多做一些综合性实验和设计性实验。endprint

依托我校资源环境学院建立的河南省生物遗迹与成矿过程重点实验室，拥有多种现代大型精密贵重仪器，很多仪器都对大学生进行开放。如扫描电镜实验室根据我校资源环境学院现有专业、教师在研项目以及学生的兴趣特点开出了多个实验项目，包括“胜利油田深层烃源岩粘土矿物微观特征分析”、“豫西太原组Zoophycos遗迹化石蹼层SEM特征对比”、“焦作云梦山组石英颗粒表面微观结构观察与沉积环境分析”、“焦作市大气颗粒物主要种类识别分析”、“化学制剂对头发损伤的形态观察”等，除此以外学生还可根据自己感兴趣的学科方向自行设计综合性实验。因此，开放性实验可以在很大程度上弥补实验课时的不足，并且开放实验时间安排灵活，不受固定学时的限制，可当作是“测试技术”课程的课外延伸，并且也避免了很多学生同时围着一台仪器转的局面，让每个学生都有动手操作的机会。这对于提高大型仪器的使用效率，避免国有资产闲置也是一个非常好的举措。

通过对近五年开放实验参与学生的调查反馈，学生积极性都很高，普遍反映良好，基本达到了预期目标。大学生通过自愿报名，自由结合成组，紧密结合身边发生的事物进行实验设计，比如环境工程专业的学生对目前越来越频繁出现的雾霾天气非常关注，通过高分辨率的扫描电镜对采集的滤膜上的PM2.5（可入肺颗粒）颗粒进行形貌观察和能谱元素分析，分析总结颗粒物的种类，以此来大致判断当地PM2.5的组成和来源；资源勘查工程专业的学生对我校校园内摆放的景观石中的矿物和沉积现象很感兴趣，通过在景观石上采集小块样品进行微观形貌观察和描述，而对矿物种类和沉积现象有了更为直观的了解；生物技术专业的学生收集了校园里栽种的各类植物花粉到显微镜下观察和分类，对植物分类的认识更加深刻；还有部分非地质类专业学生参与了课外开放性实验，对身边的事物仔细观察，如采集健康的头发和经过多次烫染的头发，在扫描电镜下进行对比分析，更加直观和深入地认识了化学试剂对头发的损伤；目前对非常规油气储层的物性研究是当下的研究热点，煤层气专业的学生对采集的煤和页岩样品进行表面处理后应用扫描电镜观察样品表面的纳米级和微米级孔隙的分布情况，大大加深了学生对课堂理论内容的理解和认识，也激发了学生探讨更深入科学问题的兴趣。这些综合设计类实验既紧密结合专业，又是学生兴趣所在，寓教于乐。

总之，开放性实验可作为“测试技术”课程的有益补充，给实验课上动手少的学生以充分的时间进行实践，并有实验教师的实时辅导，很受学生欢迎。因此充分发挥我校拥有省级重点实验室、仪器设备配备完善的优势，将“测试技术”课程教学重点偏向实验室现场教学，并结合兴趣为主的开放性实验，培养学生活学活用、学以致用的能力，是我们探索提高教学效率、提升学生素质、改革现有的僵化的教学模式的一个方向。

（三）考核方式改革

考试并非课程学习的终极目标，但是科学合理的考核手段却能督促学生主动学习，并且也是对“学生学得好、教师教得好”的一个肯定。现有的考核多偏重记忆内容，试卷考试成绩通常占到70%～80%，平时成绩只占20%～30%，对学生的实践能力和综合素质考核非常欠缺，无法真实反映学生的真实水平。以素质教育为目标的教学必须改变现有的僵化的考核模式，强调过程管理和过程考核，更真实准确地反映学生到底学到了什么，在哪些方面还很欠缺，需要如何改进和提高，这样才能教学相长，反过来督促教师不断改进教学过程中的不足之处，完善教学体系改革。

根据“测试技术”实践性强的特点可以采取灵活多样的考核方式。如在平时的教学活动中，可增加随堂提问以及课堂讨论环节，结合学生在实际操作中的表现给出平时分。课程结束后的考核不一定拘泥于闭卷考试，例如可以要求学生独立设计一个完整的测试项目或综合性实验项目，从实验方案设计、样品选取、仪器操作测试到最终的结果分析，形成一个完整的实验分析报告，这样既锻炼了学生独立从事科研工作的能力，也能全面考核学生对该课程的综合掌握水平。也可以采取闭卷考试和实验环节相结合、讨论答辩、撰写调研报告或简单的学术论文等形式进行考核。不同专业可结合学生的实际情况选择其中某一种或几种方式相结合进行综合考核。[7]

三、结论

总之，“测试技术”这种以实践教学为主的课程应该突出以学生为主体，激发学生学习兴趣，引导学生在实践中自主学习，培养学生不断发现问题、解决问题和总结经验的能力。教师在教学过程中以引导为主，给学生留有更多的创造空间，鼓励学生在理论学习的基础上大胆地去设计和验证，这样学生的动手实践能力才能逐渐提高，创新思维才会不断形成。以实践课为主、注重培养学生独立从事科研工作能力的“测试技术”课程教学模式还需在真正的教学实践中接受检验，教师也需在教与学中不断摸索、探寻大学生的最佳培养模式，这也是当代高校教育的长期任务。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 玄冠涛，邵园园.现代测试技术课程教学新模式的探索与实践[J].中国现代教育装备，2012（3）：17-18.

[2] 于梅花，温静娴.现代测试技术课程教学改革[J].大众科技，2011（2）：137.

[3] 朱毅秀，謝庆宾，季汉成，等.“地质分析测试技术”课程建设探讨[J].中国地质教育，2013（2）：117-121.

[4] 林君，苏航，程德福，等.地学仪器专业课程体系改革与实践[J].中国地质教育，1996（1）：26，27，40.

[5] 刘吉轩，张小栋，陈花玲.测试技术层次化实验教学改革与实践[J].实验室研究与探索，2013（1）：125-128，131.

[6] 曾国英，赵登蜂.测试技术课程教学改革探讨[J].科技创新导报，2013（26）：135-136.

[7] 袁健，葛友华，周海.课程考核改革初探[J].中国地质教育，2012（1）：106-108.

[责任编辑：钟 岚]endprint