分析与监测基础课程教学改革探索

金星龙 毕成良 曹 征 韩国强 李彭辉

（天津理工大学环境科学与安全工程学院，天津 300384）

2018年，教育部下发《关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》，明确提出高校教育要围绕激发学生学习兴趣和潜能深化教学改革，推动课堂教学革命。以学生发展为中心，因课制宜选择课堂教学方式方法，科学设计课程考核内容和方式，不断提高课堂教学质量。积极引导学生自我管理、主动学习，激发求知欲望，提高学习效率。学校倡导积极开展多种形式的教学改革，课堂教学质量成为一线教师教学改革关注的重点。

分析与监测基础课程是学院环境科学专业的主干课程，系统介绍现代仪器分析方法的基本原理与特点，分析仪器的结构与功能，研究物质化学组成、含量、价态、状态、结构和分布在环境分析与监测中的应用。课程通常安排在环境科学专业本科二年级学习，其先修课程为无机化学、分析化学、有机化学等。课程衔接已修的分析化学课程，承接分析化学的基础理论，帮助学生复习和掌握化学分析的基础知识和操作技能。开展仪器分析理论教学，学生学习仪器分析技术理论，并通过独立设课的实验课程将相关仪器分析技术用于实际样品的分析检测，加深学生对仪器分析的原理、分析仪器、分析方法等理论知识的理解，提高学生动手能力和解决实际环境分析问题能力，为学生修读后续专业课程、完成毕业论文及未来就业奠定坚实的专业素养。

本文对分析与监测基础课程教学中存在的问题进行分析，针对性地提出相应的改进措施，并在课堂教学过程中实施，并通过Mycos教学质量管理平台进行教学效果评价。

一、教学中存在的主要问题

分析与监测基础教学与其它理论课教学的情况类似，存在理论课程共性的问题，同时又具有环境类课程的特殊性[1]，具体分析有以下几点。

首先，智能手机的普及对课堂教学有一定冲击，“低头族”在课堂屡见不鲜。目前在校学生大多为95后，智能手机已经成为其生活必备用品。在高校课堂，智能手机对传统课堂的教学活动带来了严峻挑战，如何引导学生关注点从手机转移到认真学习课堂知识，也是各大高校面临的共性问题[2-3]。如果仍采用传统方式上课，学生觉得教学模式守旧、教学内容枯燥、教学方式死板，课堂内容对学生的吸引力远不如网上内容，其注意力就不会从手机转向黑板。禁止学生带手机进课堂又不现实。因此，如何有效利用这一智能设备，增强师生互动，引导学生自主学习，提高学习效率，是教学改革探索的一个重要方面[4-5]。

其次，学科基础课的学时较少，基础理论不扎实。分析与监测基础课程教学中涉及多种分析方法和分析仪器的学习，而先修分析化学课程中仅涉及化学分析和紫外可见分光光度法，仅强化练习包括溶液的配制、标准溶液的标定、酸碱滴定和络合滴定的实验基本操作技能。实验学时较少，理论和实验操作技能均不扎实，直接影响本课程的教学效果。学生分析化学课程实际掌握程度不佳，对学生学习积极性也有影响。因此，如何在课前深入了解学生知识背景，并合理安排课堂教学内容与进度，也是授课教师关注的焦点。

最后，原有教材中侧重基础理论的讲解，实例较少。基础理论讲解略显枯燥，学生学习兴趣不高。教材中科技前沿的分析实例较少，本课程对学生后续学习和未来实际工作的指导意义均未很好地体现。已有环境分析实例大多也都不涉及样品前处理过程。而环境样品成分复杂，分析步骤繁琐，不同样品前处理技术也有所区别。后续实验教学中即使有实际样品分析，通常也会将样品简单化，略去前处理步骤，对学生解决实际问题能力的培养有一定影响。学生不能深入理解分析技术的基本原理，理论不能联系实践，影响知识点的掌握。最后，学生对分析与监测理论知识的理解存在局限性，不能掌握环境样品分析数据变化现象的科学意义。学生学习积极性、主动性较差，不能很好地落实课前预习，更不会去阅读相关文献。因此，如何在有限的理论教学时间内，扩充课堂教学容量，提高理论课教学内容的综合性、应用性，是教学改革探索的重点。

二、解决问题的思路

基于以上分析，分析与监测基础课程教学改革通过增加课前预习环节、优化教学内容、增强师生互动等措施提高课堂教学效果，解决思路和方法详述如下。

1.增加课前预习环节

以往教学中发现学生几乎不预习，即使预习，也仅仅是看一遍教材而已，不能充分回顾以往知识点，对新课相关知识点预习更无重点。教学改革充分利用学校教学质量管理平台——Mycos软件，将预习内容和复习内容总结归类，并设置成多种形式的题目，学生手机登录教学质量管理平台完成，既帮助学生复习前期学习的知识点与操作，又引导学生对新课知识点进行预习。同时，在理论知识点的基础上，题目内容增加实验操作要点及相关知识。教师通过课前问卷，了解学生的基础知识、对已学分析技术理论的掌握情况，同时，对学生基础实验操作技能等也做进一步了解。基于学生的预习反馈情况，教师在学期初始针对性地回顾相关知识点，增加学生知识点空白部分的讲解，强化学生理论的薄弱环节，及时纠正学生对分析技术的错误理解，纠正学生错误操作和习惯，做好理论和实验教学内容的紧密衔接。如在分析化学中，学生已学习化学分析并完成相关实验，但Mycos教学质量管理平台学生问卷结果表明，55%学生移液管移取操作有误；54%学生对于天平没有粗称和精称的概念；对于实际分析过程中，不同量取器具如量筒和移液管、不同精度天平、不同分析方法的使用场合概念模糊。在理论课中，根据教学内容，穿插基础知识的讲解，使学生了解准确称量、移取是分析工作的前提，强化学生正确操作意识。并与后续实验课教师及时沟通，在实验课前，讲解移取、称量的操作要点，及时纠正学生错误操作，学生错误操作有效减少，提高样品分析的有效性和准确性。

2.优化教学内容

鉴于环境样品的特殊性，让学生实际分析多种环境样品并不现实。首先，充分利用现代教学手段，在理论教学中大量引入环境样品分析实例，利用图片、小视频等多种形式，将代表性较强的样品分析方法、原理、仪器等在课堂中呈现，加深学生对分析技术理论知识的理解，使学生将理论知识与实际环境样品分析联系起来，有效提高学生对实际样品分析检测基本原理、分析仪器、分析步骤、数据处理等过程的理解[6]。另外，课堂教学加强知识点的融会贯通，比如相同测试项目，常量、微量、痕量样品前处理及分析方法均有所不同，土壤、水体、空气样品前处理及分析方法也不同。采用图片、小视频和表格等形式对比不同环境样品前处理方法、分析技术、分析仪器等，有效弥补因分析仪器或样品前处理知识缺失带来的不足。其次，将最新分析仪器的应用、最新科研成果融入课堂教学，拓宽学生视野，弥补现有分析仪器陈旧和不足的问题。最后，与教务和实验教学教师协调，合理安排相关实验时间和实验内容，在理论课学习结束后安排相关实验，学生在学习理论知识后进行相关实验，加深学生对理论知识的理解的同时，提高学生的动手能力和解决实际问题的能力。

3.增强师生互动

原有教学模式通常都是教师讲解，学生被动听讲，学生学习兴趣和积极性不高。本次教学改革根据教学内容特点，增加课堂练习，并入平时成绩的考核。课前教师把问题输入并保存在“金数据”软件中，课间安排学生回答问题，根据学生回答问题的情况，判断是否加分。也可以保留问题，让学生抢答。通过必答、抢答等环节，加强学生对相关知识点的关注，增加课堂互动频率，提高课堂活跃度。另外，教学改革增加了学生讲解环节，尝试“学生主讲，教师点评”的教学模式。课前教师布置相关讲解任务，学生通过微信扫码，选择相关章节知识单元。学生分小组讨论，分工合作，查阅相关书籍与文献，制作PPT课件，先组内试讲，然后随教学进度课堂正式讲解，教师根据学生讲解进行点评，并补充案例分析。通过完成“学生主讲”环节的训练，有效提高学生学习的积极性、主动性和团队合作意识；学生通过讲解分析技术的相关内容，加深学生对相关知识的理解；学生通过查找相关分析检测实例，了解环境样品分析数据变化的科学意义，拓宽学生思路，激发学生的科研兴趣。

4.加强教学评价

基于我校质量管理平台，利用Mycos教学评估软件，课前、课中、课后进行多种形式的即时评价和阶段性评价。课前，利用问卷对学生基础知识和实验操作进行调研；课中，针对每章理论知识及相关实验内容，进行即时评价，及时了解和掌握学生学习情况反馈，对于学生掌握效果较差的知识点，后续教学中重复讲解，确保教学质量；课后，对整体理论教学和实验教学进行总体评价，针对教学内容、教学方法与手段、满意度、改进建议等进行问卷调查，结果用于后续教学的持续改进。2016级学生问卷调查结果表明，94%学生认为本课程的理论教学与实验相关性高；89%学生认为理论课教学对实际操作和动手能力帮助较大；70%学生认为教材内容和辅助材料有效激发学习兴趣；学生满意度为95%。课程总体评价良好。

三、结语

综上，通过教材内容优化、强化预习和基础操作、加强师生互动等教学改革措施，分析与监测基础课程的教学效果显著提高。但教学改革仍有诸多不足，首先，线上师生互动为初步尝试，相关内容仍需进一步完善和优化；其次，基于学生学习能力，“学生主讲，教师点评”内容所占比例有限；最后，学院分析与监测基础理论和实验部分教学分别为独立设课，实验教学改革仍有待开展。未来应继续推动分析与监测基础课堂和实验教学改革，尝试多种教学方法，构建线上线下相结合的教学模式，科学设计课程考核内容和方式，不断提高课堂教学质量。同时，需积极引导学生自我管理、主动学习，激发求知欲望，提高学习效率，提升自主学习能力。