轻工类仪器分析教学改革探索

黄丽婕 安书香 黄崇杏 吴敏

摘 要：在《仪器分析》课程中，仪器分析实验是课程教学实践环节中非常重要的一个环节，是为了让学生能够了解和熟悉仪器构造、组成、原理以及操作基本流程的主要环节，将理论知识运用到实际。实验与理论教学两者缺一不可，既相互协调，又相辅相成。现阶段很多高校的仪器分析课程以及实验依旧存在一些问题，并进行一些教学改革。

关键词：轻工类；仪器分析；实验教学；改革

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2019）01-0116-03

Abstract： In the "Instrument Analysis" course， instrumental analysis experiment is a very important part of the course teaching practice. It is to enable students to understand and familiarize with the main links of instrument construction， composition， principle and basic operation process， and apply theoretical knowledge to field practice. Both experimental and theoretical teaching are indispensable， both in coordination and complement each other. At this stage， there are still some problems in the instrument analysis courses and experiments in many universities， and some teaching reforms are carried out.

Keywords： light industry； instrumental analysis； experimental teaching； reform

一、背景依据

高等工程教育在我国高等教育中占有重要的地位。深化工程教育改革、建设工程教育强国，对服务和支撑我国经济转型升级意义重大。2016年6月，我国工程教育专业认證体系实现国际实质等效，为深化工程教育改革提供了良好契机。当前，国家推动创新驱动发展，实施“一带一路”“中国制造2025”“互联网+”等重大战略，以新技术、新业态、新模式、新产业为代表的新经济高速发展，对创新型人才提出了更高要求，迫切需要加快工程教育改革创新。为深化工程教育改革，推进新工科的建设与发展，现决定开展新工科研究和实践。[1]

广西大学轻工与食品工程学院拥有先进的教学设备和实验条件，轻工与食品工程实验教学中心是广西自治区级实验教学示范中心。学院目前拥有9800平方米的教学实验用房，拥有核磁共振、透射电镜、气相色谱、高效液相色谱等仪器设备2690台套，总值7102.74万元。

轻工与食品工程学院秉持“明德 笃实 博学 创新”的院训，不断凝练特色，发挥优势，全面提升学科建设、科研教学、人才培养和服务社会的能力，为开创更加美好的未来而不断努力。

二、教改意义

现代仪器分析是一门具有多学科交叉性、发展性和前沿性的学科。仪器分析的理论性、实用性很强、发展速度很快、各种仪器不断地更新换代、内容纷繁、涉及相关学科较多，如物理学、物理化学、化学、电子技术和计算机技术等，仪器结构复杂、理论较抽象、难以接受，所需的仪器大都昂贵，一般院校很难完全拥有，实验较少，学生缺乏感性认识。[2]

对于轻工与食品类本科生来说，他们需要具备坚实的数理基础、良好的实践、创新和创业能力，需要掌握化工单元操作基础理论和实验技术基本技能，能够对产品进行分析、测试和质量控制，能在食品工程、制糖工程、包装工程及轻化工程等轻化工领域以从事工业生产、工艺设计、科学研究、技术管理和新产品开发的高级工程技术人才及专业领导者。由于轻工与食品类本科生在传统课程上偏重于课堂理论教学，内容多且抽象、难于理解和掌握，对各种仪器的工作原理与维护保养也没有进行深入的了解，严重缺少实践性，导致学生对各种现代仪器的了解过于片面，甚至不知道某些仪器的存在，而且现阶段还没有专门针对他们的仪器分析教材，这就使得在实际操作过程中存在过多的问题，对仪器的寿命及精准度造成严重的影响。

但在普通本科院校，尤其是在很多西部高校，存在教师队伍小、学科方向不齐全、教学水平参差不齐等问题，一位老师讲解所有涉及到的内容，分工不明确，占用大量时间，因此，教师难以在各方面同时跟进相关科技的发展前沿和把握分析技术的发展方向，使学生培养的创新能力有限，很难达到预期目标。针对这些问题，学院应该优化《仪器分析》课程的教师队伍，一是安排不同研究方向的教师讲授该课程中某一特定的章节内容，使其能够面向学科发展前沿，捕捉学科发展的最新信息，及时更新理论知识和技术应用；二是集中各研究方向教师，进行集体备课制，即各方向教师集中在一起讨论，一起准备一堂课的教学内容和方法；三是安排一些教师到重点高校进修和培训；四是邀请其他学校相关研究专家来校进行授课讲学。[3，4]

三、改革内容

（一）主要内容

在课程内容的选择上，做到与时俱进，及时更新拓展，需要跟上时代节奏、顺应社会需求，吸收、汇总现代仪器分析的最新技术成果，让学生及时了解仪器分析发展的前沿，并根据专业建设与社会需求，删减、重组与仪器设备不配套的内容。在课程内容的呈现方式上，降低理论课程比例，各个知识点和操作过程表述简洁明确，给学生营造一个直观的认知环境。这对激发学生学习兴趣、拓展学生视野、消除学生的畏难情绪起了重要的作用。

1. 教学内容的改革

在内容上，我们对实验内容进行了整体调整与升级，删掉了一些和其他课程，实验相重复以及类似的内容，增加了一些大型综合类型的整体实验以及设计型实验内容，使教学内容精简，创新，又可以相对独立。能够做到实践与理论相结合。

2. 教学方法的改革

在教学方法上，多开展探究性学习，教师有方向性的引导学生对问题进行深入探究，并且多角度的将日常生活中遇见的化学问题以及现象以科学的理论进行探究，通过多提问，多思考的方式引导学生全程跟着老师的节奏投入课堂中，使课堂有良好的教学气氛，提高教学实验的效果。将教材中的内容与探究内容相结合，以教学理论知识为基础，与生活，生产相结合，使学生产生联动思考，有效的提高了学生学习的兴趣和积极性。

在“仪器分析”课程教学活动中，教师应采取多样化教学方法和教学模式，必须“重学习、重激发、重探索”，课堂应注重学生创新能力的培养，在《仪器分析》课程中，有多种分析工具，多种工作原理，多种分析方法等。内容大多抽象而不易理解，因此导致很多学生对课堂学习热情不高，积极性差等问题。为了激发学生的兴趣，最大限度地发挥学生的积极性和主动性，在教学过程中，根据具体的教学内容，可以采用灵活多样的教学方法，如教学方法，问答方法，演示方法和探究方法。在教学方法上，首先完善传统的“一支粉笔一张嘴，上课从头到尾”的课堂教学方法，采用动态多媒体教学方法，结合“声，形，景”，有效提高教师的教学。将信息量，图片与动画，声音等充分联系加入教学中，以增加学生的感性认知，来提高学生的学习兴趣以及激发学习积极性，使学生在课堂中化被动为主动，提高教学质量和教学效果。

学生应该参与其中。例如，教师可以将教学内容预先分类为几个模块，并将其分配给不同的学生，以便他们可以在课后通过预订书。内容和相关材料用于准备讲座，然后在课堂上进行解释。最后，教师根据他们的解释进行纠正和补充。这种教学方法改变了教师“个人秀”，充分调动学生的情况，学习热情。教师还可以通过设置回答问题来解决学生在学习期间遇到的难题。他们可以纠正学生在作业中经常犯的错误。他们还可以利用课间休息时间与学生交流，掌握学生的学习情况，及时调整以提高教学进程。

现有的实验仪器课程和教材大多时间久远，仪器和课程都与实际脱离较大。通过重新安排教材，重新设置课程内容，使学生易于理解，与实际科研相关，使轻工业和食品专业本科生的基础理论知识得到进一步提高，逐步完善。导致更具前瞻性，更有活力，更国际化的方向，为创新人才的培养奠定了坚实的理论基础。

3. 教学手段的改革

我们开展适用与轻工与食品工程类本科生的仪器分析课程，以提高学生的实践技能为主要任务，重视理论和实践的有机结合。以往的仪器分析课程都是按照仪器的原理等进行讲解，对实际操作等不注重。本课程在理论课程的同时，开展多次实验课程，让学生在实际操作中学习，在动手操作中掌握知识，使教学内容更加形象化、具体化，使学生具有犹如身临其境的职业体验，有利于培养学生在实践性的工作中恰当地分析问题和快速解决问题的综合能力。

在原有仪器分析实验材料的基础上，结合现代仪器设备的发展以及仪器分析技术的发展，结合现有教学的实际情况和一些热点问题，组织教师编写一套新的仪器分析实验对比与教科书或讲义。通过这种方式，可以使用现有仪器和设备有针对性地研究仪器分析实验课程。但是由于时间的发展，仪器设备的再次更新以及引进的问题，需要及时对现有教材或讲义进行更新与补充，以便相互配合，提高实验教学效果。

（二）改革目标

本课题旨在通过加强学生的动手能力和提高学生的自我激励实验能力来培养本科生。轻工业前沿问题融入课堂教学，激发学生思考，鼓励学生积极参与，培养学生的思维能力，能够解决问题。在倡导科教一体化的背景下，学生要紧紧围绕人才培养目标，不断完善人才培养模式，丰富课堂教学形式，整合科研教学，培养适应现代发展的人才。

改革实验教学，提高学生创新能力，用以促进学校，学院的教学科研水平提升。大型仪器平台为仪器分析实验的操作过程提供了一个优秀的平台。本课程改革的主要目的是通过课程的实验教学，将学生对各个大型仪器的基本操作能够独立完成，同时，权衡化学，生物和环境领域的应用，拓宽学生的知识，激发学生对仪器分析课程的兴趣。提高学生在各个学科的综合知识运用与动手能力。作者经过多年从事仪器分析实验教学，从课程内容，方法和手段，实验形式等方面进行了改革，探索了改革仪器实验教学的新途径。

学生在实际的实验课程操作实验中，教师要尤为强调学生在仪器使用规范，操作按照流程，细心，認真，谨慎。并且在团队合作时，要注意实验室环境的维护，低声细语，不能妨碍其他同学在实验中的思考与操作。形成良好的实验习惯，遵守实验室规矩。

四、创新之处

1. 与国内高校同类型工科学院相比，加强学生对实验仪器的动手操作能力，不再是单一的由老师讲述，理论课程学习，实验演示课程的观摩，而是由学生亲自动手，亲自设计，独立完成对实验仪器设备的适用过程，生动形象，能够给学生留下深刻的印象。

2. 在从前的实验项目中，验证性以及演示性实验占到仪器分析实验课程中的七成以上，与实际实验中的情况联系较少。这种情况使学生对实验兴趣缺失，在实际动手中敷衍了事，课堂教学目标以及教学效果难以达到标准；学生在目前的课程中所接触的实验，大多数为按部照搬，教师将实验方法与步骤直接告诉学生，学生在课堂中只是机械的重复过程，没有主动思考，没有得到创新思维的训练。在实验内容中，删除了机械重复的传统实验，增加了更多有利于培养学生创新思维与动手能力的设计性试验，既锻炼学生的思维以及创新能力，又能培养学生的团队合作能力。

3. 学生已经习惯所有课程由老师讲述，老师动手操作实验。学生动手机会少，动手能力差，本课程的关键之处在于调动学生积极性，提高学生动手能力，使学生对实验感兴趣，对适用实验仪器熟悉，有乐趣。

五、结束语

学校全力配合学生在课堂以及课下对实验课程的安排，整合资源，保证学生能够独立完整的完成课堂要求的实验水平。对于大型综合类实验，尽量是每一个学生都能够独立进行实验，并且能够通过实验操作，举一反三，掌握分析仪器的原理和结构，学习仪器的操作技能，掌握定性，定量和结构分析的基本方法。加强学生的动手能力，并且在学院的实验室中，利用现有资源，进行一些设计性实验的操作，内容可以是贴近生活，与现实相关的小型设计实验，可以使学生全面的了解实验的意义，以及通过实验，查阅相关资料与文献，拓宽学生的知识面，也可以使其完整的了解整个实验的过程，从准备到操作，培养独立科研，能够独当一面的全面型人才。并在实验中鼓励学生认识问题，发现问题，提出问题，解决问题。使同学在操作中实践，实践中学习，学习中提高。从兴趣出发，引导学生到创新，发现的特色科研实验。

本次教学改革的重点是提高学生实际动手的实验占比，将实际实验与生产生活相结合，使学生了解过程更生动，而不是一味的看着老师演示实验，将实验课与自己的操作能力相分开，提高学生主动思考，主动设计，主动参与。旨在将学生培养为具有创新精神，具有科研能力，具有动手能力的新时代全面发展的轻工类学生。

参考文献：

[1]吴爱华.建设工程教育强国服务产业转型升级[J].高等工程教育研究，2016（3）：17-20.

[2]高毅，李元娜，许仁鑫，等.环境科学专业现代仪器分析课程的应用性课程改革[J].教育教学论坛，2017（21）：147-148.

[3]段先哲，李南，谢焱石，等.浅谈《仪器分析》课程中教学内容的研究与改革[J].课程教育研究，2015（28）：226-226.

[4]刘鹏涛，惠岚峰，裴继诚，等.轻化工程类研究生“现代仪器分析”课程的优化建设[C]//首届全国化学类专业研究生化学课程与教学研讨会暨“211、985”高校化学类专业研究生教育高层论坛，2009.