对多学科融合背景下本科分析化学教学的思考*

闫力强，聂瑾芳

(桂林理工大学化学与生物工程学院，广西 桂林 541004)

分析化学(Analytical Chemistry)是利用各种理论、方法策略和仪器来鉴定物质的组成、含量、结构和形态及物性关系的科学，几乎与化学有关的学科都离不开分析化学的支持，因此被称为科研的眼睛。目前，分析化学技术广泛应用在能源化工、材料、疾病诊断、环境检测、药物分析和生物科学等领域，是化学科学、材料科学、环境科学、生命科学等专业的必修课程之一[1-2]。

随着科学技术的发展和人们在科学研究领域的不断深化，人们面对和解决的问题更加复杂，这就需要分析化学能够提供更加进步和可靠手段，进行超精细、超灵敏的分析检测，分析化学的重要性越发显现出来。尤其在进入21 世纪后，人们在面对和解决更加复杂的科学问题的时候，单一的学科界限不断被超越，学科之间，甚至多学科之间出现了越来越多的交叉、融合和渗透，学科间的界限不断被打破和重组，出现了很多新型的交叉学科，因此分析化学的发展和教学面临着新的形式和任务[3]。然而，多学科交叉融合并不是抹除学科间的差异，而是学科之间知识的渗透、技术的相互学习、相互借鉴、相互促进，从而达到共同发展和进步的良好局面。在学科融合的大背景下，只有牢牢把握住学科间的耦合点，自觉引用和借鉴其他学科的先进技术，在科学研究中取得更大的突破，发现更多的创新点，从而取得更大的成就。越来越多的科研工作者不断意识到：多学科交叉融合成为创新驱动的动力之源[4]。很多科学前沿的重大发展和重要的技术突破都得益于学科的交叉与融合。

1 分析化学与其它学科的密切联系

环境分析化学就是利用应用现代分析化学中的各项新成就(新理论、新方法、新技术)，研究环境中与人类生活密切相关的物质的成分和含量的一个学科。其主要任务是开发稳定、可靠、快捷的分析测试方法或新型的分析仪器，实现环境物质的高灵敏检测。可以说没有分析化学技术就没有现代的环境科学。

在生命科学领域，分析化学为生命科学的研究提供了必要的分析测试方法和仪器，如进行人体细胞代谢功能显像的正电子发射断层扫描技术、进行蛋白质分离的电泳技术和超速离心机、对细胞和组织进行观察的光学和电子显微镜以及核磁共振分光计等。

材料科学也是一门多学科交叉的应用科学，在材料科学的科研过程中材料的结构、性质和性能等的表征也离不开分析化学的支持，如扫描电子显微镜、投射电子显微镜和凝胶渗透色谱仪等。

药物分析化学是鉴定药物的成分、组分含量和化学结构的学科，也是分析化学的一个重要分支。药物分析化学主要任务中，对成分的定性和定量分析，如比色法、滴定法和分光光度法等，都是分析化学中经典的分析测试技术。所以说，药物分析化学的发展与分析化学是密不可分的。

为了顺应学科交叉融合的趋势，为其它学科的发展提供更多、更有效、更先进的分析测试手段，分析化学在本科阶段的教学任务任重而道远。在和化学有关的各类科学领域如矿物学、材料科学、生命科学、医药学、环境科学、天文学、考古学及农业科学等的发展，无不与分析化学紧密相关。几乎任何科学研究，只要涉及化学现象，都需要分析化学提供各种信息。反过来，各有关科学技术的发展，又给分析化学提出了新的要求，从而促进了分析化学的发展。

2 教学模式的改革

在这种多学科融合的背景下，分析化学单一的学科培养模式逐渐显现出越来越多的局限性，学生无法做到触类旁通、学以致用，而多学科融合人才培养模式能够提高分析技术人才的创新和实践能力。通过不同学科的有机组合，搭建新型的学科体系，是培养具有多学科知识理论背景、基础扎实、综合素质强、适应能力好的分析化学应用型性人才的关键[5]。

(1)构建分析化学的模块化课程体系，促进多学科融合在教学体系中应用

通过设置模块构成知识结构，使学生根据个人兴趣和应用需求，自主、灵活地选择所学知识的侧重点。模块课程应充分体现基础知识、交叉学科、前沿学科的理论知识的融会贯通，引入本学科相关领域的最新研究动态与创新成果，并增加实用性较强课程。例如，在分光光度法章节的学习时，引入生物传感技术和光学探针的前沿知识，让学生了解分光光光度法的良好发展前景和广泛的应用范围，激发学生的学习兴趣。

(2)开发多种学习平台，提高学习方式的灵活性

目前，随着互联网技术的普及，微课堂，公众号和学习论坛等各种学习方式逐渐流行起来。这些学习方式摆脱了传统课堂按部就班的固化学习模式，学生学习知识更加自由灵活。学生不但能够接触基础理论知识，而且能够积极参与到提问和谈论中来，学习的参与积极性更高，所能接触的知识更广，对自己感兴趣的方面有了很大的选择性。因此，应该充分利用多种学习平台，提高学生学习的灵活性和自由度。

(3)搭建开放性分析化学实验室平台，完善多学科融合的实践教学体系

分析化学是理论和实践结合性非常强的学科，而学生对实验的向往性更高。通过开放科研实验室将涉及交叉性理论知识的实验课设置为综合或者自主设计实验，引导学生将分析技术与其他学科知识融合，激发其学习热情，进而提高学生独立解决问题的实践能力。例如，将分析化学、药物分析和环境监测等与大家生活密切相关的知识和实验融合，激发学生的学习兴趣，锻炼了学生运用基础的分析手段，解决环境监测和药物分析解决实际问题的能力，同时激发了学生参与“大学生创新创业项目”等大学生实践竞赛项目的热情。

(4)增加学生参与课题研究的机会，培养学生多学科融合的实践能力

为满足分析技术产业发展的需求，培养具备扎实的分析技术理论基础同时具备一定应用能力的人才，有必要构建多学科融合的实践能力培养体系，增加本科生参与教师科研项目研究的机会。分析化学的学习离不开实验，实验不仅可以拓展学生的知识范围，巩固和深化理论知识，而且可以培养学生的学习兴趣和科研热情。比如，可以对产学研应用性较强的课题，根据课题研究方向，提出自主选题立项的方式，激发学生自主创新、勇于探索的热情，努力实现面向分析技术应用型人才培养的科研、教学与学生实践能力培养三位一体化教育模式。以桂林理工大学化学与生物工程学院应用化学教研室为例，采用灵活设置和自由选择相结合的模式，号召大二以上的学生积极加入到科研小组，参加大学生创新创业项目或者课题组的科研项目，培养学生的实践动手能力和对科研感兴趣，使学生所学专业知识不断地得到应用。教学实践明，参与研究课题较早的学生，专业的理论知识更加牢固，实验动手能力增强，处理问题的逻辑性和可靠性更好，科研兴趣显著提高，许多学生在毕业的时候选择考研希望继续科学研究。

3 结 语

大学分析化学课程是学生本科基础必修课程之一，对学生掌握分析测试技术，从事化学分析和进行科学研究具有重要意义。在多学科交叉融合的趋势下，现行的分析化学教学存在一定的问题，比如分析方法过于陈旧，理论和实际应用联系不紧密、应用创新滞后、学生学习分析化学的兴趣不高，甚至对分析化学的重要性认识不足等，因此分析化学教学的改革，不仅是学科发展、创新的需要，也是培养分析化学创新型人才和后继人才的需要，具有重要的意义[6]。 因此，我们在分析化学教学中，应结合院校的设备条件，顺应学科发展的趋势，对分析化学的教学内容和教学方式进行必要的调整，满足学生个性化、创新型发展的需求，协调好理论学习和实验训练的关系，将分析化学领域科学研究和实际应用的最新成果引入化学分析教学内容中，构建完整、系统的学科结构和知识体系，提高科学创新能力和实践能力，培养出满足社会发展需要的分析化学人才。