基于OBE理念的“仪器分析”实验教学改革探讨

刘 明，孙海燕，郑树生

（1.黑龙江八一农垦大学农学院，黑龙江大庆 163319；2.黑龙江八一农垦大学测试中心，黑龙江大庆 163319）

0 引言

“仪器分析”实验课程主要是通过学生使用各种大型仪器设备对样品进行分析和检验，不仅可以培养学生动手操作技能，而且可以培养学生观察、分析和解决问题的能力，更重要的是它还能有效培养学生的团队精神及实事求是的科学态度，为今后的毕业实验设计及从事生产实践奠定扎实的基础。

成果导向教育（Outcome-Based Education，OBE）是美国著名学者斯派迪·怀特（Spade White） 在20世纪80年代提出的教育模式。该教育模式被认为是追求卓越教育的正确方向，教学设计和教学实施的目标是学生通过教育过程最后所取得的学习成果。OBE理念关注学习主体的学习成果，强调学习主体掌握知识和能力的程度，而不是单一强调施教者“如何教”和“教什么”[1]。

依据OBE理念对学校“仪器分析”实验教学进行改革探索，通过丰富“仪器分析”实验课的教学模式、改革教学内容、优化课程设置和调整评价体系，充分发挥“仪器分析”实验教学在人才培养中的优势作用，提高教学质量，实现人才培养目标，使“仪器分析”实验课程成为人才培养的理想平台。

1 “仪器分析”实验教学现状

随着科技的进步，仪器分析知识的不断更新，涉及的知识面也越来越广泛，涌现出大量先进的科学技术及仪器设备，与此同时，现行的教学内容、方式及条件等更新的速度远远落后科技的发展，存在诸多问题。

1.1 实验教学模式单一

“仪器分析”实验课程教学仍采用单一的流程化授课模式，即课前学生通过抄写实验报告进行预习，课中学生按部就班完成样品处理，教师通过讲解、演示实验进行授课，课后学生将得到的数据代入公式进行计算，完成实验报告等几个方面进行。这种传统实验教学模式已远远不能满足现在学生实验课程的需求，不能发挥以学生为主体的作用，学生只是机械地按照实验步骤操作，不能带着问题去学，无法真正理解并掌握所涉及仪器的操作，很难激发学生的学习兴趣，更缺少自主或合作探索、设计实验的能力，养成了学生不思考的坏习惯，影响了教学效果。

1.2 实验所需设备昂贵

用于“仪器分析”实验教学设备多数属于大型精密仪器，价格昂贵，院系拥有的数量有限，大多数“仪器分析”实验只有一台甚至没有设备供学生使用。而实验教学时，往往是至少一个班的学生同时参与，导致学生独立操作仪器设备的机会较少，不利于调动学生的学习积极性，教学效果不理想。

1.3 实验教师操作生疏

“仪器分析”实验课属于操作性很强的一门课程，需要精通理论知识，并且对仪器操作娴熟的实验教师。而现实情况是多数实验教师并不是仪器分析专业，并且从事操作的实践很少，且缺乏相关培训，对于一些大型仪器如原子荧光-液相色谱联用仪、液相色谱-质谱联用仪等的使用生疏，导致实验教学中的学习氛围较差。

1.4 实验课程内容陈旧

实验课程内容仍局限于少数传统的经典实验，虽然实验经典，但是内容陈旧、死板。涉及的7个实验连续多年未更新或拓展实验内容，不利于学生对相关实验前沿进展、社会热点及新技术的了解，也不利于所学知识与社会实践应用的有效衔接，造成学习与应用的脱节。

1.5 实验课程设置固化

由于受实验课程学时数的限制，实验中所用的试剂、溶液、标准品、分析样品等都是由实验教师准备、配置完成，学生可参与的实验基本只剩下样品的前处理。此种课程设置使学生的参与度低，发现、分析和解决问题的能力得不到锻炼，影响到学生创新能力的培养及对实验全流程的熟悉程度。

1.6 课程过程考核缺失

目前的“仪器分析”实验课考核方式主要是依据出勤、实验态度和实验报告3个部分来计算实验课的分数，这种考核不能够真正评价学生是否掌握了实验内容和技能，缺少过程性考核，导致部分学生对实验课不够用心。

2 基于OBE理念的“仪器分析”实验教学改革探讨

2.1 丰富教学模式

为了实现以成果为导向的OBE教学目标，仅仅依靠以被动接受式、灌输式的教学模式显然是不够的，不满足新农科建设要求，也不满足新时代大学生自身发展的要求。

2.1.1 采用混合式教学

OBE模式下，更加注重学生自学能力的培养，所以，教师应转变教学方式，充分利用现代化的教学手段，开展线上线下混合式的互动教学。在“仪器分析”实验课程前，将所用仪器的简介、用途、发展历史、测试原理、实验内容等文字或视频等材料上传至超星、雨课堂等学习平台，构建线上学习平台，学生可以通过手机提前预习。在制作教学视频过程中，要将实验分解多个主题片段，避免视频时间长，学生抓不住重点，容易分神，并且可以使学生根据自己的学习情况有针对性地重点学习。不懂的环节可以直接在教学平台进行互动，教师可以通过学习平台督促、掌握学生预习情况，使其养成良好的预习习惯。实验操作前，利用雨课堂等工具丰富实验课堂教学，可以加强与学生互动，并且可以及时了解学生的知识掌握情况，以便调整课堂进度，使学习取得良好效果[2-3]。

2.1.2 提高学生的参与度

大部分“仪器分析”实验所用设备价格较为昂贵、数量较少，并且不同类型的设备放置空间有不同的要求，所以很难达到学生同时操作的情况。为了尽可能培养学生的操作及应用能力，将班级学生分为多个小组，每组不多于5人。课前安排每小组进行实验准备，小组内自行协调分工，并进行资料收集、溶液配制、样品准备等工作，在不同的实验中，组内可以进行轮换，使每位学生在不同的实验环节都得到相应的锻炼，最后形成实验预习报告。在进行实际上机操作时，每个小组结束一个实验后，进入另一房间开展下一个实验，如此轮转。

在等待实验结果期间，学生小组针对实验结果及过程进行分析、讨论，教师参与其中，引导、鼓励学生独立思考、相互讨论，然后再根据学生的理解程度，引导学生正确分析。通过提问互动让学生积极主动参与实验过程中，引起其思考、分析，达到对实验的真正理解。

2.1.3 利用共享设备与专业教师

学校测试中心具备多种大型分析仪器设备，如原子吸收分光光度计、原子荧光-液相色谱联用仪、气象色谱仪、气相色谱-质谱联用仪、高效液相色谱、高效液相色谱-质谱联用仪等，并且加入仪器设备共享平台，具备一支专业化的分析仪器设备操作队伍。在“仪器分析”实验教学方面，充分依托此共享平台开展[4-6]。在师资配备方面，对于“仪器分析”课程的理论教学部分，可以由教学经验丰富的高校教师承担，主要讲解检验仪器的基础知识，包括仪器的工作原理和分类；对于“仪器分析”课程的实验教学部分，则由学校测试中心的技术人员来承担，检验检测人员可以结合大量的检测经历，向学生讲解检验仪器的使用操作和实际应用，测试中心的技术人员则可以依据自身丰富的工作经验，向学生讲解大型检验仪器的结构、维护和维修。将三者完美结合，对于培养大学生在检验仪器方面的动手实践能力大有裨益。

2.2 改革教学内容

“仪器分析”实验课中的实验项目都是经过授课教师严密设计筛选产生的，但是有些实验已经与现实生活脱离太远，很难激发学生的学习热情。学生通过理论学习，基本掌握了“仪器分析”实验的基本原理，方法等，教师在“仪器分析”实验教学内容设置时，应充分考虑学生的专业特点及今后从事相关工作，对基础性的实验项目进行整合，使教学内容更符合专业特征、知识背景，如土壤中重金属测定实验、土壤中农药残留测定实验等一些贴近生产生活、与就业岗位相关的实验更能激发学生学习的兴趣。当然，也要考虑到学生个性发展，引导学生自主选题进行科学设计实验，将学习与科研能力的培养相结合，培养学生的自主学习能力、科研探索及科学创新能力。教师也可以鼓励学生利用“仪器分析”实验课所掌握的知识进行大学生创新创业项目的申请或参加竞赛，可以提高学生的自信及学习能力。

2.3 优化课程设置

实验的准备工作完全由教师完成，将不利于学生对所学理论知识的巩固，也不利于学生动手能力、综合分析与解决问题能力的培养，更与OBE的要求相背离。实验教学是将专业理论知识与实践动手能力相结合，培养学生创新意识和创新能力的一个重要手段。从实验准备到实验报告的完成，一个完整的实验可以培养学生的综合协调组织能力、团队合作和交流能力、自学能力、有机结合理论知识和实践的能力[7]。

在“仪器分析”实验教学过程中，将学生置于教学活动的主体和中心地位，让每个学生参与到仪器分析实验的前准备工作，包括实验耗材及器械的准备、实验溶液的配置、实验室仪器设备的调试及预实验等，充分发挥学生的主体作用。为了避免一人动手大家看的现象，同时培养学生团结协作的意识，强调小组成员分工合作，实行小组长负责制，争取小组成员一起协调配合完成每一项工作。

2.4 调整评价体系

以往只是以实验报告定分数的考核模式存在诸多弊端，也越来越受到质疑。基于OBE的教育理念，教师在进行仪器分析实验教学课程考核评价时要设置多样化的过程性考核方式，降低实验报告所占比例，完善过程性考核与结果性考核相结合的学习考评制度。评价主要从3个方面进行考核，即课前预习进度、上课过程表现和团队实验报告质量。课前预习进度主要通过辅助教学软件，通过对每个学生自学进度记录，分析学生自学能力完成情况；上课过程中的表现强调学生通过有效的课前自主预习，在课程中投入充分的精力与专注力，理解每一个知识点，具有良好的动手能力、合作沟通能力。在上课过程中，分阶段通过小测验、问卷调查等形式考察学生对知识的理解把握情况及对教学的评价，根据情况反馈，及时进行调整，保证学生的学习产出。课后客观的评价团队实验报告的质量、考查实验操作和结果的详细记录、结果分析讨论及课后思考题完成情况。

3 结语

以OBE理念为导向的“仪器分析”实验教学打破了传统的教育理念，以成果产出为导向，从教学手段创新、课程体系设计、课程考核体系构建等多个方面进行了综合性地探索，不但提高了学生的学习兴趣，培养了学生的主动学习能力，使学生综合素质的培养提升了一个层次，而且还保证了实验教学质量的提升，满足技术型、实用型人才培养目标要求，但是完全要将OBE理念融入到“仪器分析”实验教学中还需要在今后的教学中进一步完善。