研究型教学在“仪器分析”课程中的实践探索关键要素探究

（南阳理工学院生物与化学工程学院 河南·南阳 473000）

本文对以学生为中心的人本主义、提高学生主观能动性的建构主义和强调课程内容深度与广度拓宽创新的发展主义，对仪器分析课程开展研究型教学展开实践探索，采用问题导向和实践探索为主的教学策略，将社会热点案例引入到实验教学中，对专业课程内容进行优化设计，同时引入虚拟仿真技术辅助教学，可有效提高仪器分析课程教学的效率与质量。

1 仪器分析课程教学现状

仪器分析课程是应用化学、植物保护与制药工程等专业的基础课程，其内容包含气象色谱与高效液相色谱等色谱法检测技术、电化学分析技术与波普分析技术等，学生必须要在熟悉和掌握无机有机化学、物理学、分析化学和高等数学等专业课程知识的基础上才能开展仪器分析课程的学习。从内容上来看，仪器分析课程的内容非常多且繁杂，理论比较复杂抽象，涵盖的学科内容较多，学校学生普遍反映课程学习的难度很大。这样的教学模式下，使得仪器分析课程教学的内容变得更加单一无趣，无法吸引学生的注意，无法调动学生学习的积极主动性，学生也无法将所学知识和技能和实际操作联系起来，难以解决实际问题。

2 研究型教学的内涵和理论基础

研究型教学的本质是以培养复合型、创新型应用人才为目的，在教学中采用多元的注重学生实践和学生主观能动性发挥的教学方式，引导学生们自主探索探究，引导他们自己去发现问题、分析问题和解决问题，使学生在学习时能将理论知识和研究探索结合在一起，从而培养他们的创新意识、动手实践能力。

研究型教学的理论基础包括人本主义、建构主义和发展主义。其中人本主义以学生为中心，建构主义则强调学生的主观能动性的发挥，发展主义则强调课程内容深度与广度的拓宽和创新。研究型教学目前已经在有机材料学、生物学等不同学科上进行了探索研究，并获得了实际的教学效果。

3 研究型教学在仪器分析课程教学中的理论基础探究

3.1 以学生为中心的人本主义探究

人本主义由美国心理学家罗杰斯提出，反映到教学中，人本主义指的是教学应以学生为中心，教师的作用是通过采用多样的教学手段来创造良好的环境氛围，在这样的环境下可以吸引学生学习，调动他们的学习主动性。在教学中，学生不可以成为知识的被动接受者，而是应该主动学习者，而教师则应该作为引导者的身份指导学生们进行自主学习和探究。在仪器分析这门课程的教学中，教师应该改变过去灌输式的教学模式，从学生的角度出发，了解他们的实际需求、学习现状和性格特点等，然后再制定科学合理的教学方案，采用合适的教学方法。作为一名引导者，教师不应单一地采用讲解型的手段，而是应该在课堂一开始根据所教学内容提出问题，引导学生们去思考探索。即教师应针对不同知识内容设计与整理好一个问题库，该问题库中的问题作为一堂课开始的导向，引导着学生们通过自主学习探究、合作讨论等方式去发现、分析和解决问题，学生们在这个过程中结合教材中的内容以及学科发展最前沿来给出自己的答案。问题引导型的教学必须强调的是学生们的自主学习能力，但同时也要和教师的知识讲解结合起来，在学生们掌握基本知识的前提下去自主探究和实践创新。在考核评价方面，不应只以期末考试为评价标准，而应该将平时的课堂表现、学习态度等结合起来，通过教师的问题引导，使学生们能够自己总结与归纳知识点。在具体实施时，学生可以采用分组合作讨论、提交学习报告的形式作为考核项目，教师应该对学生们的知识掌握情况、学习表现等作出点评。此外，需要注意的是，人本主义教学理论也要把控好度，应构建多元主体并重的人本主义，培养理性行为，兼顾学生个体与群体的利益，使每一位学生都能真正学到有用的知识。

3.2 以提高学生主观能动性的建构主义探究

建构主义是一种从人的行为主义出发的认知主义，强调人对自己行为的认知。将其应用到教学过程中，强调的就是学生学习的主观能动性。只是并非只是一个教师单向向学生传递的过程，而是学生自己构建知识的过程。在仪器分析课程教学中，基于研究型教学的建构主义是的目的是为了提高学生自主学习的能力、自己动手实践的能力。对于教师而言，可通过引入社会上和仪器分析相关的案例事件，以及学科前沿知识，结合生活实际开展课堂教学。比如以农药残留物检测为例，用生活中跟农药安全有关的案例来引入课堂知识，使学生们掌握相关的检测仪器和操作技能。同时，可以结合虚拟仿真软件，在营造的虚拟现实环境中，刺激学生们的感官，使他们体会身临其境的感觉，通过仿真模拟实验来感受真实的仪器检测过程。不仅可以以生动形象的动态画面吸引学生的注意，而且还能让学生通过模拟实验提前了解仪器的基本原理、结构和操作方法，通过对不同仪器的对比分析，使学生们归纳总结这些仪器的基本部件、原理、结构等，激发学生对理论学习的兴趣。而将热点案例中的有关食品安全的事件引入到实验教学中，比如用“毒胶囊”事件引入原子发射光谱定性分析以及原子吸收光谱定量分析的教学中，用“张裕葡萄酒藏农药”事件引入到气象色谱和高效液相色谱相关知识的学习中，通过案例教学可有效培养学生自主发现、分析和解决问题的能力，也提高了他们的实践创新以及思辨的能力。

3.3 教学内容深度和广度并重的发展主义探究

发展主义的理论主张的是教学要以最好的效果来促进学生一般的发展，即应在学生普遍发展的基础上达到尽量好的教学效果。该课程理论基础强调的是教学的内容必须要既有深度又有广度，教学应该遵循由浅入深、由简入难的原则，先将一些简单的原理理论知识教授给学生，然后再深入探究仪器的实际应用，让学生一步步掌握牢仪器的原理和操作技术要点。由于仪器分析这门课程的教学内容很多也很复杂抽象，但是课时又非常少，实验室实验器材也非常缺乏，在这种情况下如何优化仪器分析课程教学内容，如何使用发展主义的教学理论来拓宽教学的深度与广度，提高课程教学效果是每一位教师都需要重点思考的问题。为达到尽可能好的教学效果，教师应该对原有的课程内容进行整合，按照不同专业人才培养的需求以及仪器分析行业的发展趋势，对仪器分析的课程内容进行重新布局、合理规划设计，使课程内容的重点尽量和各个专业实际应用发展方向的仪器相一致，同时调整教学学时，重新规划好理论教学和实验教学的课时以及课程教学大纲。对于植物保护学院制药工程专业的学生而言，在农药分析课程中经常要用到电位分析法来确定农药残留的有效成分含量，在有机结构分析中要对各种光谱仪器内容进行深入讲解，所以在教学大纲设计时应避免不同课程内容的重复设置。对于植物保护专业的学生而言，专业课程中经常会使用到液相色谱质谱联用和气象色谱质谱联用技术来确定植物病菌致病活性成分，害虫分泌的性激素的活性成分含量，为此在内容设置上应重点偏向于色谱分析与质谱分析。为了解决实验室缺乏大型实验器材的问题，可通过虚拟仿真实验平台的构建，使每一位学生都能参与到仪器检测分析的实验全过程中，使学生能够通过该仿真平台理解和掌握仪器设备的组成、原理和操作要点，并且还进行了亲自动手实践，这种方式和传统教学结合起来，可有效提高仪器分析教学的效果，确保学生普遍发展。

4 提高仪器分析课程教学效率和质量的几点措施

4.1 强调理论教学与实践教学并重

在研究型教学中，仪器分析理论课程和实验教学是同等重要的，在熟练掌握物理化学性质、物理化学原理、精密仪器的结构等理论基础的基础上，才能应用这些知识开展实验操作。所以在教学时必须要讲清楚各种仪器的结构、特点、原理和使用方法。在电化学分析中，讲清楚直接电位法的几种离子选择电极，并补充化学修饰电极、纳米电极的原理、制备方法和应用案例等。在原子吸收光谱的教学中，为使学生更好了解该方法原理，在学生理解原子吸收峰值吸收理论的基础上，以原子化器中总原子浓度为依据对原子化过程的影响因素进行分析讨论，使学生更清楚地明白和原子化过程有关的因素，从而能利用这些理论知识指导实践，发挥仪器设备的作用。

4.2 以培养研究型人才为目标采取研究型教学方法

研究型教学使得课程结构得到了优化，同时也应该采取合适的教学方式来吸引学生兴趣、培养学生能力。为实现这一目标，要求教师除了讲解理论知识外，还应该适当引入科学研究要素，比如以提问题、引入案例、展示实验现象、合作讨论等方式来启发学生，引导学生自己分析和解决问题。比如在气象色谱分析教学中，首先展示分析棍和体系任务的初步分析结果，然偶设定理想分离的目标，教师提出问题，使学生明确只有选择合理的仪器以及操作参数才可以实现预期的理想分离，在这之后教师再提出第二个问题，问学生如何选择仪器和操作参数，启发学生观察色谱图，观察色响峰宽参数。然后进一步展示参数调整后的效果，使学生恍然大悟。

4.3 以检验理论、强化学习效果为目的合理设置实验课教学内容

仪器分析是科学研究的重要手段，在仪器分析实验课程设施时，除了安排必要的测试与验证性试验外，还应该引入最新的科研成果对实验内容进行更新、拓展，引入研究型实验。研究型实验的设计和实施可以有效开拓学生的视野、激发学生的学习兴趣，从而获得良好的焦旭效果。在实验课组织时要强调培养学生分析和解决问题的能力，避免照本宣科的做法，比如在气象色谱实验中，不应该将现有条件交给学生让学生照着讲义去实验，而应该给学生混合样品和基本条件，使学生根据自己情况优化实验条件，进行定性定量分析，使学生对理论知识有更深层的体会。

5 结语

综上所述，仪器分析课程作为植物保护、制药工程等专业的基础课程之一，其重要性不言而喻。但是仪器分析课程内容多、内容复杂，理论教学和实验教学并重，而课时却较少、实验器材缺乏，学生学习难度很大。为真正达到良好的教学效果，必须对仪器分析相关课程进行改革和实践探索。本文在分析仪器分析课程教学现状的基础上，引入研究型教学模式，强调学生的实际应用，通过对以学生为中国新的人本主义探究、以提高学生主观能动性的建构主义探究和课程内容深度与广度并重的发展主义探究来论证研究型教学对于提高仪器分析课程教学效果，培养综合应用型人才的重要意义。