新时代背景下现代仪器分析教学的改革与思考

文/王宏（长江大学 物理与光电工程学院）

近些年，随着国家经济社会的迅猛发展，高等教育的改革和发展成为科教兴国战略与人才强国战略重要的一部分。对于高校而言，提高学生的实践、创新和科研三方面的能力，向社会和科研院所输出高质量人才，是高等教育最主要的目的，同时也是一所院校综合实力与核心竞争力的最重要的体现。统筹考虑新专业与新要求，对新兴和重点领域科技工程人才进行提早布局，对传统专业进行改造升级成为目前高等教育改革的主要方向。现代仪器分析作为一门综合性和前沿性都很强的学科，涉及诸如物理、化学、生物、电子信息等各种专业，使用到的理论分析方法也非常之多，可以说现代仪器分析这门课程为解决自然科学中各领域难题提供了详尽的信息参考，因此现代仪器分析已经成为我国普通高校本科以及研究生的重要课程之一。在此，我们对现代仪器教学该如何进行改革提出几点设想和建议，以此帮助和提高学生的自主科研创新能力。

一、普通高校仪器实验教学课程现状及存在问题的分析

（一）教学内容繁多但形式单一，学生兴趣不足

现代仪器分析是一门研究物质自身性质与响应信号的关系，进而对其内在的关联进行定性、定量分析的课程。该课程包含的实验分析方法种类繁多，例如：红外吸收光谱分析、原子吸收光谱分析、电化学分析法、质谱分析、原子发射光谱分析法等，因此实验课程涉及的知识面非常之广。但是目前的教学方法有着明显的不足，课堂上缺少教师与学生的互动，气氛较为沉闷，涉及的深奥知识点无法在课堂上一一展开细讲等，这就导致学生学习仪器分析课程的主观能动性大大减弱，课程无法吸引学生们的兴趣，因此在课堂之外也鲜有学生利用课余时间来钻研课堂上涉及的难懂的知识点，这就形成了恶性循环，最终导致学生们对该课程学习的重视度不足，如何利用有限的课堂时间来提升教学质量是一个值得深入探讨的问题。

（二）理论与实验、教学与实践脱节，实验教学内容滞后

现代仪器实验主要包含理论教学与实验教学两部分，两者应相辅相成相互结合，但是在目前的教育模式下却呈现割裂的情况，即理论课与实验课不能很好地承接，理论课上仅讲述理论而不涉及任何实验方面的知识，而理论课上完之后才对学生进行实验课程，这就导致学生们无法将所学习的知识同仪器实验很好地关联起来，无法对课堂上学习的理论知识进行二次深化，进而更深层次地理解所学习的知识，因此目前传统的仪器分析教学方法并不能很好地起到培养学生们独立思考以及创新能力的作用。

（三）实验课程安排不科学，考核评价体系不合理

当前我国普通高校课程门类众多，对于学生来讲这是很重的学业压力，因此学生们放到现代仪器实验这门课程的精力非常有限，而对于教师来讲仪器实验的课时被压缩严重，现代仪器分析的课程涉及多种测试和分析方法，课时被压缩会让学生们很难对所学的仪器和实验有更深层次的理解。现代仪器分析考核主要包含平时成绩和期末成绩两部分，占比大约分别为40%和60%，在这其中平时成绩包含课堂实验操作成绩和课后实验报告成绩。其中，因为影响课堂操作成绩的因素有很多，所以课堂操作成绩的可控性相对较弱，考核评价的时候很多是根据实验报告来体现，这就导致考核成绩无法有效体现出学生的实际操作能力和创新能力，学生只是机械性地记忆了操作步骤和方法，但是到实际操作层面遇到各种问题却无法解决，缺乏应变能力和创新能力，甚至很多学生写完实验报告就将实验内容忘完了，对于仪器分析实验纯粹是应付了事，这样的考核评价体系很难体现出学生们真实的实验操作能力。

（四）实验设备有限，实验课时不足

随着近十几年高校的不断扩张，高等教育学生数量日益增多，但是受限于各种原因，相应的实验教学设备却没有跟上学生扩招的速度，很多实验需要学生们进行多批次进行，这样很难保证每位学生都有足够的时间和机会进行独立自主的仪器实验。同时，我国普通高校实验设备相对落后，对比市面主流设备要普遍相对落后一到两代，落后的实验设备会导致在实验过程中出现各种难以预料到的问题，有更多的因素影响实验结果，而学生们往往会花费更多的时间与精力去检查实验过程中是哪一项出现问题，而无法将主要的时间和精力放在实验本身。

二、现代物理仪器课程教学模式的改革策略

上述现代仪器课程教学中提到的问题普遍出现在我国各大高校中，但并非是无法解决。笔者从以下三个方面提出建议，也许对缓解现代仪器教学过程中遇到的问题和矛盾有积极作用。

（一）合理调整教学大纲及课时，改革课程内容

相对于其他学科来说，现代仪器分析课程涉及各方面的知识较多，但是分配的学时却相对较少。这一方面需要学校层面适当增加实验课程学习的课时，合理安排上课时间，另一方面则需要教师结合本专业和实际应用需求，增加部分常用和重要的测量和分析方法的讲解，例如原子光谱分析、气相色谱法、原子发散光谱分析等，而对于其他应用的相对较少的实验分析方法，可以在教学大纲的设置中减少其比例，将教学重心进行合理的转移。这样实验课学时的增加和上课教学内容重心的转移，可以相对减轻学生的学业压力，同时加深学生对于所学习知识的理解程度。实验教学中，应该将实验仪器的工作原理或者结构作为教学的主线，对同属一类的仪器实验的测试分析方法，要进行对比和分析，找出共同点以便学生能够抓住重点内容，让学生有更多的时间和精力来自主进行更深层次的归纳和整理。

（二）合理安排实验教学资源，丰富课堂教学形式和内容

对于任课教师来讲，可以尝试使用多种手段来提升学生自主学习的兴趣，例如更多使用多媒体授课技术、教学模型辅助等手段，来灵活多变地调整课堂学习氛围，将课程学习中的重点提取出来，便于学生的理解和记忆，吸引学生在课堂学习时的精力和注意力。在仪器实验教学中，鼓励学生们相互沟通和相互交流，提高学生学习过程中的思维能力、交流能力和动手能力，培养学生“发现问题-提出问题-解决问题”的能力，同时也要注意避免学生们的过度交流，导致相互之间生搬硬套，将他人的实验结果和结论原封不动地复制到自己的实验上，这样则会导致学生们养成投机取巧的习惯。此外，可以在不违反前提的教学纪律的基础上，抽出两三个课时来让学生们进行“翻转课堂”，让学生们在课堂上自己完成授课，这样能调动学生的主观能动性，锻炼学生的动手能力与表达能力，促进学生多方面协同发展。

（三）改进实验成绩考核评价体系，注重学生实践能力培养

仪器分析相对于其他课程，更加注重实验动手能力的体现，因此在成绩评价体系上也要区别于其他学科，任课教师可以采用更加多元化的评价体系，适当调整各方面的考核比重，这样可以更加真实地反映出学生的能力，同时也可以增加各种加分项，来鼓励学生们提高“发现问题-解决问题”的能力。注重学生实践能力的培养，不能局限于教科书上介绍的测试和分析方法，要同当今社会实际相结合起来。例如学院可以联通当地企业进行“校企合作实验室”的建设，让企业来提供实验教学所需要的主流实验设备，同时学院也可以为企业输送优质人才，一举两得。

三、结语

现代仪器分析是一门与当今基础学科发展紧密相连的课程，在新时代发展的背景下，课程内容更应该以“立德树人，培养建设多元化创新性卓越工程人才”为指导，不断改进教学方式方法，在实验授课的过程中注重培养学生们动手实践的能力，让学生们对于所学习的理论知识有更深层次的理解和记忆，调动学生们的主观能动性，培养他们“发现问题-提出问题-解决问题”的能力，调动其主观能动性，更加主动积极地去学习钻研现代仪器分析这门课程，真正去学好这门课程，与实际更加紧密地结合起来。