“仪器分析技术”实验课程的调查分析与改革建设

金忠秀，姬艳丽，梁春梅，韦娟，盛杰，张海燕，任玲玲

（安徽医科大学 公共卫生学院，安徽 合肥 230032）

精品课程项目是国家、省教育部、各个高校重点资助的教学质量工程项目[1-2]。把高校课程打造成精品课程是提高教学质量和提升教学水平的重要途径。相对理论教学，将实验教学打造成精品课程难度较大。高校实验教学是理论联系实际的关键教学环节。高校普遍重视本科生及研究生的实践能力、创新能力的培养。实践教学要不断改革和优化，才能真正构建与时俱进的创新人才培养体系，才能提高教育对象的实践及科研能力，促进教育对象的个性发展[3-5]。

实验课程“仪器分析技术”是以仪器的实际检测应用为切入点，教授基本理论、仪器结构和基本操作等相关技术的一门研究生实验课程。该课程涉及使用的仪器包括紫外-可见分光光度计、分子荧光光度计、原子荧光光度计、原子吸收分光光度计、等离子体电感耦合原子发射光谱等光谱类仪器，电位分析仪、酸度计、电导率仪、电化学工作站等电化学类仪器，离子色谱、气相色谱仪、高效液相色谱仪等色谱类仪器，气质联用仪、液质联用仪等色谱质谱联用仪类仪器，培养研究生分析问题和解决问题的能力，掌握现代的分析仪器手段和方法，为其后期的课题设计和科学研究提供技术基础。基于该实验课程的重要性，学校各级教学部门致力于将其打造成为精品课程。

近几年，由于研究生的扩招，选修“仪器分析技术”实验课程的研究生数量逐年递增，大型仪器数量有限，教学实验室有限，同一间实验室各类实验课轮换进行，实验安排紧凑。“仪器分析技术”实验课不同于其他实验课，它涉及的理论知识较抽象，需借助大中型精密仪器来完成实验[6]。不同专业背景的研究生对“仪器分析技术”课程的认知程度不同。另外，研究生平时较少接触这些大中型精密仪器，在有限的实验教学学时内，既要理解相关原理，熟悉仪器结构，又要操作应用仪器并掌握相关的数据处理方法，研究生很难真正理解这些知识。因时间有限，不能保证每个学生都能亲自全程操作，动手能力得不到充分锻炼，难以掌握仪器分析技术。

想要将“仪器分析技术”实验课程打造成精品课程，提高教学质量，需要分析学生的需求和建议，研究合适的教学策略，最后应用到教学实践中[7-8]。

本文通过对安徽省某高等学校正在接受“仪器分析技术”授课的研究生对课程评价和建议的调查，了解本课程改革重点和方向。在这个基础上，教学团队对实验“毛细管气相色谱法测定空气中挥发性苯系物”的教学设计及教学模式进行了详细探索。通过线上自学和线下实验混合教学模式初步探索实验课程的精品课程建设。本次教改尝试为具有特色的研究生“仪器分析技术”实验教学实现教学手段和方法的多样化、现代化提供依据。

1 对象与研究方法

本调查采用分层整群抽样的方法，以安徽省某高校正在接受“仪器分析技术”授课的研究生为调查对象，根据改革关心问题查阅资料，自行设计问卷“‘仪器分析技术’实验教学情况调查”。由调查员现场发放问卷，以不记名的方式填写问卷，最后由调查员收回。调查问卷的统计学处理：采用Epidata 3.1软件对调查问卷数据进行录入和整理，采用SPSS16.0软件对数据进行统计描述与分析。其中，调查中涉及的定量变量用均数±标准差描述，定性变量用频数和频率描述。

2 调查结果

2.1 调查对象一般情况

本次调查问卷发放134份，回收134份，问卷回收率为100%，其中有效问卷121份，无效问卷13份，问卷的有效回收率为90.0%。调查对象中男生47人，女生74人；选修该课程的研究生专业方向包括公共卫生方向，人数为101人；基础医学方向，人数为3人；临床医学方向，人数为9人；药学方向，人数为7人；生物工程方向，人数为1人。

2.2 对本课程感兴趣的程度及原因

问卷中设计了对本课程感兴趣程度的单选题，选项包括非常感兴趣、比较感兴趣、一般、不感兴趣。在121名调查对象中，有94.2%（114人，包括“非常感兴趣”者48人、“比较感兴趣”者66人）对“仪器分析技术”这门课程感兴趣程度高。只有5.0%和0.8%的调查者分别表示对该课程兴趣一般和不感兴趣。对于感兴趣的原因，选项包括对内容感兴趣，喜欢实验操作，与日常生活息息相关，适用面广。65.3%调查对象归因于对实验内容感兴趣，喜欢实验操作；选择课程内容适用面广和日常生活息息相关的调查对象分别占21.5%和12.4%。

2.3 课程教学各环节存在的问题和需求

问卷中调查了当前“仪器分析技术”实验课程中存在的实验课进度、讲解理论知识的需求等问题。在121名调查对象中，反映对仪器感觉陌生和无相关的理论基础，内容不好理解的调查者，分别占54.5%和39.7%。对现行的实验课进度安排，72.7%的调查者认为合适。调查对象对讲解理论知识的需求方面不同，66.1%调查对象要求实验涉及部分原理详细讲解；18.2%调查对象要求整个理论重点讲解；13.2%调查对象要求实验涉及部分原理略讲（见表1）。另外，问卷对考核方式也征求了意见。目前，课程考核方式为课程结束的实验考核分数加上平时分数，比例在7∶3。90.1%调查对象对于目前考核方式比较认可。

表1 课程各环节存在的问题和需求Tab.1 The problems and needs existing in the course

2.4 对“仪器分析技术”开设在线教学的建议

问卷调查了对“仪器分析技术”开设在线教学的态度。在121名调查对象中，不赞同的调查者占20.7%，赞同的调查者占57.9%。同时，问卷也调查了哪些教学环节适合线上进行以及喜欢实验教学模式的形式。赞成将课前预习、课后复习、整个实验过程和仪器原理部分设为线上分别占18.2%、14%、16.5%和18.2%。喜欢实验教学模式调查中，利用自制实验视频，线上讲解者占17.4%，利用校精品课程视频自行学习者占13.2%，纯线下实操实验，无需讲解者占5.8%，线上线下混合教学者占41.3%，见表2。

表2 对“仪器分析技术”开设在线教学的建议Tab.2 The Suggestions on the online teaching of the Instrumental Analysis Technology course

3 讨论

从问卷调查的结果可看出，选课研究生绝大多数为公共卫生方向研究生，少数为其他方向，归结原因是该实验课程内容设计更贴近于公共卫生方向。以后要适当调整实验内容，以满足绝大部分专业研究生的需要。因为该课程根据公共卫生方向实际问题设计应用性、趣味性强，动手操作机会多等，课堂体验较好，但教学环节上依然存在一些问题需要完善。调查对象对该课程基础知识储备不同，对课程获得知识的要求不同。例如对仪器介绍、使用方法要更加详细，相关理论也要突出介绍。这些方面在四个学时的有限时间内，分配的时间很少。针对这些问题，可采用受调查者愿意接受方式加以改进。采用线上和线下实践混合教学模式[9]，结合实验课的特点，将课程涉及的相关背景知识、基本原理、仪器原理、构件及课后复习放在线上进行，调整实验教学模式。首先制作相应的授课视频，充分利用网络平台（校精品课程在线平台）让研究生开展线上自学。研究生可通过回看途径反复学习，巩固相关知识点。经过充分学习，申请进入线下实验实操。总之，学生对“仪器分析技术”实验课程线上自学和线下实践实验教学是持积极态度的。

4 改革方案

根据上述调查结果，该课程以“毛细管气相色谱法测定空气中挥发性苯系物”为例，初步制定线上自学线下实操相结合混合式教学在“仪器分析技术”实验中的应用设计。实施过程包括研究生线上自学、教师线上答疑、研究生通过线上考核后申请线下实验、教师审批线下实验、研究生线下实验、提交实验报告六个环节。高质量的视频资源是实现线上自学的保障。自制精美的实验视频资源包括介绍毛细管气相色谱仪的结构、原理及应用范围，实验方法的建立和数据分析过程作为主体，增加仪器开机过程、关机过程以及注意事项作为附录。将该视频及实验讲义放在校精品在线课程平台，方便研究生进行线上自学。通过实验教学视频的学习，研究生可以掌握实验原理，厘清相关概念，熟悉仪器结构，了解实验流程、注意事项以及操作规范。教师利用网络平台技术可以随时关注学生动态学习进度。针对研究生自学中的难点或疑问，教师在平台讨论区答疑。教师设置如下问题进行线上理论考核：①气相色谱法与其他仪器分析方法有什么不同？②气相色谱法适合分析什么样的样品？③影响气相色谱法分离效果的因素有哪些？④气相色谱仪关键测试条件有哪些？如何根据分析物设置？⑤正确进样过程是怎样的？⑥气相色谱测试结果如何解读？⑦完整的气相色谱分析过程包括哪几部分？⑧实验安全风险评估要注意什么？上述问题研究生线上提交答案。考核合格后，申请合适时间段进行线下实验，这是教学质量控制的第一个节点。这样分批次安排研究生线下实验，缓解一两百人同时线下实验造成仪器短缺的压力，使线下实验的教学效果有了更好的保障。线下实验中以难点问题为导向，充分发挥研究生主体作用，教师辅助，完成实验过程。实验过程中遇到问题，小组内首先相互讨论，教师指导，完成知识总结及内化，学生完成实验报告并提交。教师针对实验中问题和研讨题做线上总结，促进学生对实验的深入思考，完成知识点的复习巩固。

5 结束语

根据高校研究生对“仪器分析技术”实验课程的现状和改革需求情况调查，将调查结果指导实践教学，改革“仪器分析技术”教学模式，推进该实验课程的精品课程建设。本文以“毛细管气相色谱法测定空气中挥发性苯系物”为例，根据调查结论，详细介绍课程实施过程，提出了形式新颖、实操性强的实验教学模式，实现教学手段和方法的多样化、现代化，努力将该课程建设成为精品实验课程。本次改革建设提出了具有特色的研究生“仪器分析技术”课程的实验教学模式，为研究生阶段其他实验课程改革提供实践依据。