工程认证背景下仪器分析践习课程教学改革的探索

＊朱敏 范欣 张考娟 吴彬

（上海工程技术大学 化学化工学院 上海 201620）

工程教育认证作为实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础，与高校提高高等工程教育质量、培养国际接轨的工程专业人才密不可分[1-2]。截止2021年底，全国共有288所高等学校的1977个专业通过了工程教育专业认证，实现了认证专业数量的稳步增长，并且还有一大批专业在申请接受专业认证[3-4]。仪器分析践习是一门理论结合实际的课程，不同专业和地区发展现状对课程内容要求均有所差异[5]，是制药工程、环境、药学等专业的一门中药课程，本课程主要通过实践操作使学生掌握常见大型分析仪器的基本原理、基本概念和常见仪器的结构与性质，学习其基本使用方法和应用范围，了解基本实验数据的分析处理，对全面提高学生的综合素质，培养学生分析问题、解决问题的工程思维和实践能力具有重要意义[6]，同时与毕业生从事分析检测、质量控制等工作密切相关[7]。

仪器分析践习与专业课程—大型仪器分析相辅相成，相对专业课程而言，此课程学生亲自动手实操演练，进一步加强学生专业课程的理解，培养学生的专业兴趣。

1.仪器分析践习课程现状

（1）教学模式。仪器分析践习课程是一门专业选修课，是学生在完成有机实验、分析实验、仪器分析课程后，在大三第一学期开展的一门16学时的课程，学生已掌握基础实验操作和仪器分析理论知识，需进一步培养其实验能力和应用能力，结合本校化学化工学院现有仪器设备，课程以实验为主，实验过程包括课前预习、课前讨论、实验操作、实验讨论、课程论文4个环节，基于安全性考虑，实验前学生需认真阅读实验指导书，明确实验方法，确定控制的实验条件和注意事项。实验中教师采取多媒体教学辅助灌输式授课，且在实验过程中进行巡视，及时纠正实验错误。这种教学模式，课堂信息量大，且在实际操作过程中教学资源有限，学生多为3～5人一组，无法保证每个学生均能高质量的完成实验。实验后学生需认真分析实验现象和实验数据，了解误差产生的原因，能对实验提出自己的改进意见。

（2）学生学习模式。上海工程技术大学属于上海市属高校，学校生源涵盖全国各地，学生基础有所不同。制药工程专业的学生以仪器分析专业课为先修课，传统教学模式下学生不课前预习，章节内容关联性低且庞杂[8]，学生难以理解，课堂上不能及时消化吸收，影响学习兴趣，导致学习热情不高，学习效果不理想，部分基础较差的学生学习积极性不高，对仪器不敢主动操作。学生多以完成任务的心态，只按照老师操作步骤完成实验，缺乏自主思考，实验报告流于形式。这种培养模式偏离应用型人才培养要求。

（3）课程评价模式。仪器分析践习是考查课程，总评成绩包括课堂表现和期末考核，前者主要包含不迟到、不早退、不无故缺课和实验参与达成度，后者主要体现在撰写认真负责报告，实验总结形成独立思考能力。在实验过程中有两位老师负责全班好多个分组，难以确保每个学生均准确掌握实验技能，无法准确衡量是否达到预期的教学效果。

2.仪器分析践习的教学改革探讨

基于上海工程技术大学化学化工学院制药工程类专业本科教学质量国家标准和工程教育认证理念，对仪器分析践习课程进行改革，力求实现学生全方位立体培养。

（1）师资队伍的改革。工程认证背景下，对工科学生的教育除了专业知识和技能，也需要关注其对未来从事相应职业的了解和适用能力。对于教师队伍，可选择具有工科背景教师或者外聘具有生产管理经验的工程师，同时和相关企业联合，提高教师对工程认证教育理念的认识。

（2）教学内容的改革。仪器分析相关课程具有内容多且繁杂、知识点抽象等特点[9]。本课程仪器分析践习的教学内容，依据制药专业的课程安排、专业前景、现有大型仪器设备整合等因素进行精简，注重教学内容的实用性。结合工程认证大背景下的人才培养目标，设计教学内容，明确重点和难点，注重学生创新创业能力的培养，提升学生的基本素质和能力。

在仪器分析践习课程的设计上，选取一个已知的化合物（苯甲酸），引导学生自主解析该化合物，利用紫外吸收光谱鉴定有机物紫外吸收波长并建立标准曲线。根据不同化学键或官能团吸收红外光不同，出现不同波长的吸收峰，利用各种基团特征吸收的知识，确定吸收带的归属，应用谱图分析，结合其他分析数据，可以确定化合物的结构单元，按照化学知识和解谱经验，查找该化合物标准谱图来验证推定的化合物结构式[10]。苯甲酸属于芳香族化合物，采取直接测量法来测量苯甲酸的荧光发射强度，计算出试样中苯甲酸的含量。以甲醇：0.02mol/L乙酸铵溶液按5:95（v/v）为流动相，流速为1ml/min，进样量为10μl，在安捷伦C18色谱柱建立苯甲酸的液相色谱标准曲线[11]，测定汽水中苯甲酸的含量。让学生将各个实验串联起来，激发学生课堂兴趣，调动学生的学习积极性和思考能力。

（3）教学方法的改革。针对单一灌输式课堂教学方式，结合特殊大环境的影响，积极开展线上（学习通、腾讯会议）—线下（课堂教学）相结合的混合式教学模式。授课教师提前制作教学操作视频或选用北京欧倍虚拟仿真软件视频辅助课堂教学等线上教学手段，安排学生利用空余时间完成预习和课后讨论，尽量避开实验过程中对仪器错误操作。虚拟仿真视频教学丰富了课堂教学形式，增加了课堂趣味性，提高了教学效果，也让学生对于后续实践操作有了更直观的了解认识，有效提高了后续的实验操作的理解与实践[12]。特殊管控期间，虚拟仿真视频结合学习通的教学模式对开展远程教学起到了重要的作用[13]。

（4）考核与评价方式的改革。考核与评价方式及成绩评定包含：课堂表现（15%）—不迟到、不早退、不无故缺课，实验参与达成度；课堂思政（5%）-科学把握国情，自觉践行科学价值观，将所学理论结合实际；验操作（45%）—预习情况，实验动手能力和实验设计能力；期末考核（35%）—撰写认真负责，有独立思考，具体考核标准见表1～表4。

表1 课堂表现评价标准

表2 课堂思政评价标准

表3 实验操作评价标准

表4 期末考核与评价标准

化学化工学院制药专业25名学生在该课程的目标达成度为0.83，表明学生已基本掌握本次践习实验的基础理论知识，并初步具备实验涉及仪器的实践操作能力。部分学生在实验数据分析处理方面仍存在问题，跟学生的知识水平和检索技能有关，在今后的教学中增加这方面的介绍，并侧重对学生应用能力的评价。同时实验是依据现有教学条件开设课程，后续可依据教学条件增加操作实验仪器的种类，并加强对实验设计的实例分析。

图1 课程目标达成情况

3.结语

在工程认证背景下对任课教师，教学方法、教学内容、考核与评价方式等方面开展了仪器分析践习教学改革的探索。从课程的特点出发，理论结合实际，采用线上—线下相结合的教学模式，更好地实现课程教学目标，增添了课堂趣味性。仪器分析践习课程培养学生对现代大型分析仪器的掌握与应用能力，为今后使用现代工具和信息工具解决复杂工程问题，研究分析和解决方案打下结实的基础。