现代仪器分析课程理论和实验教学的改革思路分析

张煜 付红岩 姚常浩

摘  要：基于现阶段教学改革背景，做好现代仪器分析课程理论和实验教学的改革，对于提高课程理论与实验教学质量具有积极意义。文章以综述的方法，对现代仪器分析课程特点、课程理论和实验教学现状展开分析，并以此来拟定优化课程教学内容、调整理论与实验课程占比、改变课程教学方法、建立多元评估模式、做好案例融合工作、提高数据分析重视度、推行多媒体教学等措施，并加以应用能够有效优化课程理论和实验教学环境，不断提高学生综合素养。

关键词：课程理论；实验教学；教学目标

中图分类号：G642    文献标识码：A    文章编号：1673-7164（2023）20-0167-04

从目前的国际发展情况来看，现代科学仪器已经成为国家软实力的重要组成部分，分析仪器中包含大量光、电、磁和计算机等交叉学科的基本理论与前沿性技术，仪器分析的进步离不开上述交叉学科的发展。基于此，在现代仪器分析课程理论和实验教学活动中，需要做好相应的改革工作，以提高课程教学质量，提高学生的综合实力。

一、现代仪器分析课程特点

（一）内容涉及多个领域

现代仪器分析是一门多学科交叉、实践性很强的课程，内容涉及现代科学技术的多个领域，涉及力学、光学、电学、生物化学、信息自动化、智能化及计算机等相关知识，涉及专业面广，实践性和理论性强，原理较为抽象，课程内容相对难以理解消化。

（二）内容丰富、与时俱进

现代仪器分析的方法多种多样，仪器类型繁多，随着科学技术及计算机网络化的发展，已有的分析方法将不断发展更新，新的分析方法还将不断涌现。因此，从现代仪器分析内容之丰富、发展之迅速的特点来看，其体现出“与时俱进”的特征，是其他化学基础课程所少见的鲜明特征之一［1］。

（三）课程定位与人才培养目标

无论仪器分析方法和仪器类型如何更新变化，本质上都是在电化学分析法、色谱法、光学分析法、热分析法及质谱法的基础上，结合各个时代科技发展特点，产生新的方法与仪器。现代仪器分析课程定位和人才培养目标如表1所示。

二、现代仪器分析课程理论和实验教学现状

（一）课程教学目的性较弱

首先，教师教学时没有对现代仪器分析课程进行梳理，多是按照课本大纲依次开展教学，各个板块的内容独立性较强，且多数理论知识抽象性、枯燥性较强，降低了学生的学习兴趣，难以帮助学生进行课程的系统化学习。其次，对于模块的讲解过程较为琐碎，没有统一的流程，在整个学习过程中，学生处于被动的学习状态，较难理解课程知识，降低了课程的教学效果［2］。最后在课程教学中，理论课程与实验课程之间的关联性相对较弱，学生未建立良好的学习框架，影响了学生的学习效果。

（二）理论与实验课程设置不合理

1. 高校设置的理论课程与实验课程课时比例不合理，即理论课程课时占有量大于实验课程，且实验课程课时安排没有根据课程难易程度进行调节，无法帮助学生更好地学习课程内容，降低了较难课程的学习效果。

2. 理论课程与实验课程衔接性较差，部分高校的理论课程和实验课程间隔时间超过三天甚至一周，有违大脑记忆规律，这会导致学生记忆状态不佳，使其在实验课上需花费一部分时间来复习理论知识，降低了实验课程的教学效果［3］。

3. 学校硬件储备不足，只采购了较为简单的教学仪器，对于一些成本较高的实验器材，学校未曾采购，只能依靠多媒体进行讲解，降低了学生的实操能力，影响了课程的教学效果。

（三）课程教学方法比较单一

教师在前期没有对现代仪器分析理论课程与实验课程进行梳理，无论课程难易都使用了统一的教学方法进行教学，这直接影响了课程的教学效果，削弱了学生对课程的学习兴趣。对于一些复杂程度较高的课程，教师只是借助增加课时的方式完成教学，教学方式仍选择较为传统的填鸭式教学法，学生课堂上的参与度较低，学习效果相对较差。学生在实验课程的学习中也存在自主权较弱的问题，这也影响了学生的学习主动性，从而影响了课程的教学效果［4］。

（四）评估模式应用效果较差

1. 理论成绩在总成绩中的占比较高。许多高校理论成绩占比超过60%，且理论成绩中的80%来源于笔试成绩，只有20%来源于课堂表现成绩。难以真实反映学生的学习情况。

2. 实践技能的评价内容比较单一，除了占比相对较低外，在评价内容的设计上，主要以出勤率、实验操作、实验报告为主，这些内容的主观性较高，难以反映学生的真实情况。在评价时，采用以教师评价为主的方式，降低了评价结果的客观性［5］。

3. 在评估模式的落实过程中，较少对评估模式中的具体内容进行改动，使部分指标和实际情况存在脱节的问题，降低了所拟定评估模式应用结果的科学性。

（五）案例融合工作较少

1. 案例选择结果不合理，许多教师所选的案例与当前的社会发展情况相脱节，许多教师依旧沿用教材上的老旧案例，对提升学生创新思维能力的帮助较小，容易让学生和时代相脱节，较难提高学生的综合实力。

2. 在课程教学过程中，课堂教学内容的灵活性较差。很多教师在教学活动中只根据教学大纲来进行教学，没有结合当下的一些热点事件，或者在讲解热点事件时，沒有从本质上分析，导致学生参与课程学习的积极性较差，降低了课程的教学效果。

（六）数据分析重视度较弱

1. 数据分析软件的选择质量较差，许多学生在选择分析软件时，没有考虑现代仪器分析方法的基本特点，使用了较为通用的分析软件，或者多个软件混用，从而降低了数据量化处理结果的科学性与合理性，较难满足后续分析活动的进行［6］。

2. 缺少对实验数据的汇总整理，教师最后往往以实验报告的方式来检查学生的实验情况，但是学生实验数据的真实性较难直接判断，无法帮助教师发现学生操作上存在的问题，不能及时督促学生改正此问题，降低了所整理数据的应用价值。

（七）多媒体应用质量较差

1. 多媒体教学课件的制作质量较差，教师在前期制作多媒体课件时，没有结合学生的学习特点进行制作，而是倾向于学术性质地制作课件，此类课件虽然具有较强的学术参考价值，但是对处于学习阶段的学生并不适用，易引起学生的厌学情绪，降低该课程的学习效果［7］。

2. 对于复杂度相对较高的新型仪器，教师没有合理使用多媒体来细化分析仪器的具体细节，使学生较难充分理解仪器的工作原理，在实际操作中也会由于理解深度不足，出现人为失误操作，影响学生学习兴趣的同时，降低了实验课程的学习效果。在多媒体教学中，教师缺少引导学生思考的过程，依旧沿用教师为主体的教学方式，影响了课程的教学效果。

三、现代仪器分析课程理论和实验改善思路

（一）优化课程教学内容

通过优化课程教学内容，可以提高课程教学过程的目的性，提高课程教学结果的科学性。

1. 对现代仪器分析课程进行梳理，可将其划分为若干模块。例如根据所使用仪器分析方法、实验仪器相似性，将课程划分为电化学分析法、色谱法、光学分析法、热分析法、核磁共振波谱法及质谱法等多个模块，以模块的方式来开展教学，帮助学生进行课程的系统化学习。

2. 对模块的讲解过程进行分解，按照发展历程、基本原理、仪器结构、操作流程和注意事项的流程进行教学，在整个学习过程中，也可以通过对比学习的方法，来帮助学生更好地理解各类知识，提高课程的教学效果［8］。

3. 在课程教学中，根据教学内容的复杂度选择相匹配的教学方法，加强理论课程与实验课程之间的关联性，以提高学生对课程的学习效果，加深学生对课程的学习印象。

（二）调整理论与实验课程占比

调整理论与实验课程占比能够不断提高学生的综合实力，满足社会对于人才的需求。

1. 对现代仪器分析的理论课程与实验课程进行整理，根据课程的总课时调整理论课程与实验课程比例。对难度相对较低的仪器分析课程（如光学分析、热分析等），可以缩减理论课程的课时占比，增加实验课程的具体占比，让学生通过实践来加深理论学习印象。对难度较高的仪器分析课程，除了提高理论课程与实验课程占比外，还需要在实验课程中做好对理论课程的再次强调，帮助学生更好地认知课程内容，提高课程知识的学习效果。

2. 提高理论课程与实验课程衔接，在完成理论学习后，及时安排实验课程，让学生可以保持最佳记忆状态进行实验，加深对理论课程的学习印象，提高课程的学习效果。

3. 针对学校硬件储备不足的情况，学校可投入资金建立虚拟现实仿真实验室，让学生利用VR设备模拟操作实验过程，以此弥补硬件设施不足的情况，实现良好的课程教学效果。

（三）改变课程教学方法

改变课程教学方法，能够保持学生的学习积极性，提高课程最终的教学效果。

1. 对现代仪器分析理论课程与实验课程的教学难度进行评级，将教学课程细分为简单、中等、较难三个等级，不同等级的课程对应不同的课程教学方法。例如简单的教学课程，可使用问题引领法进行教学，学生根据问题进行理论学习，加深学习印象，并利用實验课程巩固学习知识。

2. 对一些复杂程度较高的课程，可以融合多项教学方法，如利用翻转课堂教学法让学生在课下完成基础知识学习，课堂上利用问题引领教学法完成中等难度知识点学习，预留充足时间完成较难知识点学习。在实验课程的学习中也可以参考此方法，给予学生足够的自主权，以提高课程教学效果。

（四）建立多元评估模式

建立多元评估模式，有助于学校更好地培养高素质全能型人才，提高学生对于课程的学习质量。在多元化评估模式的建设中，可以依据OBE理念完成多元评估模式的拟定。

1. 调低理论成绩在总成绩中的占比，可以将理论成绩占比下调到40%，并在卷面考试中增加主观题数量，提高所拟定题目的可靠性。

2. 细化实践技能的评价内容，此项内容的成绩占比总成绩的60%，内容包括出勤率、实验操作、实验报告、小组讨论、PPT汇报、小组评价和教师评价等，为提升评价结果的科学性，可使用百分法设置若干项目，明确不同项目的对应评分。

3. 在多元评估模式的落实过程中，需要做好各类反馈信息的整理工作，根据获取到的反馈信息来调节各分支项目的具体占比，提高所拟定评估模式应用结果的科学性。

（五）做好案例融合工作

在课程理论与实验教学改革活动中，需要做好案例融合工作，借助实例来提高学生的理解深度。

1. 做好案例的选择工作，所选的案例应契合当前的社会发展情况，如当代成功案例、教师科研案例等，并安排学生对其进行针对性研究，通过列举出的各项问题，引导学生进行深入学习，逐步掌握现代仪器分析方法的应用原料与实验结果，有序提升自身的综合实力。

2. 在课程教学过程中，需要提高课堂本身的灵活性。教师在教学活动中可以适当融入一些社会当中的热点事件。例如在食品安全领域人们一直关注的“反式脂肪酸”热点话题，教师可以通过讲解反式脂肪酸的危害性、具体的测定方法、国家推行标准、常见来源等知识，以此激发学生对知识点的学习兴趣，提高学习结果的可靠性。

（六）提高数据分析重视度

提高数据分析重视度，能够帮助学生养成良好的操作习惯，逐步提升学生的职业素养。

1. 做好数据分析软件的选择工作，不同的现代仪器分析方法所使用的分析软件存在一定差异，例如脉冲傅里叶变换核磁共振波谱仪得到的实验数据，需要使用Nuts软件来分析数据，而X－射线单晶衍射仪所得到实验数据在需使用Origin软件来进行处理。

2. 依据信息技术来建立数据汇总平台，并将得到的实验数据，在统一格式后录入数据汇总平台中进行分类、整合、存储，标记数据属性后，建立相应的数据库进行存储，便于后续数据提取活动的快速进行，和实验活动追溯，利于教师指导学生在操作上存在的问题，帮助学生有序改进不足。

（七）推行多媒体教学

推行多媒体教学，能够帮助学生快速理解抽象的学习内容，提高在实验课程中的学习效果。

1. 做好多媒体教学课件的制作，教师应结合学生的学习特点制作课件，在保证课件质量的同时，提高课件的趣味性，发挥吸引学生主动学习的作用，帮助学生更好地理解方法分析原理，提高课程的学习质量。

2. 对复杂度相对较高的新型仪器，教师可以利用多媒体展示整个仪器的原理剖视图，对整个仪器的工作流程进行演示，并使用问题引领式教学法，引起学生的思考，保持学生学习积极性的同时，加深学生的学习印象和理解深度。

四、结语

综上所述，基于现代仪器分析课程的基础特点、培养目标，了解课程理论和实验教学过程中存在的问题，并以此拟定相应的改革措施，不仅可以提高课程的教学质量，而且能够有序提升学生的综合实力，满足社会对人才的相关需求。

参考文献：

［1］ 李辰，熊壮，徐学涛. 课程思政融入本科院校专业课的思考与实践——以“现代仪器分析”课程为例［J］. 教育教学论坛，2023（04）：40-44.

［2］ 黄克靖，谢宛珍，谭学才. 现代仪器分析课程新型教学模式的探索［J］. 化工管理，2022，651（36）：9-11.

［3］ 姚瑞祺，戴璐，王锋. “现代仪器分析技术”课程思政教学案例实施探索［J］. 农业工程，2022，12（11）：122-125.

［4］ 刘海峰，黄鹤燕，谢瑞士，等. 现代仪器分析类课程教学创新探索——以X射线探究晶体微观世界课程为例［J］. 高教学刊，2022，8（24）：39-42.

［5］ 李曼，陶玉霞. 基于学科育人功能的课程实施探索——以现代仪器分析技术为例［J］. 畜牧兽医科技信息，2022（08）：1-3.

［6］ 葛涛，范君. “现代仪器分析技术”课程思政的探索與实践［J］. 广州化工，2022（15）：198-199+214.

［7］ 郭群群，李书慧，杜桂彩，等. 产学研协同育人机制下“现代仪器分析”课程建设研究［J］. 工业和信息化教育，2022（07）：49-53.

［8］ 弓爱君，张玮玮，邱丽娜，等. 现代仪器分析课程思政教学改革探索［J］. 广州化工，2022（13）：206-208.

（责任编辑：淳洁）

作者简介：张煜（1983—），男，硕士，黑龙江东方学院食品工程学院讲师，研究方向为现代仪器分析、食品分析；付红岩（1977—），女，硕士，黑龙江东方学院食品工程学院副教授，研究方向为食品安全检测、仪器分析检测；姚常浩（1984—），男，硕士，黑龙江东方学院食品工程学院高级工程师，研究方向为环境检测、仪器分析检测。