“双创”背景下基于OBE 理念的仪器分析课程教学改革

屈贺幂

（南宁师范大学 化学与材料学院，广西南宁 530100）

“双创”即“大众创业、万众创新”。“双创”教育是高校旨在培养具有自主创新创业素质和开创性品质人才的教育，对促进我国就业结构优化、推动经济社会高质量发展具有重要意义。2021 年10 月，国务院办公厅印发《关于进一步支持大学生创新创业的指导意见》，提出：“深化高校创新创业教育改革，健全课堂教学、自主学习、结合实践、指导帮扶、文化引领融为一体的高校创新创业教育体系，增强大学生的创新精神、创业意识和创新创业能力。”[1]以创新创业为导向的新型人才培养模式要求专业课程和创新创业教育有机融合。由于我国创新创业教育起步相对较晚，当前专业人才培养没有实现创新创业教育与专业课程教学的有机结合，影响了“双创”教育质量。

1 仪器分析课程教学现状与问题分析

1.1 仪器分析课程介绍

仪器分析方法已经成为科学研究和生产生活中解决分析化学问题的主要途径，熟练掌握多种仪器分析手段并创新分析方法是化学工作者必不可少的技能。仪器分析课程是化学类专业的基础课程，其以解决复杂分析化学问题为导向，融合化学、光学、机械、计算机等多学科内容，是化学及相关专业实现培养目标及达成毕业要求的重要支撑。仪器分析课程一般在大二下学期或者大三上学期开设，课程内容分为理论部分与实验部分，课程学时通常为96 学时。仪器分析课程的理论部分内容主要有十二章[2]：第一章，仪器分析导论；第二章，光学分析法导论；第三章，原子发射光谱法；第四章，原子吸收与原子荧光光谱法；第五章，分子发光分析法；第六章，紫外可见吸收光谱法；第七章，红外光谱法和拉曼光谱法；第八章，核磁共振波谱法；第九章，质谱分析法；第十章，电化学分析法；第十一章，色谱分析法；第十二章，其他仪器分析法。为了促进仪器分析专业教育与创新创业教育的有机融合，各高校教研组开展了互联网络教学[3-4]、线上线下混合教学[5]、科教融合教学[6]、BOPPPS 教学[7]、项目教学[8]及OBE 理念教学[9]等教学方式改革。本文基于OBE 理念，开展了仪器分析课程教学内容、教学目标、教学方法方面的改革，探讨创新创业教育与专业课程教学有机融合的有效途径。

1.2 教学现状与问题分析

本文通过问卷调查、师生座谈、毕业设计反馈等途径，对课程教学的质量进行了调研。调研结果表明，以教师讲授为主的仪器分析课程理论教学和以仪器操作为主的实验教学未能有效培养学生在分析化学方面的创新能力，多数学生尚未熟练掌握多种仪器分析方法，未了解仪器分析方法创新的途径。同时，现有仪器分析的课程内容、课程目标、教学方法、评价手段已难以满足创新驱动发展战略下国家和行业对创新人才培养的要求。仪器分析课程教学结合创新创业教育存在的问题主要有如下几点：

（1）教学内容与创新创业能力培养有效衔接和融合不足。

一方面，基本原理和基础概念是仪器分析课程教学的重点，也是创新的起点和基础；另一方面，掌握科学前沿和产业现状，了解行业存在的问题，是创新的关键。仪器分析教材内容和教师教学的思路通常为根据仪器的分类，依次介绍光学分析法、电学分析法、色谱分析法、质谱分析法等，侧重于讲授基础概念和基本原理，缺少创新和创业所需的前沿知识。另外，教学内容侧重于介绍专业理论知识与操作技能，缺少创新创业教学素材，教师在教学过程中难以对仪器分析专业领域中创新创业成功和失败的案例进行深入分析。

（2）缺少对创新意识和创新创业能力评价的方法。

2022 年，南宁师范大学仪器分析课程的评价采用期末闭卷考核结合平时成绩的方式。期末闭卷考核占总成绩的60%，侧重考查学生对教学大纲中知识点的掌握程度。平时成绩占总成绩的40%，包括随堂考试成绩、课程参与度、课后作业成绩等。考核的总成绩仅能部分反映学生的学习情况，例如，选择题、问答题、填空题、判断题可以评价学生知识记忆、一般理解和判断能力；分析题、计算题、应用题、设计题能够评价学生理解能力、归纳推理能力、组织和表达能力。但是，试卷考核和平时成绩结合的考核形式无法评价学生运用知识并创新的能力。

（3）课程培养目标与创新创业人才培养目标之间的联系不紧密。

2015 年5 月，国务院办公厅印发《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》，提出：“健全创新创业教育课程体系，各高校要根据人才培养定位和创新创业教育目标要求，促进专业教育与创新创业教育有机融合。”[10]2021 年，仪器分析课程的能力培养目标为：学生通过对各种仪器分析方法的学习，掌握常用的仪器分析方法原理和应用，具备运用适宜的研究与测试方法或措施解决实际问题的能力。由于创新创业教育实践中没有对培养目标进行细化，导致现阶段专业课程培养目标与创新创业教育培养目标联系不紧密，也进一步导致了专业课程未能有效支撑本科生创新意识和创新能力的培养。因此，有必要基于专业课程特色确定相关的创新创业能力培养目标，加强专业课程培养目标与创新创业教育培养目标之间的联系。

2 仪器分析课程教学改革实践

2.1 OBE 教育理论概述

OBE（Outcome-Based Education，OBE）常被翻译为成果导向教育或者目标导向教育[11-12]。OBE教育理念由三要素构成：（1）学习成果为导向；（2）以学生为中心；（3）持续改进。在OBE 教育理念下，教师应从学生毕业时应达到的能力和水平反向设计培养方案，寻求有效达到培养目标的教学支撑，在教学过程中对学生成长情况进行有效评价，并根据评价结果持续改进教学过程[13-14]。以仪器分析课程为例（见图1），仪器分析课程内容、教师团队、教学条件属于教学支撑；仪器分析课程目标应该契合学校和专业的培养目标，教学实践中可以采用考试成绩分析、问卷调查分析、评分表分析、平时考查记录等措施对课程目标达成度进行评价，并根据评价结果持续改进课程教学，从而建立有效的课程质量监控与反馈机制。

图1 基于OBE 理念的仪器分析课程教学模式

2.2 基于OBE 理念的课程教学与“双创”教育的融合路径

2.2.1 结合创新创业能力培养确定课程目标

在OBE 教育理念下，课程目标的制定应从学校人才培养目标和专业特质出发，由课程负责人根据毕业要求制定课程目标[15]。南宁师范大学的人才培养目标是：以立德树人为根本任务，着力提高学生社会责任感、开拓进取精神和创新实践能力，培养具有“德才并育，知行合一”优秀品质，德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。培养目标中明确了毕业学生应具有创新实践能力。应用化学专业的培养目标为：面向化学、化工、新能源、新材料等化学相关领域的国家重大战略需求，培养具有创新精神，具备先进科学理念、宽厚扎实的化学基础、突出的实践能力，能在化学及应用化学、化学相关交叉学科领域独立地、创造性地开展技术创新及管理工作的高层次应用人才。

为了在仪器分析教学过程中有效培养学生的创新实践能力，教师围绕学校人才培养目标和应用化学专业人才培养目标，调整了仪器分析课程的课程目标，将创新创业的知识与仪器分析的知识有机融合。例如，第九章质谱分析法，结合教学内容、应用化学专业培养目标及创新创业能力培养的要求，设置了新的课程目标。与创新创业培养相关的目标主要体现在两个方面：一方面是过程与方法目标，另一方面是情感态度和价值观目标。过程与方法目标为：让学生体验分析科学领域的科学创新过程，引导学生运用批判性思维思考和分析科学证据和论点。情感态度和价值观目标为：引导学生认识到兴趣在研究工作中的重要性，使学生认识质谱在定性定量分析中的重要作用，发现其理论价值和应用价值。

2.2.2 针对新的课程目标改进教学支撑条件

为了支撑课程目标的达成，教学实践中需要改进支撑条件，这些支撑条件既有客观条件也有主观条件。客观条件主要指：教学空间、教学器材、实验用具、教师规模等；主观条件主要指：学生的学习动机、学生的学习方法、教师的教学理念、教师的教学方法等。比如，在教学过程中，教师改善了教学方法，设计了以大学生创新精神和创新能力培养为导向的仪器分析课程的翻转课堂教学。教学设计如表1 所示。教师课前精心设计以创新精神和创新能力为培养目标的课程任务，学生通过完成任务，搜索问题素材、问题数据，探索完成任务的方案，体验创新的过程。翻转课堂课程任务的设计结合现有教材内容，引导学生了解学科前沿，挖掘仪器分析课程相关的优秀创新创业案例。教师依据科学创新的过程（发现问题、分析整理信息并提出假设、实验验证假设、分析整理数据并得出结论）设计翻转课堂。在翻转课堂教学中，教师首先提出科学问题，如：如何用质谱法准确地定性定量分析头发中微量违禁化合物？如何使用质谱构建电子鼻实现呼出气中恶性肿瘤生物标记物的检测？并将其作为课程任务布置给学生。学生则在教师引导下搜集整理信息并提出实验方案，讲解实验方案，进行批判性思考。翻转课堂教学法改进了传统课堂固化教学模式，学生具有学习的主动性。教师通过开展翻转课堂教学，有效提高了学生创新能力，增强了创新意识。课后的问卷调查结果也显示，大多数学生认为翻转课堂的教学设计有利于培养自身的创新能力和创新意识。

表1 翻转课堂教学设计

2.2.3 完善课程目标达成评价方法并持续改进

在专业认证以及OBE 教学理念下，课程目标达成度可以衡量教学效果与评价课程质量，达成度的高低一定程度上反映了学生群体知识掌握的情况。课程目标达成度评价结果既是进行毕业要求达成度评价的重要依据，也是对教学过程持续改进的重要凭证[16-17]。教师改进了课程目标度达成评价方法，具体见表2 的课程评价方式。采用闭卷考试和课程作业来直接评价知识和技能方面的课程目标，比如：在试卷中设置填空、选择等题型来考查学生对质谱仪的基本部件和构成的掌握程度。采用课堂展示和问卷调查等方式，间接评价创新能力培养过程与方法、情感和价值观等方面课程目标的的达成度。教师调查学生对“兴趣是科学创新中最重要的动力之一”“质谱研究在现代生产生活中具有重要的理论价值和应用价值”等观点的认同程度。通过直接与间接相结合、教师与学生评价相结合、他人评价与自我评价相结合的方式，完善课程目标达成评价方法。课后的问卷调查结果也表明大多数学生对该综合评价方式感到满意。

表2 课程评价方式及分数占比

3 结语

仪器分析课程是化学、化学工程与工艺、制药工程、环境工程、能源化学工程等近化学类专业的重要基础课程。本文根据OBE 的教学理念，结合学校人才定位以及专业培养目标，结合创新创业能力培养，确定了新的课程目标。针对新的课程目标，教师改进教学支撑条件，如采用翻转课堂教学方法促进“过程与方法目标”和“情感态度和价值观”课程目标的达成。针对课程目标达成度，教师改进了评价方法，如针对创新能力培养目标达成采用问卷调查法，分析“过程与方法目标”和“情感态度和价值观目标”的达成情况。通过教学改革，有力推动了仪器分析课程教学与创新创业教育的有效连接与有机融合，学生创新意识显著增强，创新能力显著提升。具体表现在：（1）学生评价自身创新能力和创新意识显著增强；（2）课堂气氛活跃，学生能积极思考并提出创新性的观点；（3）基于兴趣报考研究生的学生比例大幅度提高。