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(一)現(xiàn)代社會學(xué)生新特點(diǎn)帶來新機(jī)遇
當(dāng)前高校的主體已逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤?0后”學(xué)生,這一代學(xué)生對現(xiàn)代信息技術(shù)、設(shè)備都能夠靈活運(yùn)用。隨著現(xiàn)代科學(xué)飛速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)時代逐漸到來,其中蘊(yùn)含著豐富的資源,信息量巨大,但從整體上來講質(zhì)量參差不齊,如果學(xué)生無法對互聯(lián)網(wǎng)信息科學(xué)、合理地篩選、分析、利用,很有可能會造成價值觀的偏差,影響其思想發(fā)展,阻礙其創(chuàng)新。同時,“00后”學(xué)生受到家庭和社會環(huán)境的影響,更注重對現(xiàn)實(shí)的追求,希望實(shí)現(xiàn)自身的個性化發(fā)展。在課堂中,其敢于發(fā)言,勇于創(chuàng)新,思想前衛(wèi),要求與教師站在平等的角度上進(jìn)行對話交流,也要求教師能夠與時俱進(jìn),結(jié)合當(dāng)前社會發(fā)展的趨勢向其傳遞更具有實(shí)用性和創(chuàng)造性的知識、技能。
(二)教師缺乏對課程思政的系統(tǒng)認(rèn)知
學(xué)生在入學(xué)之后,會由輔導(dǎo)員通過專門的思政課程提高其價值理念,樹立正確的價值觀,因此,在實(shí)踐中,很多專業(yè)課教師認(rèn)為學(xué)生的思政教學(xué)工作與自身并不相關(guān),由輔導(dǎo)員完成即可,自己不應(yīng)當(dāng)過多地干涉,只需要引導(dǎo)學(xué)生掌握專業(yè)知識、技能。有的教師則認(rèn)為專業(yè)課的內(nèi)容較多,自己的工作任務(wù)極其繁重,沒有多余的時間對學(xué)生進(jìn)行思政教學(xué)。
(三)專業(yè)教學(xué)與課程思政脫節(jié)
立足于教學(xué)育人,課程思政并不是新增的課程內(nèi)容,而是將思政教學(xué)的目標(biāo)任務(wù)滲透到不同專業(yè)課程的教學(xué)過程中,以此實(shí)現(xiàn)全方位育人,打造教學(xué)新局面。根據(jù)實(shí)踐調(diào)查研究,大多數(shù)高校的思政教師都是經(jīng)過正規(guī)訓(xùn)練的教師,所掌握的思政課程內(nèi)容全面,不管是備課還是準(zhǔn)備素材都具有一定的優(yōu)勢。但專業(yè)課教師并沒有受過系統(tǒng)化的訓(xùn)練,也沒有專業(yè)課程與思政教學(xué)滲透、融合的相關(guān)教材,導(dǎo)致很多專業(yè)教師認(rèn)為無法將思政教育有針對性地滲透到課堂中,本質(zhì)上是缺乏對理論的全面掌握,不知道采用何種方式進(jìn)行深度融合,無法實(shí)現(xiàn)思政與專業(yè)教學(xué)共同發(fā)展。
二、課程思政建設(shè)的主要目標(biāo)
(一)政治思想目標(biāo)
從某種意義上來講,高校開展課程思政本質(zhì)上是為了實(shí)現(xiàn)政治教育的目標(biāo),真正貫徹落實(shí)立德樹人的宗旨,幫助學(xué)生堅(jiān)定信念,樹立美好理想。在課堂教學(xué)過程中,教師通過多種方式激發(fā)學(xué)生的愛國主義精神,使其在未來生活和工作中艱苦奮斗、積極進(jìn)取,通過四項(xiàng)基本原則及社會主義教育引導(dǎo)當(dāng)代大學(xué)生擁黨、愛黨,始終保持對社會主義的信仰,堅(jiān)定中國特色社會主義信念,樹立民族自信、文化自信、國家自信。因此,專業(yè)課教師必須將專業(yè)內(nèi)容與思政課程有機(jī)地滲透、融合,將、列寧主義的思想方法融入自然及社會科學(xué)中。
(二)價值引領(lǐng)目標(biāo)
大學(xué)時期是學(xué)生樹立正確價值理念的關(guān)鍵時期。幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的理想信念,使其堅(jiān)定不移地朝著目標(biāo)艱苦奮斗,利用信仰力量實(shí)現(xiàn)其成長、成才,并且在學(xué)習(xí)過程中獲得榮譽(yù)感、自信心,是目前大多數(shù)高校教師的教學(xué)任務(wù),也是思想政治教學(xué)工作的關(guān)鍵所在。為了對學(xué)生進(jìn)行積極、正確的指導(dǎo)和幫助,教師首先應(yīng)當(dāng)提升自我、完善自我,利用自身豐富的知識、高尚的品德影響學(xué)生。具體而言,教師要以價值引領(lǐng)作為核心任務(wù),以德立身、以德立學(xué)、以德施教,規(guī)范自身言行舉止,將自身作為學(xué)生的榜樣形象,在專業(yè)課程的教學(xué)過程中融入思政教學(xué)的相關(guān)內(nèi)容知識,明確其重難點(diǎn)及關(guān)鍵。在培養(yǎng)、提高學(xué)生的科學(xué)精神、端正學(xué)習(xí)態(tài)度的同時樹立起崇高的人生理想,使其自覺、主動地承擔(dān)發(fā)展社會主義的重任,成為優(yōu)秀的社會主義接班人。
(三)職業(yè)精神目標(biāo)
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展使信息的傳遞收集和共享變得日益便捷,網(wǎng)絡(luò)中充斥著各種信息及思想,都在一定程度上影響著當(dāng)代學(xué)生的價值理念,久而久之,很多學(xué)生崇尚金錢主義,具有較強(qiáng)的功利觀念,不愿意艱苦奮斗,缺乏理想支撐,認(rèn)為自身只需要掌握課本知識就能夠獲得高分,這樣的錯誤理念在一定程度上也是由于應(yīng)試教育導(dǎo)致的。在這樣的背景下,通過多元化的專業(yè)課程培養(yǎng)并提高學(xué)生的職業(yè)理念、職業(yè)精神及工匠精神,是課程教學(xué)的核心目標(biāo)任務(wù),也是目前國家及社會對優(yōu)秀人才的本質(zhì)要求。只有引導(dǎo)學(xué)生樹立社會責(zé)任感,愛崗敬業(yè),才能自覺、主動地承擔(dān)發(fā)揚(yáng)我國優(yōu)秀歷史文化的重任,最終成為國家和社會發(fā)展的根本動力。
三、課程思政在儀器分析教學(xué)中的滲透、融入方式方法
(一)儀器分析教學(xué)與愛國主義教育融合
儀器分析是目前為止推動人類社會進(jìn)步發(fā)展的重要手段,其幫助人們更為全面、系統(tǒng)化地認(rèn)知物質(zhì)世界,了解世界的本質(zhì),并且人們能夠擁有一個公平、公正的世界。例如,在進(jìn)行色譜這一環(huán)節(jié)的教學(xué)時,教師可以引入2022年將在我國舉辦的冬季奧林匹克運(yùn)動會,通過奧林匹克運(yùn)動會積極引入色譜這一課程內(nèi)容。眾所周知,運(yùn)動會的舉辦成功必須營造出公開、公平、公正的環(huán)境,通過色譜的運(yùn)用可以對賽前興奮劑進(jìn)行有效的分析,利用高效分離效能的色譜實(shí)現(xiàn)檢測。在具體的教學(xué)開展過程中,教師也可以有針對性地利用一些視頻課件、PPT作為輔助教學(xué)工具,向?qū)W生介紹展示興奮劑的相關(guān)知識及興奮劑的檢測方式方法,幫助學(xué)生更為系統(tǒng)化、直觀地了解色譜相關(guān)知識內(nèi)容。值得注意的是,教師也可以積極引入愛國主義精神。2022年冬季奧林匹克運(yùn)動會的圓滿成功,能夠進(jìn)一步提高我國的綜合實(shí)力,對外展示強(qiáng)大的軟實(shí)力,提高國際地位,從而鞏固中華民族在世界的地位?;诖?,教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生將自身的成長、成才與國家的繁榮、富強(qiáng)緊密聯(lián)系,使其正確認(rèn)識中國夢、復(fù)興夢的偉大歷史任務(wù),不斷提高自身的綜合素養(yǎng)。
(二)儀器分析教學(xué)與工匠精神融合
在傳統(tǒng)的禮儀認(rèn)知中,工匠具備一定的高超技能技巧,專注于自身的工作,愿意為了提高自身的綜合能力、解決生活中的實(shí)踐問題不懈追求技術(shù)的提升,熱愛自身從事的行業(yè),由此可見,工匠的特征在于具備高超的專業(yè)能力、良好的職業(yè)態(tài)度、高尚的人文素養(yǎng)。例如,在進(jìn)行原子吸收光譜這一環(huán)節(jié)的實(shí)踐教學(xué)時,教師可以采用任務(wù)教學(xué)法的方式,積極引入與學(xué)生生活息息相關(guān)的實(shí)際案例,即檢測超市中大米的重金屬鉻鎘(Cd)的含量。學(xué)生通過親自操作的方式了解具體檢測的過程及步驟,提高自身的職業(yè)意識,從真正意義上感受到專業(yè)學(xué)習(xí)與自身職業(yè)發(fā)展中的內(nèi)在聯(lián)系。再在具體的操作過程中對所有的原始數(shù)據(jù)必須第一時間進(jìn)行可靠的、如實(shí)的記錄,一切實(shí)驗(yàn)都應(yīng)當(dāng)以實(shí)事求是作為基礎(chǔ)和原則,通過實(shí)操幫助學(xué)生提高自身的職業(yè)精神,以嚴(yán)格的要求提升自我,培養(yǎng)良好的工作態(tài)度及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。與此同時,還應(yīng)當(dāng)在實(shí)踐教學(xué)開展過程中有針對性地滲透、融入相關(guān)法律、法規(guī),使學(xué)生意識到任何單位及個人都不能做出損害人民利益的事情,以此提高學(xué)生的責(zé)任意識。在這一環(huán)節(jié)中,教師必須立足于課程思政,引導(dǎo)學(xué)生實(shí)事求是、精益求精,在自身未來的工作中做到專業(yè)極致、不懈追求。
(三)儀器分析與環(huán)境保護(hù)融合
環(huán)境的污染會造成嚴(yán)重的生態(tài)破壞,危害人類的持續(xù)發(fā)展。近年來,國家明確提出了環(huán)境保護(hù)的重要舉措,以科學(xué)發(fā)展、持續(xù)發(fā)展作為核心目標(biāo)任務(wù)。在進(jìn)行紫外可見吸收光譜這一環(huán)節(jié)的教學(xué)時,教師可以將水體苯污染檢測事件作為案例,引入課堂教學(xué)中,使學(xué)生充分意識到現(xiàn)代城市化的不斷發(fā)展以及工業(yè)化的發(fā)展都在一定程度上造成了嚴(yán)重的水污染。通過檢測快速實(shí)現(xiàn)水資源的分析,促使國家大力研發(fā)循環(huán)利用技術(shù)。這一環(huán)節(jié)的教學(xué),教師的目標(biāo)任務(wù)在于培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識,使其充分意識到資源的循環(huán)利用也是社會持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵途徑。
(四)儀器分析與社會主義核心價值觀“誠信”融合
誠信是立身之本,如果一個人失去了誠信就不會獲得他人的誠信,也無法在社會中實(shí)現(xiàn)持續(xù)發(fā)展。誠信是課程思政的主要教學(xué)內(nèi)容,為了將其在儀器分析課程中有效滲透、融入,教師可以基于毛細(xì)管氣相色譜這一環(huán)節(jié)的教學(xué),向?qū)W生展示出當(dāng)前社會中反映強(qiáng)烈的一些不誠實(shí)案例,鼓勵學(xué)生在課堂中進(jìn)行集中討論,通過這樣的方式加強(qiáng)其對專業(yè)知識的理解和掌握,同時在課堂思政中樹立誠信的核心價值觀。學(xué)生如果在未來從事檢測分析工作就應(yīng)當(dāng)發(fā)揮自身的責(zé)任感和使命感。
參考文獻(xiàn):
[1]杜娟,潘加亮.醫(yī)學(xué)院校儀器分析類課程思政融入點(diǎn)的挖掘[J].廣東化工,2020(10):210-211.
[2]來守軍,關(guān)曉琳,費(fèi)翔,等.理工科專業(yè)課程思政的探索:以《儀器分析課程為例》[J].化學(xué)工程與裝備,2019(1):314-315.
[3]溫嘉.課程思政在藥學(xué)專業(yè)《儀器分析》課程教學(xué)中的實(shí)踐初探[J].廣東化工,2020(21):196,205.
[4]肖新生,唐珊珊.基于課程中心平臺的《儀器分析》課程思政研究與實(shí)踐[J].廣州化工,2020(6):184-185,194.
[5],孟瑾,趙變.課程思政在儀器分析教學(xué)中的實(shí)踐探討[J].中文信息,2019(12):72,92.
1.1教材內(nèi)容多課時減少且抽象難懂《儀器分析》內(nèi)容涉及物理化學(xué)、生命科學(xué)、電子學(xué)、計算機(jī)信息技術(shù)科學(xué)等學(xué)科門類。隨著課程進(jìn)一步的改革,課時數(shù)量的減少,但對課程教學(xué)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)未降低,這種時間少、任務(wù)重、保質(zhì)量的矛盾尤為突出,若采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法方式則無法完成教學(xué)任務(wù),也不能取得應(yīng)有的教學(xué)效果?!秲x器分析》一般按照分析方法來劃分章節(jié),但是各種分析方法的內(nèi)容之間邏輯性明顯不強(qiáng),知識點(diǎn)分散,學(xué)生難以抓住重點(diǎn),記憶和掌握困難,易使學(xué)生失去學(xué)習(xí)的興趣。
1.2儀器價格昂貴且高配備有限《儀器分析》涉及的精密儀器通常價格昂貴,學(xué)校配備數(shù)量有限,甚至有很多儀器就沒有采購,西部的高校受財力困擾尤為突出。由于精密儀器較少,不是每個學(xué)生都有機(jī)會使用,且容易損害,所以學(xué)生實(shí)踐的機(jī)會較少。
1.3高新尖儀器更新快,教材滯后隨著高科技快速發(fā)展的需要,推動研發(fā)高科技的手段即新的分析儀器快速更新、快速推廣,而教材內(nèi)容則是多年不變,嚴(yán)重滯后,無法適應(yīng)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的需要。
1.4課堂上學(xué)生難以發(fā)揮其學(xué)習(xí)的主動性本門課程,不論是理論課,還是實(shí)驗(yàn)課,均存在課時有限,并且實(shí)驗(yàn)儀器價格昂貴,結(jié)果,就使儀器分析實(shí)驗(yàn)課的上課方式主要為演示性實(shí)驗(yàn),主要由上課教師獨(dú)立完成,而學(xué)生僅僅是觀摩者和寫實(shí)驗(yàn)報告者。有的上實(shí)驗(yàn)操作課,先由教師詳細(xì)講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、儀器基本特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)步驟、注意事項(xiàng)后,再將實(shí)驗(yàn)所需要的東西全部準(zhǔn)備好后,讓學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)驗(yàn),這種實(shí)驗(yàn)課對于學(xué)生來說很難發(fā)揮其主觀能動性,窒息學(xué)生創(chuàng)新的動力。
2本課題組根據(jù)本門學(xué)科發(fā)展的趨勢和教材的現(xiàn)行的內(nèi)容
編排體系,以及學(xué)校的應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo),對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整,進(jìn)行必要的課程改革,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)水平的提高
2.1改進(jìn)課程教學(xué)手段因《儀器分析》內(nèi)容枯燥、抽象難懂,且內(nèi)容多課時少的矛盾,傳統(tǒng)的教學(xué)方式無法達(dá)到良好的教學(xué)效果,采用多媒體教學(xué),充分利用多媒體的優(yōu)勢,化抽象復(fù)雜為直觀簡單,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,通過動畫如實(shí)反映精密的、大型儀器的構(gòu)造,詳解儀器的工作原理,通過動畫的形式,再現(xiàn)儀器的工作過程。也可以將教師的儀器操作步驟用錄像錄下來,掛在班級Q群、微信群或教師的微博上,讓學(xué)生觀看。也可聯(lián)系附近的污水處理廠、化工廠,帶學(xué)生前往參觀,由教師講解或請?jiān)搹S工程師講解,還可以帶領(lǐng)學(xué)生到當(dāng)?shù)氐馁|(zhì)量檢測中心參觀,請其檢測員講解,既可講解工作運(yùn)行流程,也可講解該領(lǐng)域的最新工藝流程。這些教學(xué)手段即可增強(qiáng)學(xué)生的理解和記憶,也提高了課堂效率。
2.2對課程內(nèi)容進(jìn)行取舍參照新教學(xué)大綱,結(jié)合我院實(shí)際編寫了新的教學(xué)大綱,結(jié)合專業(yè)特點(diǎn),補(bǔ)充新內(nèi)容。在《儀器分析》中,介紹了現(xiàn)代分析儀器的原理和應(yīng)用,如原子吸收分光光度計,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?!秲x器分析》課程是一門應(yīng)用型的學(xué)科,和無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)這些基礎(chǔ)學(xué)科不同,處理一些簡單的問題用公式解決外,大部分的內(nèi)容都是對實(shí)際樣品的簡化處理,忽略次要因素,抓住主要因素,在此基礎(chǔ)上建立分析模型,以解決問題。從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確性與經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一。解決內(nèi)容多課時少的矛盾,并且保證教學(xué)質(zhì)量有效方法之一,就是需要根據(jù)授課對象的專業(yè)不同,對教材的內(nèi)容進(jìn)行取舍,重點(diǎn)講解專業(yè)所需的實(shí)驗(yàn)儀器及分析方法,對其它進(jìn)行略講。
[中圖分類號]G642.423 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1005-4634(2012)02-0085-03
0 引言
儀器分析課程涉及內(nèi)容廣泛,較為抽象,難于理解,是化學(xué)類學(xué)科中難度較大的一門學(xué)科。而儀器分析實(shí)驗(yàn)是儀器分析課程中非常重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),其目的是使學(xué)生進(jìn)一步理解各種分析方法所依據(jù)的原理、技術(shù)特點(diǎn)及操作要領(lǐng),學(xué)會一些常規(guī)分析儀器的使用方法,掌握運(yùn)用儀器對實(shí)際物質(zhì)進(jìn)行分析分離的基本思路。通過本門實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握所用儀器的結(jié)構(gòu)和各主要部件的基本功能,理解和掌握相關(guān)儀器的實(shí)驗(yàn)技術(shù)、方法,增強(qiáng)學(xué)生獨(dú)立操作該類儀器進(jìn)行科學(xué)研究的能力,培養(yǎng)學(xué)生使用分析儀器正確地獲取精密實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),進(jìn)而對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)處理得出有價值信息的能力,在獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的過程中也培養(yǎng)了良好的科學(xué)作風(fēng)和獨(dú)立從事科學(xué)實(shí)踐的能力,是學(xué)生未來走向社會獨(dú)立進(jìn)行科學(xué)實(shí)踐的預(yù)演。
隨著我國高等教育體制改革不斷深入,培養(yǎng)高素質(zhì)、高質(zhì)量的專業(yè)人才成為新世紀(jì)對大學(xué)生提出的更高要求。面臨時代挑戰(zhàn),儀器分析實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置更要著眼于提高當(dāng)代大學(xué)生的綜合素質(zhì),培養(yǎng)全面發(fā)展的優(yōu)秀人才。因此高校都在積極全面地推進(jìn)儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,不斷調(diào)整儀器分析實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置,最有效的培養(yǎng)適應(yīng)時展的應(yīng)用型人才。本文采用網(wǎng)絡(luò)調(diào)查和部分高校實(shí)地調(diào)研的方法,對全國30所985重點(diǎn)高校儀器分析實(shí)驗(yàn)課程的開設(shè)情況進(jìn)行調(diào)查,探討儀器分析實(shí)驗(yàn)課程的發(fā)展趨勢,以期能為一般普通高校提供借鑒。
1 儀器分析實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置情況調(diào)查
儀器分析實(shí)驗(yàn),是在學(xué)生學(xué)習(xí)掌握儀器分析課程的基本原理之后,將儀器分析理論與操作應(yīng)用技能融合在一起的一門獨(dú)立開設(shè)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要包括光譜分析法、電分析化學(xué)方法、分離方法等方面的儀器分析實(shí)驗(yàn),下面分別對各部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置狀況進(jìn)行調(diào)查分析。
1.1 光譜分析方法實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置情況
光譜分析法是基于檢測能量(電磁輻射)作用于待測物質(zhì)后產(chǎn)生的輻射信號或所引起變化的分析方法,也就是利用特征光譜研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)或測定化學(xué)成分的方法,包括紅外、熒光、紫外分光光度法、原子吸收光譜法、原子發(fā)射光譜法、核磁共振波譜法、質(zhì)譜法等。隨著光學(xué)分析儀器的不斷發(fā)展,在應(yīng)用方面發(fā)揮越來越大的作用,因此光譜分析法在理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中占有較大比例。在所調(diào)查的重點(diǎn)高校中,光譜分析法實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置基本都在4個以上(見表1),而且紫外分光光度法、熒光分光光度法、原子吸收光譜法、紅外分光光度法都是必做的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。比如廈門大學(xué)、山東大學(xué)、四川大學(xué)等院校分別對紫外分光光度法開設(shè)了兩個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,中山大學(xué)對原子吸收光譜法開設(shè)了兩個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,實(shí)驗(yàn)中還要求學(xué)生掌握最佳條件的選擇方法等。而中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)在分別開設(shè)了紫外、熒光分光光度法的同時,還增加了綜合性實(shí)驗(yàn)如《芳香類化合物的紫外與熒光光譜比較分析》,對兩種分析方法進(jìn)行分析比較,使學(xué)生得到更深入和全面的鍛煉。在紅外光譜分析法實(shí)驗(yàn)中,山東大學(xué)、武漢大學(xué)、廈門大學(xué)、上海交通大學(xué)等院校分別對液體和固體樣品進(jìn)行了紅外光譜測試實(shí)驗(yàn),拓寬了學(xué)生視野。光譜分析法中核磁共振波譜法和質(zhì)譜法,因受到儀器操作復(fù)雜和實(shí)驗(yàn)環(huán)境的限制,開設(shè)的學(xué)校較少,只占到所調(diào)查985重點(diǎn)高校的五分之一。
1.2 電分析化學(xué)方法實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置情況
電分析化學(xué)是分析化學(xué)的一個重要分支,它是根據(jù)溶液或其它介質(zhì)中物質(zhì)的電化學(xué)性質(zhì)及其變化規(guī)律來進(jìn)行分析的一種方法,它把測定的對象構(gòu)成一個化學(xué)電池的組成部分,通過測量電池的某些物理量,如電位、電流、電導(dǎo)或電量等,求得物質(zhì)的含量或測定物質(zhì)的電化學(xué)性質(zhì)。根據(jù)不同的測量方法可以分為電導(dǎo)分析法、電位分析法、電解分析法、庫侖分析法、極譜法和伏安法。電化學(xué)方法因其分析速度快、靈敏度高、測量范圍寬,而且儀器設(shè)備較簡單、經(jīng)濟(jì),儀器的調(diào)試和操作都較簡便,容易實(shí)現(xiàn)自動化,所以高校對電化學(xué)設(shè)備的配置較為齊全,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基本上在電導(dǎo)分析法、電位分析法、電解分析法、庫侖分析法、極譜法和伏安法中選擇三種進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)(見表2)。
1.3 分離方法實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置情況
化學(xué)分離是指試樣在進(jìn)行測定(或檢出)以前,常常需要使待測(或檢出)物質(zhì)與干擾物質(zhì)彼此分離。在儀器分析理論教學(xué)中主要學(xué)習(xí)了色譜分離技術(shù),利用欲分離的各組分在體系中兩相的分配有差異(即分配系數(shù)或吸附等溫線不同),當(dāng)兩相作相對運(yùn)動時,這些組分隨著移動,可反復(fù)進(jìn)行多次的分配,組分的分配系數(shù)雖然只有微小差異,但在移動速度上卻有頗大的差別,于是這些組分得到分離。色譜法兩相中,一個相是固定不動的,稱為固定相;另一相是移動著的,稱為流動相。根據(jù)流動相和固定相的不同,分為氣相色譜法和液相色譜法。該法通常處理量較少,故很適合于作微量組分的分析分離。通過對30所985重點(diǎn)院校調(diào)查(見表3),可以看出這些院校均對氣相色譜法和液相色譜法開設(shè)了實(shí)驗(yàn),而且山東大學(xué)、廈門大學(xué)等對氣相色譜法開設(shè)了兩個實(shí)驗(yàn),其中有8所高校還開設(shè)了綜合性實(shí)驗(yàn),比如氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用法或液相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用法,占所調(diào)查高校比例的26,7%。但高校中開設(shè)毛細(xì)管氣相色譜實(shí)驗(yàn)的并不多,僅僅包括北京大學(xué)、山東大學(xué)、武漢大學(xué)在內(nèi)的3所高校,只占所調(diào)查高校比例的10%。因受到實(shí)驗(yàn)環(huán)境、設(shè)備等條件的限制,其它的分離方法如毛細(xì)管電泳、毛細(xì)管電色譜法、超臨界流體色譜法和超臨界流體萃取法等在所調(diào)查高校中基本沒有開設(shè)。
1.4 其它分析技術(shù)的開設(shè)情況
其它的一些分析技術(shù)比如熱重法、差熱分析、差示掃描量熱法、流動注射分析法、X-射線衍射分析法等,在所調(diào)查的全國30所985重點(diǎn)高校中,開設(shè)這些實(shí)驗(yàn)課程的寥寥無幾,僅僅發(fā)現(xiàn)四川大學(xué)和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)開設(shè)了《CaC2O4?H2O的差熱分析和熱重分析》實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,廈門大學(xué)開設(shè)了X-射線衍射分析法定性分析實(shí)驗(yàn),其中包括等軸晶系試樣單胞常數(shù)、晶面指數(shù)、點(diǎn)陣類型的測定等。
2 調(diào)查結(jié)果分析
2.1 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和實(shí)驗(yàn)教材
隨著國家科教興國戰(zhàn)略的實(shí)施,我國高等教育事業(yè)得到了迅速發(fā)展,各高校為了提高辦學(xué)水平和增強(qiáng)競爭力,購置了很多大型儀器設(shè)備,極大地改善了高校的辦學(xué)條件,為從事高水平的科學(xué)研究及培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新型人才創(chuàng)造了有利條件。于是先
進(jìn)的分析儀器逐漸取代了老儀器,并隨著計算機(jī)軟件突飛猛進(jìn)的發(fā)展及其在儀器分析中的廣泛應(yīng)用,使得儀器的性能大幅度提高,也因此建立了表征測量的新方法、新技術(shù),并開拓了新領(lǐng)域,于是現(xiàn)有的儀器分析教材內(nèi)容落后于新儀器發(fā)展的現(xiàn)象更為顯著。一方面要求高校管理者要與時俱進(jìn),開闊視野,勇于創(chuàng)新,加大發(fā)展步伐,及時引進(jìn)先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和及時更新實(shí)驗(yàn)儀器中的計算機(jī)軟件系統(tǒng);另一方面也要及時更新儀器分析教材內(nèi)容,使得儀器更新發(fā)展和教材內(nèi)容趨于同步。同時也因儀器分析實(shí)驗(yàn)教材通用性不強(qiáng),不同院校擁有的儀器設(shè)備的種類、型號和數(shù)量參差不齊,因此開設(shè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)個數(shù)、實(shí)驗(yàn)要求也不盡相同,在借鑒其他高校成功經(jīng)驗(yàn)的同時,更重要的是能夠探索出一種適合本校具體情況、易于實(shí)施、具有可操作性的方案,從而更有效的培養(yǎng)出高素質(zhì)、高質(zhì)量的專業(yè)人才。
2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
研究型和應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)在高校儀器分析實(shí)驗(yàn)課程中的主導(dǎo)地位日益顯現(xiàn)。傳統(tǒng)的儀器分析實(shí)驗(yàn)所設(shè)立的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基本為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),雖然實(shí)驗(yàn)方法成熟,但實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊,與現(xiàn)實(shí)生活和實(shí)際生產(chǎn)關(guān)系不大,這些內(nèi)容已不能適應(yīng)當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人才培養(yǎng)的要求。而且實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一,驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)較多,缺少培養(yǎng)學(xué)生將理論知識應(yīng)用于實(shí)踐、解決實(shí)際問題的能力。當(dāng)中所涉及的大型貴重儀器實(shí)驗(yàn),或是演示實(shí)驗(yàn),或是學(xué)生短時間操作,不能適應(yīng)科技發(fā)展的需要,不能達(dá)到提高學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。在所調(diào)查的985重點(diǎn)高校中,可以顯著的看到這方面的改進(jìn)和提高,研究型和應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)比例明顯加大,而且實(shí)驗(yàn)過程趨于完整合理,有別于傳統(tǒng)的使用現(xiàn)有的藥品試劑。比如在分離方法實(shí)驗(yàn)中,四川大學(xué)、北京師范大學(xué)、中山大學(xué)等開設(shè)的APC藥片中各組分(阿司匹林、咖啡因和非那西丁)的測定實(shí)驗(yàn),就增加了一些實(shí)際樣品(藥品)的前處理過程,使得整個實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用性和科學(xué)性得以提升。但也存在不足的地方,比如還可以緊密結(jié)合現(xiàn)實(shí)生活中所遇到的一些熱點(diǎn)問題,如奶粉中三聚氰胺的檢測,蔬菜中農(nóng)藥殘留的檢測及中草藥成分的測定等實(shí)用性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,幫助學(xué)生認(rèn)識到儀器分析在現(xiàn)實(shí)生活中的地位和作用,意識到某些分析方法的作用和重要性,從而激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲。同時使得儀器分析實(shí)驗(yàn)更加貼近社會和生活,更能調(diào)動學(xué)生的積極性,最有效的培養(yǎng)適應(yīng)時展的研究型、應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才。
2.3 實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)策略
注重構(gòu)建學(xué)生從事科研工作的基本思想和方法。在儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,教師既需要把理論課上講述的有關(guān)儀器分析方法的基本原理和基礎(chǔ)知識與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合起來,又需要把實(shí)驗(yàn)中所要應(yīng)用的儀器操作的基本技能教授給學(xué)生,同時也通過整個實(shí)驗(yàn)過程,啟發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思維和創(chuàng)造能力,塑造和發(fā)展學(xué)生的科研思想和方法,真正做到授之以漁,為學(xué)生今后在從事教學(xué)、科研、分析檢測等工作方面奠定一定的基礎(chǔ)。
2.4 實(shí)驗(yàn)考核體系
儀器分析實(shí)驗(yàn)課程是化學(xué)類及相關(guān)專業(yè)開設(shè)的主要基礎(chǔ)課程之一,課程內(nèi)容主要包括電化學(xué)分析法、紫外可見吸收光譜法、紅外吸收光譜法、色譜法、原子吸收光譜法、熒光光譜法等模塊。通過這門課程的學(xué)習(xí),學(xué)生可以加深對有關(guān)儀器分析方法基本原理的理解,掌握儀器的基本結(jié)構(gòu)及使用方法,合理選擇實(shí)驗(yàn)條件,正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)及未來職業(yè)崗位的勝任奠定一定基礎(chǔ)。
1儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的主要問題
1.1硬件資源不足,學(xué)生缺乏實(shí)操訓(xùn)練
儀器分析實(shí)驗(yàn)所用大型儀器每臺價格少則幾千元,多則幾萬元,甚至幾十萬元。許多院校受到資金和場地的限制,無法配置課程所需的全部設(shè)備,或者僅有1~2臺面向全體師生。因此,硬件資源的不足,導(dǎo)致儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)不能像基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)菢樱捎锚?dú)立操作的方式,讓每位學(xué)生都參與實(shí)驗(yàn),只能靠教師演示或讓學(xué)生做些輔的操作來完成教學(xué)任務(wù)。例如:在紅外光譜實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生可以進(jìn)行的操作大多是固體樣品的壓片;在液相色譜實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生的主要任務(wù)是配置溶液、用超聲除去氣體、用微孔濾膜過濾等。而儀器參數(shù)的設(shè)置、進(jìn)樣等涉及儀器操作的部分大多由教師演示,學(xué)生則少有動手操作儀器的機(jī)會。
1.2精密儀器的特殊性使學(xué)生使用受到限制
精密儀器的操作技術(shù)要求高,使用人員只有在熟悉儀器性能和熟練掌握操作規(guī)程的前提下,才能進(jìn)行實(shí)際操作。一旦使用不當(dāng),不僅會造成儀器損壞,而且相對高昂的維護(hù)費(fèi)用和相對較長的維護(hù)時間會給日常教學(xué)帶來嚴(yán)重影響。因此,在儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,通常采用大循環(huán)方式組織教學(xué)。大多數(shù)任課教師為了保證設(shè)備處于良好的運(yùn)行狀態(tài),避免或減少故障的發(fā)生,在課上只是親自演示,不允許學(xué)生隨意開啟、關(guān)閉儀器,隨意旋轉(zhuǎn)儀器按鈕,隨意改變儀器工作參數(shù)。在這種情況下,學(xué)生只能走馬觀花地看演示,達(dá)不到理想的學(xué)習(xí)效果。
1.3注重培養(yǎng)操作能力,忽視介紹內(nèi)部結(jié)構(gòu)
儀器分析實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)為掌握實(shí)驗(yàn)原理,了解儀器構(gòu)造、各部分功能,以及儀器的使用、維護(hù)和保養(yǎng)。多數(shù)學(xué)校在現(xiàn)有條件下,收獲較為理想的教學(xué)效果也只是學(xué)生能在課程結(jié)束后掌握機(jī)械操作儀器的方法,而學(xué)生對儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理卻了解甚少,也不懂常規(guī)維護(hù)和保養(yǎng),能力自然不能得到充分鍛煉。這對日后工作幫助顯然不夠,難以滿足職業(yè)教育技能型人才培養(yǎng)的實(shí)際需求。
1.4輔助教學(xué)手段針對性不強(qiáng)
隨著信息化時代的來臨,在硬件資源不足的情況下,教師可以借助互聯(lián)網(wǎng)上的教學(xué)視頻來進(jìn)行輔助教學(xué),對學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)原理、儀器構(gòu)造也能起到一定效果。但由于儀器設(shè)備型號不同,軟件、硬件操作規(guī)程差別較大,學(xué)生觀看互聯(lián)網(wǎng)上的視頻后,面對本校的實(shí)驗(yàn)設(shè)備可能還是無從下手。例如:利用百度搜索到的紫外可見分光光度計的教學(xué)視頻多為721、722、752、UV756MC型號;氣相色譜儀教學(xué)視頻主要是GC120M、AGILENT6890N型;而液相色譜儀、原子吸收分光光度計、原子熒光光度計、氣質(zhì)聯(lián)用儀等儀器的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源十分有限。針對以上問題,根據(jù)實(shí)際條件,選擇、開發(fā)適合本校的輔助教學(xué)手段,用來彌補(bǔ)教學(xué)資源的不足,不失為一條可行之路。
2輔助教學(xué)手段在儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用
2.1將仿真技術(shù)引入教學(xué)
分析儀器仿真技術(shù)是利用計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、仿真技術(shù)和信息技術(shù),在計算機(jī)上建立一套與真實(shí)分析儀器完全相同的虛擬分析系統(tǒng)[1]。它能夠借助圖像、動畫來描述設(shè)備的特性,顯示實(shí)體的真實(shí)動作,模仿真實(shí)操作過程。國內(nèi)大型分析儀器仿真技術(shù)現(xiàn)已成熟,以由北京東方仿真軟件技術(shù)有限公司開發(fā)的大型分析儀器仿真操作系統(tǒng)系列軟件為例,它涵蓋紫外分光計、紅外分光計、氣相色譜裝置、原子吸收光譜、高效液相色譜、色質(zhì)聯(lián)用分析儀仿真等內(nèi)容。該系統(tǒng)采用計算機(jī)虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行開發(fā)。軟件具備機(jī)理模型,虛擬場景逼真度高,且以真實(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫作為支撐,能夠自動模擬相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,得到與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相似的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。操作方式靈活真實(shí),仿真操作過程與真實(shí)儀器操作過程極其相似。學(xué)生可以通過仿真技術(shù)在計算機(jī)上建立的虛擬實(shí)驗(yàn)操作平臺,完成對昂貴分析儀器設(shè)備的模擬操作,就如同在真實(shí)的分析儀器上操作。它不僅能夠滿足日常訓(xùn)練、常規(guī)考核以及技能大賽等需求,也為剖析儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、原理提供極大方便。仿真實(shí)訓(xùn)室的建立可利用校內(nèi)現(xiàn)有計算機(jī)機(jī)房進(jìn)行擴(kuò)充,購買相應(yīng)操作軟件。這與添置設(shè)備相比,仿真技術(shù)投入少、消耗低、使用周期長、維護(hù)方便。大型分析儀器仿真軟件的引入,與傳統(tǒng)的教學(xué)方式相比,不僅能滿足設(shè)備數(shù)量與學(xué)生數(shù)量之間巨大差距的矛盾,彌補(bǔ)辦學(xué)硬件資源的不足,還可對設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)原理等相關(guān)知識進(jìn)行形象剖析和立體化講解。仿真儀器的反復(fù)操作不僅不會增加實(shí)驗(yàn)成本,遇到操作不當(dāng)、參數(shù)設(shè)置不正確時,也不會損壞儀器、出現(xiàn)安全問題,能夠幫助學(xué)生盡快、全面掌握儀器設(shè)備的操作技能。
2.2合理運(yùn)用微課
針對儀器分析實(shí)驗(yàn)硬件資源不足的問題,如何把有限的實(shí)訓(xùn)資源整合到傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境里來,使其最大限度地發(fā)揮作用,需要教師認(rèn)真對待。從技術(shù)角度來看,微課這種靈活、主題突出的新型教學(xué)模式就是一個有效的方法。微課是以教學(xué)視頻為主要載體,反映教師在教學(xué)活動過程中針對某個知識點(diǎn)或教學(xué)環(huán)節(jié)開展教與學(xué)的各種教學(xué)資源有機(jī)組合。開發(fā)儀器分析實(shí)驗(yàn)相關(guān)微課,借助網(wǎng)絡(luò)與視頻技術(shù),通過視頻、圖片、PPT等形式,可形象直觀地將實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目操作技能視覺化,供學(xué)生反復(fù)觀看,更有利于學(xué)生理解與掌握專業(yè)技能[2]。它還能將課堂教學(xué)延伸到課外,學(xué)生能夠在課前、課后利用電子設(shè)備瀏覽實(shí)訓(xùn)課教學(xué)內(nèi)容,有針對性地學(xué)習(xí)。教學(xué)視頻是微課的核心組成部分,時長一般在5~8分鐘,主題突出,經(jīng)過后期制作的視頻及配套輔助資源的總?cè)萘恳话銥閹资鬃止?jié),視頻格式須是支持網(wǎng)絡(luò)在線播放的流媒體格式(如rm,wmv,flv)等[3]。儀器分析實(shí)驗(yàn)的微課制作可采用“錄像法”,把儀器部件、旋鈕、操作方法、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容完整地展現(xiàn)出來。如對紅外光譜實(shí)驗(yàn)中固體樣品的壓片過程、分光光度計的使用,均可全程錄制。而對于大型設(shè)備,如氣相色譜、高效液相色譜、原子吸收分光光度計等,一次完整的實(shí)驗(yàn)耗時較長,微課的制作可按動作節(jié)點(diǎn)把操作步驟碎片化成不同單元,針對碎片化后的知識點(diǎn)進(jìn)行錄制。步驟要連貫,不能輕易跳過。視頻的后期制作中,加入關(guān)鍵詞,以字幕的形式補(bǔ)充其不宜講清楚的部分。以G5氣相色譜儀的操作為例,可碎片化成以下幾部分錄制:一是儀器構(gòu)造,主要介紹氣路控制系統(tǒng)、儀器控制面板、進(jìn)樣器、色譜柱箱、檢測器(包括控制電路)等;二是開機(jī)方法,介紹開機(jī)操作順序及載氣流量的調(diào)節(jié);三是樣品測定,主要介紹主菜單功能,設(shè)置溫度、橋電流的方法,由于升溫時間較長,過程省略;四是取樣進(jìn)樣的操作;五是關(guān)機(jī)方法,介紹怎樣返回至主菜單,設(shè)置橋電流,怎樣關(guān)恒流源降溫,最后關(guān)主機(jī);六是軟件操作部分,可使用“Camtasia”錄屏軟件,將軟件操作過程完整錄制下來。儀器操作的錄制過程,既要有設(shè)備的整體畫面,又要注重細(xì)節(jié),讓學(xué)生能夠在整套設(shè)備中準(zhǔn)確找到相關(guān)按鍵或旋鈕,同時又能看清操作方法。
2.3建設(shè)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺
《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》中提出,要“加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源體系建設(shè),開發(fā)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)課程,創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式”。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺是實(shí)現(xiàn)教育教學(xué)方法創(chuàng)新,促進(jìn)優(yōu)質(zhì)教育資源普及共享的重要途徑和基礎(chǔ)保障[4]。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)支持平臺是指建立在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)之上,為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)提供全面支持服務(wù)的軟件系統(tǒng)的總稱,包括支持網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的硬件設(shè)施和支持網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的軟件系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺主要有點(diǎn)播式教學(xué)平臺和互動式網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。點(diǎn)播式教學(xué)平臺能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)資源的快速傳遞,學(xué)生可以隨時點(diǎn)播音頻、視頻課件,查閱電子教案等教學(xué)內(nèi)容。而互動式教學(xué)平臺可使師生通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交流,教師也可利用教學(xué)平臺對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行跟蹤,并根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況有選擇性地課程內(nèi)容。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺建設(shè)包括硬件建設(shè)和軟件建設(shè)。硬件設(shè)施主要有全方位的校園寬帶網(wǎng)、功能完善的網(wǎng)絡(luò)多媒體教室、服務(wù)器、多媒體教學(xué)材料和軟件的存儲設(shè)備。軟件方面主要是教學(xué)系統(tǒng)平臺。教師可將儀器分析課程的課件、教案、專業(yè)資料、儀器使用的微課程上傳至平臺,供學(xué)生自主學(xué)習(xí)。學(xué)生可先通過網(wǎng)絡(luò)平臺觀看儀器操作的微課程,熟悉儀器結(jié)構(gòu)和操作要領(lǐng),然后上機(jī)操作,這使得教學(xué)更具有針對性。目前國內(nèi)許多院?;蚬狙兄坪烷_發(fā)了適合自身需要的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺產(chǎn)品,如北京師范大學(xué)研制的Vcalss、上海交通大學(xué)的Answer教學(xué)系統(tǒng)平臺,都可以引進(jìn)使用。
2.4其他輔助手段的使用
根據(jù)儀器分析實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn),教師也可選擇簡單易行的輔助手段,如:制作大型儀器操作流程圖,并將其打印、壓膜塑封后放在儀器旁邊,學(xué)生在使用之前需仔細(xì)閱讀,按照說明進(jìn)行操作;針對現(xiàn)在高校大學(xué)生幾乎都有智能手機(jī)的現(xiàn)狀,在沒有網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的情況下,教師也可將微課、視頻通過微信發(fā)送給學(xué)生;也可通過易企秀軟件,生成二維碼,學(xué)生通過掃描二維碼的方式在課后觀看相關(guān)教學(xué)視頻進(jìn)行自學(xué)等。
3結(jié)束語
儀器分析實(shí)驗(yàn)課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,對分析儀器的需求較高。在教學(xué)資源有限的情況下,我們應(yīng)當(dāng)積極探索輔助教學(xué)手段的運(yùn)用,幫助學(xué)生深入、直觀地理解和掌握所學(xué)知識,提高動手能力和獨(dú)立操作能力,為學(xué)生獨(dú)立調(diào)試、使用儀器打下良好基礎(chǔ),從而達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。
作者:柳意 單位:錦州師范高等??茖W(xué)校
參考文獻(xiàn):
[1]田文德,丁輝,姚飛.分析儀器的計算機(jī)仿真[J].現(xiàn)代科學(xué)儀器,2001(3):41-49.
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A?搖 文章編號:1674-9324(2012)03-0233-02
隨著對生物產(chǎn)制品及食品質(zhì)量與安全日益重視,《儀器分析》是當(dāng)下多數(shù)生命科學(xué)學(xué)院相對重視的課程,作為實(shí)驗(yàn)性的課程,實(shí)驗(yàn)教學(xué)是其重要的組成部分,實(shí)驗(yàn)教學(xué)對于促進(jìn)理論知識的理解運(yùn)用,保證整體教學(xué)水平起著重要的作用。[1]以本校生命科學(xué)學(xué)院專業(yè)組成為例,含生物工程、生物技術(shù)、食品質(zhì)量與安全和藥學(xué)四專業(yè),《儀器分析》均是重要的專業(yè)基礎(chǔ)平臺課,而鑒于本校與質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門和出入境檢驗(yàn)檢疫局等相關(guān)部門有著非常密切的聯(lián)系,在如何向有關(guān)部門輸送和培養(yǎng)專業(yè)技能人才的問題上,有關(guān)人士一致認(rèn)為《儀器分析》課程應(yīng)該作為重點(diǎn)改革和實(shí)踐的課程,本文就以苯甲酸的紅外光譜實(shí)驗(yàn)為例,淺談一下本院關(guān)于《儀器分析》課程的實(shí)踐改革。
一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計與內(nèi)容
紅外光譜實(shí)驗(yàn)是屬于《儀器分析》課程中“吸收光譜”的教學(xué)內(nèi)容,與“吸收光譜”法-紫外可見吸收光譜不同,后者廣泛應(yīng)用在其它課程如《有機(jī)化學(xué)》《食品檢測技術(shù)》等,本文不再贅述。紅外光譜分析是有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)定性的重要工具之一,該實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)計主要包括理論課程準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)進(jìn)行及實(shí)驗(yàn)后的數(shù)據(jù)整理等四個方面。①理論課程的準(zhǔn)備。紅外光譜在課程中的位置是在紫外光譜之后,通過介紹其與紫外光譜的區(qū)別和聯(lián)系,讓同學(xué)們知道二者的異同點(diǎn),由于要為實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)做準(zhǔn)備,故在理論課程中除了進(jìn)行紅外光譜基礎(chǔ)知識的介紹,更重要的對紅外光譜中重要的基頻吸收峰進(jìn)行詳細(xì)的歸屬和解析,并要和相應(yīng)的有機(jī)化合物進(jìn)行反復(fù)的講解,如苯甲酸中重要的基頻吸收峰有羰基(C=O,νs1700cm-1附近強(qiáng)蜂)、羥基(O-H,νs3300cm-1附近強(qiáng)峰)、苯環(huán)的碳碳雙鍵(C=C,s1400-1600cm-1附近2-4個中強(qiáng)吸收峰)以及指紋區(qū)的苯環(huán)單取代峰(vs700cm-1附近兩個中等強(qiáng)度吸收峰)。②實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備。掌握理論知識以后,將集中給學(xué)生觀看紅外光譜的儀器操作視頻,重點(diǎn)給學(xué)生講述實(shí)驗(yàn)過程中的知識點(diǎn)和要點(diǎn),如苯甲酸的紅外光譜是基于固體樣品的分析,故包括固體樣品研磨所需的器具-瑪瑙研缽;固體壓片所需的儀器-壓片機(jī)以相應(yīng)的壓模;最后介紹紅外光譜儀的結(jié)構(gòu)和大致的操作步驟。在該環(huán)節(jié)中不僅要在課堂上給同學(xué)們做逐一講解,還要求他們在課下利用“網(wǎng)絡(luò)課程平臺”中的視頻資源,反復(fù)觀看和熟悉,為進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室實(shí)際操作提供必要的準(zhǔn)備。③實(shí)驗(yàn)進(jìn)行。紅外光譜儀屬于價值較為昂貴的儀器之一,本實(shí)驗(yàn)采用的日本原裝進(jìn)口島津IR-Prestige-21型傅立葉變換紅外光譜儀(FT-IR),整機(jī)價格達(dá)到近20萬元人民幣,而壓片機(jī)也高達(dá)2萬余元。所以在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行前要給學(xué)生普及安全知識,一定要珍惜儀器資源,特別是價值不菲的進(jìn)口大型分析儀器更是如此。本環(huán)節(jié)主要包括兩個步驟:第一步壓片環(huán)節(jié)。教師將利用瑪瑙研缽、壓片機(jī)等設(shè)備現(xiàn)場示范苯甲酸的壓片,并逐一講解壓片時注意的事項(xiàng)。示范完畢后,讓學(xué)生以3人為一小組進(jìn)行逐一壓片,全部完成后,按照次序依次進(jìn)行FT-IR樣品掃描。第二步掃描環(huán)節(jié)。首先介紹FT-IR儀器的基本結(jié)構(gòu)和操作方法,然后對壓制的片子進(jìn)行掃描,并對掃描得到的IR圖譜與標(biāo)準(zhǔn)圖譜庫進(jìn)行搜索和比對,并記錄得分。④實(shí)驗(yàn)后的數(shù)據(jù)整理。將實(shí)驗(yàn)獲得的苯甲酸紅外光譜圖整理后進(jìn)行“網(wǎng)絡(luò)課程”的上傳和展示,并完成書面形式的實(shí)驗(yàn)報告以便歸檔。報告整理包括圖譜的重要吸收峰歸屬和得分情況,教師將根據(jù)紅外圖譜吸收峰的明晰程度及得分情況進(jìn)行分級,并選取結(jié)果良好的小組進(jìn)行討論和分析,以對紅外光譜理論和實(shí)踐能夠得到更好的聯(lián)系。
二、實(shí)驗(yàn)效果與反響
《儀器分析》與其它課程不同,依托的是價值昂貴的大型分析儀器,多年以來,大型分析儀器的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大都采用“演示法”,教師提前做好實(shí)驗(yàn)設(shè)計和實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作,從實(shí)驗(yàn)原理、步驟到注意事項(xiàng)、甚至實(shí)驗(yàn)結(jié)果都面面俱到地講解。[2]因?yàn)閮?nèi)容量太大,基礎(chǔ)知識難懂,且學(xué)生預(yù)習(xí)不認(rèn)真或不預(yù)習(xí),上課積極性較差,很難記住教師“苦口婆心”講的內(nèi)容,所以部分學(xué)生不可能在頭腦里形成完整的分析流程和實(shí)驗(yàn)思路,未能收到令人滿意的教學(xué)效果。而在利用壓片法繪制苯甲酸的紅外光譜實(shí)驗(yàn)課程中,根據(jù)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn),利用理論課、實(shí)驗(yàn)課前、課中和課后等多方面的交叉實(shí)踐,指引學(xué)生將紅外吸收光譜的理論知識體系熟練地應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果的分析報告中,此外,利用網(wǎng)絡(luò)課程平臺,積極地與學(xué)生互動,調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,取得較好的效果,這是由于一方面學(xué)生有機(jī)會親自動手操作紅外樣品制備中的壓片機(jī)和傅立葉變換紅外光譜儀,所以同學(xué)們幾乎個個都熱情高漲。另一方面同學(xué)們用親手壓的苯甲酸薄片,掃描得出相應(yīng)的圖譜,再根據(jù)圖譜情況判斷壓制的片子是否最佳。整個過程都由學(xué)生獨(dú)立完成,既培養(yǎng)動手操作能力,也培養(yǎng)了獨(dú)立思考和信息處理的能力。
利用壓片法掃描苯甲酸的紅外吸收光譜圖是本學(xué)院《儀器分析》實(shí)驗(yàn)課程中實(shí)踐性和特征性最強(qiáng)的一次代表性的實(shí)驗(yàn)課程,并作為我院“食品與質(zhì)量安全教育部示范中心”網(wǎng)絡(luò)課程展示的甄選課程,雖取得了一定的優(yōu)良效果,但還是有不足之處:①紅外光譜樣品的制備包括多種手段,除了壓片法外還有液膜法、薄膜法等,由于時間和空間有限,不能集中設(shè)計實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié);②亦作為整個《儀器分析》課程的薄弱環(huán)節(jié),相應(yīng)的大型儀器分析設(shè)備和實(shí)驗(yàn)室教師太少,遠(yuǎn)不能滿足日益增長的本科生數(shù)量對本課程的教學(xué)要求。總之,《儀器分析》作為實(shí)踐性非常強(qiáng)的一門專業(yè)平臺基礎(chǔ)課,對于提高學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際的能力、動手能力均有重要的促進(jìn)作用,相比較枯燥的理論知識而言,如何科學(xué)和合理設(shè)計實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容和流程,將對提高這門課程的易懂性和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣起到至關(guān)重要的作用。苯甲酸的紅外光譜實(shí)驗(yàn)利用苯甲酸這一物質(zhì)結(jié)構(gòu)簡單、容易辨析、重復(fù)性好的特點(diǎn),是使學(xué)生熟練掌握固體樣品的紅外光譜樣品制備方法的良好對象,本課程也著重發(fā)揮了“網(wǎng)絡(luò)課程”的優(yōu)勢,上傳數(shù)據(jù)不僅使實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到非常好的反饋,也提高了學(xué)生們主動學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造力,對于緩解目前《儀器分析》課程中大型分析儀器匱乏以及師資資源的不足亦有著重要的支持作用。在培養(yǎng)面向21世紀(jì)人才的過程中,不僅要培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)技能,更重要的是培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力、創(chuàng)新精神、求職欲望和團(tuán)隊(duì)合作精神。[3]應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生從學(xué)科交叉中得到創(chuàng)新的啟發(fā),學(xué)習(xí)從龐雜的知識體系中提煉出最有價值信息的能力,使他們能從不同的儀器分析方法中歸納出共性和個性,學(xué)會舉一反三、觸類旁通。
參考文獻(xiàn):
“儀器分析”課程是我校為國家理科基地開設(shè)的主干基礎(chǔ)課之一,是化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)等專業(yè)的一門必修專業(yè)基礎(chǔ)課。自1980年教育部將儀器分析首先列入綜合性大學(xué)化學(xué)專業(yè)的必修基礎(chǔ)課以來,我校從1982年起開始為79級本科生開課。多年來儀器分析課程組認(rèn)真規(guī)劃,深化教學(xué)改革,初步形成了具有自己特色的教學(xué)體系。該課程1999年被教育部批準(zhǔn)列入“國家理科基地名牌課程創(chuàng)建項(xiàng)目”,2006年被教育部評為國家精品課程。
一、實(shí)施系列改革,提高課程質(zhì)量
為了不斷提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,針對培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)模式,圍繞課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段等方面,對“儀器分析”課程進(jìn)行了系列改革。
1.教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)
實(shí)行課程負(fù)責(zé)人制,注重課程負(fù)責(zé)人在實(shí)際教學(xué)工作中的引領(lǐng)和骨干教師的傳幫帶作用,保證青年教師培養(yǎng)工作嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范。秉承“以人為本,教學(xué)第一,治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn),求實(shí)創(chuàng)新”的教學(xué)傳統(tǒng),促進(jìn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu)的完善和水平的提高。課程組現(xiàn)具有年齡、職稱、學(xué)位合理的教學(xué)梯隊(duì),形成了一支朝氣蓬勃奮發(fā)向上的教學(xué)科研創(chuàng)新群體。
2.課程體系和教學(xué)內(nèi)容改革
按照化學(xué)學(xué)科對人才培養(yǎng)的要求,構(gòu)建以一級學(xué)科架構(gòu)的“平臺(公共基礎(chǔ)和學(xué)科基礎(chǔ))+模塊(專業(yè)交叉、專業(yè)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué))+課程群(素質(zhì)教育、學(xué)科前沿和專業(yè)方向)”的課程體系,體現(xiàn)了“寬口徑、大專業(yè)”的通才教育模式,為人才專業(yè)知識掌握、專業(yè)特長培養(yǎng)和個性發(fā)展創(chuàng)造條件。
鄭州大學(xué)是我國第一所省部共建高校,也是河南省唯一的“211工程”重點(diǎn)建設(shè)大學(xué)。我校的化學(xué)專業(yè)也是國家理科基礎(chǔ)科學(xué)研究和教學(xué)人才培養(yǎng)(化學(xué))基地、國家級特色專業(yè)建設(shè)點(diǎn)?;瘜W(xué)專業(yè)按照“理科基礎(chǔ)科學(xué)研究和教學(xué)人才培養(yǎng)基地”的教育模式,培養(yǎng)少而精、高層次的科學(xué)研究與教學(xué)人才。實(shí)行單獨(dú)編班、單獨(dú)上課、動態(tài)管理的滾動競爭機(jī)制,進(jìn)行重點(diǎn)傾斜和培養(yǎng),在推薦免試研究生、提前進(jìn)入碩士研究生階段學(xué)習(xí)方面,享有優(yōu)惠待遇。應(yīng)用化學(xué)專業(yè)則注重培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實(shí),知識面寬,具有系統(tǒng)的化學(xué)基礎(chǔ)理論知識,良好的試驗(yàn)、開發(fā)研究、工藝設(shè)計技能,優(yōu)良的科學(xué)素養(yǎng)和科技、生產(chǎn)管理才能的復(fù)合型人才。
根據(jù)建立的“平臺+模塊+課程群”的課程體系,課程按層次化教學(xué)體系實(shí)施。儀器分析面對化學(xué)類專業(yè)不同類型的班(拔尖創(chuàng)新人才實(shí)驗(yàn)班、理科基地班、應(yīng)化班和六年制本碩連讀班)分別授課;同時,對于非化學(xué)類專業(yè),制訂單獨(dú)的教學(xué)計劃,開設(shè)分析化學(xué)課程(含化學(xué)分析與儀器分析)。
從2008級本科生開始,選拔組建拔尖創(chuàng)新人才實(shí)驗(yàn)班,單獨(dú)編班開課。自2011年開展儀器分析課程的雙語教學(xué)試點(diǎn),啟用被國際著名學(xué)府普遍采用的教材作為基本教材,結(jié)合使用自編的教材,使學(xué)生受教育的層次得到更大的提高。課程采用全英文課件授課,教學(xué)語言根據(jù)課程難易和學(xué)生理解程度中英文并行。實(shí)驗(yàn)班同學(xué)具有良好的基礎(chǔ)知識和學(xué)習(xí)熱情,雙語教學(xué)的開展為發(fā)掘他們的學(xué)習(xí)潛能提供了較好的發(fā)展渠道。2011年又新增開設(shè)學(xué)科前沿課程群的“今日化學(xué)III”(物理化學(xué)和分析化學(xué)學(xué)科方向內(nèi)容),講授學(xué)科及課程的發(fā)展?fàn)顩r,確保教學(xué)內(nèi)容的前沿性。
3.教學(xué)方法和手段
教學(xué)方法的改進(jìn)根據(jù)課程的總體要求體現(xiàn)在如下幾個環(huán)節(jié):講課、習(xí)題及討論課、專題報告、作業(yè)、課程論文和檢測等。在教學(xué)方法和手段上相互呼應(yīng),多種形式與多種手段配合使用。
分別按照化學(xué)類及近化學(xué)類基本教學(xué)內(nèi)容,講課時在突出基礎(chǔ)的同時,對每一種儀器分析方法的建立和演變過程予以介紹,把儀器分析研究領(lǐng)域的最新研究成果和發(fā)展動向引入授課內(nèi)容,適當(dāng)反映現(xiàn)代進(jìn)展水平;并注意時時傳輸學(xué)習(xí)方法。
要求學(xué)生撰寫課程論文,在學(xué)生熟練掌握基本理論知識的基礎(chǔ)上,通過查閱相關(guān)資料,就自己感興趣的問題給出專題研究結(jié)果。通過撰寫課程論文,使學(xué)生歸納了知識,總結(jié)了概念,學(xué)到了思維的方式,提高了學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立獲取知識的能力,為將來的畢業(yè)論文創(chuàng)作做好準(zhǔn)備,為以后撰寫科研論文打好基礎(chǔ)。對于撰寫課程論文這一教學(xué)改革嘗試,多年來堅(jiān)持至今。同學(xué)們在論文寫作過程中充分發(fā)揮自己的主觀能動性,出現(xiàn)了一批具有一定創(chuàng)新觀點(diǎn)的論文。
安排課堂討論,學(xué)生根據(jù)儀器分析所學(xué)內(nèi)容,結(jié)合相關(guān)課程知識進(jìn)行準(zhǔn)備,以組為單位推選代表在課堂上發(fā)言,教師進(jìn)行針對性講評。通過課堂討論,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,活躍了課堂氣氛,這種方式既鍛煉了學(xué)生的語言組織能力和表達(dá)能力,同時增強(qiáng)了對教學(xué)內(nèi)容的理解,也加強(qiáng)了師生之間的交流。
建立了考核成績綜合評價辦法,各項(xiàng)考核要求均占有一定的成績比例。采取將筆試成績作為一部分,與作業(yè)、課程論文、習(xí)題討論等成績相加,計為課程的總成績??偟乃悸肥窃龃笃綍r學(xué)習(xí)成績評價的比重,將考試尤其是期終考試的要求與平時的學(xué)習(xí)過程結(jié)合起來。該項(xiàng)教學(xué)成果通過省教育廳鑒定,獲得河南省教育科學(xué)管理研究優(yōu)秀成果一等獎,并加以推廣。
4.多媒體課件資源庫建設(shè)和課程網(wǎng)站建設(shè)與維護(hù)
根據(jù)課程特點(diǎn)開發(fā)和應(yīng)用高質(zhì)量的多媒體教學(xué)輔助課件,建設(shè)了網(wǎng)絡(luò)課件資源庫。將課程內(nèi)容采用模塊化的組織方法,以章節(jié)為基本單元,以知識點(diǎn)教學(xué)單元為單位,根據(jù)具體的知識要求以及重點(diǎn)、難點(diǎn),采用文本、聲音、圖像、動畫等多種形式表現(xiàn),提供多層次的學(xué)習(xí)內(nèi)容。媒體素材的建立在使用中經(jīng)過不斷測試、修訂。CAI網(wǎng)絡(luò)版課件可在標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器中運(yùn)行。
同時,我們還建設(shè)了“儀器分析教學(xué)網(wǎng)站”,學(xué)生可利用教學(xué)網(wǎng)站,進(jìn)行課程的預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí),并且還可進(jìn)行在線自我檢測,及時理解和掌握在課堂上所學(xué)內(nèi)容。根據(jù)需要在教學(xué)中合理使用多媒體輔助教學(xué)軟件,滿足課程的教學(xué)需要,在教學(xué)中發(fā)揮了作用。
5.教學(xué)研究
將教學(xué)內(nèi)容改革、教學(xué)方法和手段創(chuàng)新、教材建設(shè)、隊(duì)伍建設(shè)、課件資源庫建設(shè),作為一個綜合系統(tǒng)工程,實(shí)現(xiàn)課程體系的整體優(yōu)化。
事實(shí)上,精品課程建設(shè)本身就是一項(xiàng)重要的研究課題。在儀器分析課程教學(xué)和課程建設(shè)的基礎(chǔ)上,將教學(xué)研究與教學(xué)實(shí)踐相結(jié)合,長期堅(jiān)持進(jìn)行教育教學(xué)研究工作。課程負(fù)責(zé)人參加的由高等學(xué)校化學(xué)教學(xué)研究中心組織的“多功能綜合性高等化學(xué)試題庫的研制和應(yīng)用”,獲國家級教學(xué)成果二等獎。由課程負(fù)責(zé)人參與承擔(dān)的河南省高等教育教學(xué)改革研究重點(diǎn)項(xiàng)目“化學(xué)類專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的研究與實(shí)踐”,獲鄭州大學(xué)教學(xué)成果特等獎和河南省教學(xué)成果一等獎。近年來,課程組還發(fā)表了近20篇教學(xué)研究論文。
6.理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)并重
儀器分析理論課與實(shí)驗(yàn)課各自獨(dú)立開課,又相互緊密配合。利用構(gòu)建的適應(yīng)理、工、醫(yī)等各專業(yè)的化學(xué)教學(xué)大平臺,開設(shè)綜合性、創(chuàng)新性和研究性實(shí)驗(yàn)。設(shè)立了加強(qiáng)基礎(chǔ)、循序漸進(jìn)、突出重點(diǎn)、全面提高的目標(biāo)。
儀器分析實(shí)驗(yàn)分為基礎(chǔ)、提高和設(shè)計三個層次。開始的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)以基本內(nèi)容為主,逐步擴(kuò)大范圍和難度,設(shè)計實(shí)驗(yàn)由學(xué)生獨(dú)立查找資料、設(shè)計方案、選擇儀器來完成。
7.實(shí)行本科教學(xué)導(dǎo)師制
課程組教師積極參加國家理科(化學(xué))基地建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)施,通過國家基金委人才培養(yǎng)基金“科研訓(xùn)練及科研能力提高項(xiàng)目”和“人才培養(yǎng)支撐條件建設(shè)項(xiàng)目”,改善人才培養(yǎng)環(huán)境。
實(shí)行本科教學(xué)導(dǎo)師制,課程主講教師同時任基地班導(dǎo)師。結(jié)合課程教學(xué),讓學(xué)生提前進(jìn)入導(dǎo)師實(shí)驗(yàn)室。廣泛吸收本科生參加項(xiàng)目訓(xùn)練,開展“師-研-本”互動式科研訓(xùn)練模式。鼓勵學(xué)生個性發(fā)展。使學(xué)生了解科學(xué)研究前沿,開闊了視野,提高了學(xué)生的動手和創(chuàng)新思維能力。近年來,課程組指導(dǎo)化學(xué)系本科生參與公開30余篇。
二、課程建設(shè)中有關(guān)問題及思考
課程建設(shè)的重點(diǎn)是內(nèi)涵建設(shè),最終目標(biāo)是打造優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源,全面提高本科教學(xué)質(zhì)量,真正使學(xué)習(xí)者受益。
在開展課程建設(shè)的過程中,要注意處理好傳統(tǒng)與特色、規(guī)范與創(chuàng)新、內(nèi)容與方法、基礎(chǔ)與專業(yè)、教學(xué)與科研、點(diǎn)與面的關(guān)系,切實(shí)認(rèn)識到“質(zhì)量工程”和精品課程建設(shè)對于提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要作用。根據(jù)自身定位與特色,合理規(guī)劃,做好長期建設(shè)的準(zhǔn)備,樹立精品課程資源建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的觀念。
1.探索具有自身特點(diǎn)的人才培養(yǎng)模式
分別按照“研究型”和“應(yīng)用型”的人才培養(yǎng)思路,進(jìn)行因材施教。既要培養(yǎng)少而精高層次的化學(xué)“研究型”人才,又要根據(jù)經(jīng)濟(jì)建設(shè)尤其是中原經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)和社會發(fā)展需要,培養(yǎng)知識面寬、適應(yīng)能力強(qiáng)的“應(yīng)用型”人才。
針對課程內(nèi)容及課程體系改革,綜合協(xié)調(diào)分析化學(xué)學(xué)科建設(shè)與課程建設(shè)、本科生教學(xué)與研究生教學(xué)、教學(xué)與科研的關(guān)系。按照新的人才培養(yǎng)模式組織教學(xué),要更加細(xì)致地修訂教學(xué)內(nèi)容,逐步優(yōu)化。處理好理科基地班、拔尖創(chuàng)新人才實(shí)驗(yàn)班、本碩連讀班和應(yīng)化班的關(guān)系,確定不同的培養(yǎng)重點(diǎn),確立切實(shí)合理的人才培養(yǎng)目標(biāo),進(jìn)一步探索具有特點(diǎn)的人才培養(yǎng)模式。
例如本碩連讀班的培養(yǎng)在一定程度上受基地班推免的影響,據(jù)此,一方面增設(shè)“本碩班”獎學(xué)金;另一方面,使其可自由選擇到基地班或雙語班上課,激勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)、努力成才。不過,由于涉及本科生與研究生的培養(yǎng)銜接問題,仍待進(jìn)一步整合。
2012年年末,舉行了鄭州大學(xué)與中國科學(xué)院合作共建“盧嘉錫化學(xué)菁英班”簽約揭牌儀式。這是貫徹落實(shí)教育部、中科院“科教結(jié)合協(xié)同育人行動計劃”精神,提升我校人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要舉措?!氨R嘉錫化學(xué)菁英班”的設(shè)立,對于探索院、校聯(lián)合培養(yǎng)人才的新模式,提高高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量,帶動高等學(xué)校與科研院所在教育和科研工作方面的相互配合、相互支持、共同發(fā)展,會起到積極作用。這同樣也是需要認(rèn)真研究和解決的新課題。
2.儀器分析計算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)課件的研制和應(yīng)用
計算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)是在20世紀(jì)90年代多媒體技術(shù)興起后迅速發(fā)展起來的。多媒體課件的開發(fā)、研制以及在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上的應(yīng)用,為教學(xué)方法和手段的改革開辟了重要的途徑。但是,課件開發(fā)是一個系統(tǒng)工程,課件資源庫建設(shè)、實(shí)施和維護(hù),需要投入很大的時間和精力。這是一種對教學(xué)內(nèi)容再創(chuàng)造的過程。既需要扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)、豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),又需要具有較好的計算機(jī)技術(shù),更需要付出艱辛的勞動。要進(jìn)一步對網(wǎng)站內(nèi)容、形式補(bǔ)充完善,為廣大師生在獲取網(wǎng)絡(luò)資源的同時提供更加全面的幫助。
3.加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革力度
要創(chuàng)建“一體化、多層次、開放式”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,改革教學(xué)組織形式,加大設(shè)計性和綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的比例。
同時,必須注重科學(xué)研究對人才培養(yǎng)的促進(jìn)作用,適時將科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目。
4.依托專業(yè)建設(shè)平臺
“當(dāng)代分析化學(xué)是一個豐富多彩、內(nèi)容繁多的知識寶庫”。作為專業(yè)的基礎(chǔ)知識支撐,儀器分析、化學(xué)分析的理論和技術(shù)為分析化學(xué)學(xué)科的人才培養(yǎng)打下基礎(chǔ),也為相關(guān)學(xué)科提供了學(xué)科發(fā)展的重要保障。我們要充分利用現(xiàn)有的國家理科基礎(chǔ)科學(xué)研究和教學(xué)人才培養(yǎng)基地、國家精品課程、國家級教學(xué)團(tuán)隊(duì)、國家級高等學(xué)校特色專業(yè)及國家級化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心等平臺,結(jié)合化學(xué)博士后流動站、化學(xué)博士點(diǎn),國家級重點(diǎn)(培育)學(xué)科(有機(jī)化學(xué))和河南省重點(diǎn)學(xué)科(分析化學(xué))建設(shè),培養(yǎng)和造就基礎(chǔ)扎實(shí)、知識面寬、能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高、勇于參與國內(nèi)國際競爭的優(yōu)秀基礎(chǔ)科學(xué)研究與教學(xué)后備人才。
參考文獻(xiàn):
[1] 石杰. 儀器分析(第二版)[M]. 鄭州:鄭州大學(xué)出版社,2003.
[2] 葉能勝,張孝勇,谷學(xué)新. 淺析國內(nèi)外儀器分析教材的選用[A]//第十屆全國大學(xué)化學(xué)教學(xué)研討會論文集[C]. 2009:251-253.
根據(jù)企業(yè)化學(xué)檢驗(yàn)工和分析工工作崗位對儀器分析課程的要求,確定本課程目標(biāo)如下:
(一)知識目標(biāo)1.掌握紫外—可見分光光度法、原子吸收分光光度法、電位分析法、氣相色譜法等方法的基本原理、基本概念;2.掌握紫外—可見分光光度計、原子吸收分光光度計、電位分析儀器、氣相色譜儀等儀器的使用方法;3.掌握常用的儀器分析的定性定量方法;4.了解其他儀器的檢測方法。
(二)能力目標(biāo)1.能夠熟練規(guī)范地操作紫外—可見分光光度計、原子吸收分光光度計、電化學(xué)分析儀器、氣相色譜儀等儀器;2.能夠根據(jù)測定要求選擇適宜的測定手段;3.能夠根據(jù)樣品情況確定測定方法和設(shè)計測定步驟;4.能夠規(guī)范地記錄檢測數(shù)據(jù)、處理檢測數(shù)據(jù)、評價檢測結(jié)果、提交檢測報告。
(三)素質(zhì)目標(biāo)1.培養(yǎng)分析檢驗(yàn)工作人員(如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)過程中所有數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象)基本職業(yè)道德;2.培養(yǎng)學(xué)生的安全意識,建立成本節(jié)約化職業(yè)意識;3.培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作意識、環(huán)境保護(hù)意識;4.培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力,具有初步的科學(xué)研究能力。
二、課程教學(xué)設(shè)計
(一)課程設(shè)計的理念和思路本課程在教學(xué)過程中采用“模塊式教學(xué),項(xiàng)目化場景設(shè)計”的教學(xué)方式。在課程設(shè)計中,理論知識以夠用為度,注重實(shí)際操作能力、技術(shù)應(yīng)用能力、自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力、崗位適應(yīng)能力和綜合職業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)。設(shè)計以分析工、檢驗(yàn)工工作崗位的職業(yè)能力培養(yǎng)為重點(diǎn),以崗位職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和工作任務(wù)為依據(jù),通過職業(yè)技能分析與課程能力分析使教學(xué)過程與工作任務(wù)一一對應(yīng),突出學(xué)生的職業(yè)能力培養(yǎng);授課過程中靈活應(yīng)用教室、實(shí)訓(xùn)室等教學(xué)場所,實(shí)施討論、匯報、實(shí)踐操作、結(jié)果評價等教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)任務(wù),教學(xué)模式模擬真實(shí)工作場景,營造良好的職業(yè)氛圍和環(huán)境,把“教、學(xué)、做”有機(jī)結(jié)合起來,達(dá)到課程設(shè)計的職業(yè)性、實(shí)踐性、開放性的要求。
(二)課程設(shè)計過程1.理論學(xué)習(xí):課題組經(jīng)過長期的教學(xué)實(shí)踐,并選派教師考察澳大利亞職業(yè)教育模式,學(xué)習(xí)國內(nèi)的“項(xiàng)目化”教學(xué)模式,引進(jìn)先進(jìn)的教育教學(xué)理念。2.企業(yè)調(diào)研:團(tuán)隊(duì)教師到內(nèi)蒙古農(nóng)科院農(nóng)產(chǎn)品檢測中心、環(huán)境監(jiān)測站、清水河蒙西水泥股份有限公司等單位參觀、學(xué)習(xí)、培訓(xùn),參加企業(yè)分析崗位的工作。通過企業(yè)調(diào)研做崗位職責(zé)分析,清晰企業(yè)崗位設(shè)置,在教學(xué)中引入企業(yè)員工規(guī)范培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)。3.與企業(yè)專家研討。在我系舉辦的校企專業(yè)共建研討會上,“模塊式教學(xué),項(xiàng)目化場景設(shè)計”作為一個專題在校內(nèi)外專家中間進(jìn)行討論論證,這種教學(xué)模式得到企業(yè)的認(rèn)可。老師們結(jié)合多方面的信息,結(jié)合我校生源情況、軟硬件條件、教學(xué)任務(wù)的理論教學(xué)目標(biāo)和實(shí)踐教學(xué)目標(biāo),引進(jìn)適合在教學(xué)中開展的工作項(xiàng)目,加以設(shè)計,應(yīng)用到教學(xué)工作中。
(三)課程教學(xué)內(nèi)容的組織與安排這些項(xiàng)目分為基礎(chǔ)項(xiàng)目、自主項(xiàng)目和綜合項(xiàng)目,基礎(chǔ)項(xiàng)目的設(shè)置目的是讓學(xué)生初步掌握檢測方法的基本原理,儀器設(shè)備的工作原理,能夠熟練掌握儀器設(shè)備的操作方法,學(xué)會記錄數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)和開出合格檢測報告的方法。這個過程需要教師采用“啟發(fā)式”教學(xué)方法,創(chuàng)設(shè)問題情景,充分調(diào)動學(xué)生求知欲,激發(fā)學(xué)生的探究心理,逐步使教學(xué)過程成為學(xué)生的學(xué)習(xí)過程。第二部分是自主項(xiàng)目,自主項(xiàng)目在難度上和方法上體現(xiàn)了與基礎(chǔ)項(xiàng)目的遞進(jìn)性和互補(bǔ)性,比如說都是紫外—可見分光光度法,從基礎(chǔ)項(xiàng)目到自主項(xiàng)目的項(xiàng)目設(shè)計一是要增加難度,比如考慮測定條件的選擇,二是要改變定量處理的方法,由標(biāo)準(zhǔn)曲線法—標(biāo)準(zhǔn)加入法,單組份體系-多組分體系。通過這些項(xiàng)目的設(shè)置使學(xué)生逐步全面掌握每種檢測手段的檢測過程。自主項(xiàng)目的教學(xué)過程中,注意在探究問題時留給學(xué)生充分的時間,讓學(xué)生自主研究,領(lǐng)會常見儀器分析方法內(nèi)涵,培養(yǎng)學(xué)生的探索能力和創(chuàng)造性,最終達(dá)到“教就是為了不教”的教學(xué)效果。最后設(shè)計了綜合項(xiàng)目,將儀器分析課程重點(diǎn)講述的分析方法體現(xiàn)在一個綜合項(xiàng)目中,培訓(xùn)學(xué)生在綜合項(xiàng)目實(shí)施過程中,從查閱國標(biāo)、制定方案、實(shí)施檢測、數(shù)據(jù)處理到出具報告,完成每一個工作環(huán)節(jié)的任務(wù),提高實(shí)戰(zhàn)能力。難易程度逐級遞增的項(xiàng)目有利于訓(xùn)練學(xué)生逐步從“變化”中掌握“不變”,抓住這門課程的核心,構(gòu)建堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)指導(dǎo)實(shí)踐工作,使他們能比較從容地應(yīng)對未來各種領(lǐng)域的分析檢測工作,能夠適應(yīng)各種崗位需求,具備可持續(xù)發(fā)展能力。
(四)課堂教學(xué)設(shè)計1.項(xiàng)目場景設(shè)計:結(jié)合企業(yè)調(diào)研,崗位設(shè)置分析,轉(zhuǎn)換學(xué)生角色為企業(yè)員工角色,由組長、資料員、檢測員組成分析測試小組,承擔(dān)檢測任務(wù)。同時轉(zhuǎn)換教師角色為測試中心主任對檢測工作組的工作過程進(jìn)行監(jiān)督和指導(dǎo)。2.教學(xué)過程設(shè)計:總的來看,教學(xué)過程分為以下幾個環(huán)節(jié):任務(wù)布置—資料查詢—方案制定—檢測實(shí)施—檢測報告—項(xiàng)目匯報—結(jié)果評價,每一項(xiàng)目的設(shè)計都要融入理論和實(shí)踐操作技能。
三、課程考核方法
課程考核由終結(jié)性評價與過程性評價相結(jié)合、定性評價與定量評價相結(jié)合、學(xué)生自評、互評與教師評價相結(jié)合。我們以第一學(xué)期課程所用評價表格為例(見表2),項(xiàng)目考核50%、教師評價20%和最終的理論考核30%相結(jié)合,從而確定學(xué)生本課程最終成績。以項(xiàng)目為單位開展以下評價:資料評價、工作方案評價、檢測過程評價、檢測報告評價、匯報材料評價、自評,組內(nèi)互評,組長評組員(或主任評組長)幾個部分。這個考核評價體系全面而充分,為我們設(shè)定的課程體系總目標(biāo)服務(wù),分別考察鍛煉學(xué)生查閱文獻(xiàn),制定檢測方案的能力,實(shí)施檢測方案、規(guī)范操作的能力,科學(xué)記錄、處理數(shù)據(jù)的能力,語言表達(dá)能力,團(tuán)隊(duì)合作精神和領(lǐng)導(dǎo)協(xié)調(diào)溝通能力,正確評價自己,評價他人的能力。這樣的考核體系促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展,實(shí)現(xiàn)職業(yè)教育、素質(zhì)教育的教學(xué)目標(biāo)。
作者簡介:白潔(1968-),女,陜西西安人,西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,高級工程師。(陜西 西安 710049)
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)35-0085-02
測控技術(shù)與儀器專業(yè)是由教育部在1998年把計量儀器、光學(xué)儀器、計時儀器、分析儀器、熱工儀表、航空儀表、電子測量儀器等11個儀器儀表類的專業(yè)合并而成的,發(fā)展至今已成為一門實(shí)用性非常強(qiáng)的學(xué)科。[1]它專業(yè)口徑寬,涉及知識面廣,整合了多個專業(yè)方向的知識,主要包含了電子、機(jī)械、計算機(jī)等方面。測控技術(shù)與儀器專業(yè)綜合課程設(shè)計是西安交通大學(xué)測控專業(yè)大學(xué)四年級必修的一門專業(yè)課程,旨在提高學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)理論,獨(dú)立設(shè)計、構(gòu)建、調(diào)試儀器與檢測系統(tǒng)的能力,強(qiáng)化對儀器與檢測系統(tǒng)工程的感性認(rèn)識,培養(yǎng)學(xué)生在系統(tǒng)分析、設(shè)計、開發(fā)與研究等方面的基本能力。[2]
一、綜合課程設(shè)計實(shí)訓(xùn)方案
測控專業(yè)綜合課程設(shè)計被安排在大四的第一學(xué)期,是在所有必修課程和絕大多數(shù)選修課程學(xué)習(xí)完成后開設(shè)的,是對“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”、“數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”、“傳感器原理及應(yīng)用”、“電路分析”、“智能儀器”和“數(shù)字信號處理”等課程知識的進(jìn)一步理解、鞏固、加深和應(yīng)用。
測控專業(yè)綜合課程設(shè)計共64學(xué)時,其中上課16學(xué)時,實(shí)驗(yàn)48學(xué)時。上課部分是由老師各用2學(xué)時把各自的研究方向、在研課題以及相關(guān)理論向?qū)W生進(jìn)行介紹和講解,學(xué)生再結(jié)合自己的興趣、能力選擇課程設(shè)計的指導(dǎo)教師,教師以此為據(jù)分配課程設(shè)計的題目,提出具體要求,學(xué)生獨(dú)立完成課程設(shè)計。指導(dǎo)教師和學(xué)生之間是雙向選擇,調(diào)動了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。
綜合課程設(shè)計是實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中除畢業(yè)設(shè)計的一次較大型實(shí)踐訓(xùn)練,從元器件的選型到系統(tǒng)的構(gòu)建以及放大、調(diào)理電路的選擇與搭建、數(shù)據(jù)的采集及調(diào)試、接口程序的編制等全由學(xué)生自己去完成,而教師只起引導(dǎo)作用。這樣,學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)后,不僅在系統(tǒng)設(shè)計能力、硬件選擇能力和系統(tǒng)構(gòu)建能力等方面大大增強(qiáng)和提高外,自信心和成就感也得到極大加強(qiáng)。[3]學(xué)生第一次遇到這種綜合性強(qiáng)、設(shè)計的靈活性也較大的實(shí)踐項(xiàng)目,要在48學(xué)時內(nèi)完成是有一定難度的。首先對實(shí)驗(yàn)室實(shí)行了開放式管理,學(xué)生可根據(jù)自己情況自主選擇實(shí)驗(yàn)時間。其次,為了引導(dǎo)學(xué)生盡快進(jìn)入課題,將設(shè)計目標(biāo)細(xì)化,分為幾個小目標(biāo),學(xué)生可根據(jù)自己的實(shí)際情況一步一步完成,最后進(jìn)行綜合。本文以選題之一的“智能電子秤”的設(shè)計為例,介紹其實(shí)施的具體方案。
1.“智能電子秤”設(shè)計目標(biāo)
“智能電子秤”的設(shè)計這個項(xiàng)目雖然功能簡單,但涉及了從傳感器電路、信號處理電路到顯示電路的整個測量系統(tǒng)組建的相關(guān)知識。通過該項(xiàng)目使學(xué)生掌握智能儀器設(shè)計的總體思路和方法,將所學(xué)的基礎(chǔ)知識進(jìn)行綜合應(yīng)用,理論和實(shí)踐相結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。“智能電子秤”的設(shè)計目標(biāo):量程0~6.0kg,準(zhǔn)確度1%,分辨力5g,輸出方式為4位LED顯示,并具有量程變換和超重報警功能。
2.總體方案設(shè)計
根據(jù)設(shè)計目標(biāo),學(xué)生在查閱大量相關(guān)資料的基礎(chǔ)上,采用模塊化的總體設(shè)計方案。把“智能電子秤”的總目標(biāo)分解為5個內(nèi)容相對單一的小目標(biāo),包括了軟硬件兩大部分:查閱相關(guān)資料,確定智能電子秤總體方案;搭建活塞壓力計YS–6、壓阻式傳感器及供電電路組成的傳感器電路;使用protel對單片機(jī)C8051f020構(gòu)成的信號處理及數(shù)碼管顯示電路進(jìn)行硬件設(shè)計;使用C語言進(jìn)行程序設(shè)計,并使用keil c51仿真;對電子秤進(jìn)行系統(tǒng)性能測試。智能電子秤組成框圖如圖1所示。
測量系統(tǒng)的組建這部分內(nèi)容是已經(jīng)學(xué)習(xí)過的“電氣測量技術(shù)“課程的核心內(nèi)容,學(xué)生通過自主設(shè)計,結(jié)合相關(guān)的理論知識,就可以很好地完成這部分設(shè)計。通過實(shí)踐驗(yàn)證了相關(guān)的理論知識,可以激發(fā)學(xué)生進(jìn)行探索的積極性。
3.“智能電子秤”硬件電路的設(shè)計
由圖1可知,智能電子秤由壓力傳感器、信號調(diào)理電路、具有AD轉(zhuǎn)換功能的單片機(jī)和顯示等4個部分組成。
(1)壓力傳感器電路:選擇的是實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的由活塞式壓力計YS–6、壓阻式傳感器及供電電路組成,其中壓力計和傳感器是集成到一起的,可直接使用。
(2)調(diào)理電路:包括差動全橋、放大電路和濾波電路三部分組成。與壓阻式壓力傳感器相配的調(diào)理電路采用恒流源供電的差動全橋,其中供電電流為14mA。單片機(jī)的AD轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)電壓是2.403V,而壓阻式傳感器的輸出信號為–5~55mV,這就需要對傳感器的輸出信號進(jìn)行放大處理。根據(jù)計算可得放大器的放大倍數(shù)為25左右比較合適。傳感器的輸出阻抗很高,要求放大電路須有更高的輸入阻抗,不從傳感器輸出端吸收電流,以免破壞傳感器的工作狀態(tài)。學(xué)生選擇的AD620儀用放大器特點(diǎn)為:差動輸入,單端輸出,電壓增益連續(xù)可調(diào),并有效地解決了后級負(fù)載對地連接的問題。另外在AD620的輸入與地、輸出與地之間都接了10 F的濾波電容,增強(qiáng)抗干擾能力。
(3)AD轉(zhuǎn)換電路:電子秤設(shè)計要求的分辨力為5g,量程為0~6.0kg,即可算出需要12位的AD轉(zhuǎn)換,所以選擇單片機(jī)C8051f020的12位AD來完成。
(4)顯示電路:將單片機(jī)分析處理的數(shù)據(jù)顯示出來,利用集成的四位共陽極數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管的位選是單片機(jī)的P0.0–P0.3端口,段選是單片機(jī)的P0.0–P0.7端口,采用的是動態(tài)顯示。
學(xué)生最終完成的電子秤的硬件電路圖如圖2所示。
4.“智能電子秤”軟件部分設(shè)計
智能電子稱是采用Keil C51單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行程序編寫,實(shí)現(xiàn)電壓信號采集、12位AD轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理及四位數(shù)碼管顯示等功能。同時也在程序中加進(jìn)了兩個智能化功能:超重顯示和量程變換。程序的流程圖如圖3所示。
二、電子秤的靜態(tài)性能評價
這一部分內(nèi)容對測控專業(yè)的學(xué)生來說是很重要的,它有助于學(xué)生判定所設(shè)計的儀器能否達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計要求。通過分析可得,用于靜態(tài)稱重的電子秤主要誤差來源有:壓力傳感器、傳感器輸出信號的處理系統(tǒng)(包括前置放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和機(jī)械承重系統(tǒng)等)。其中機(jī)械承重系統(tǒng)的誤差、電源波動引入的誤差以及稱重傳感器與測量線路引線帶來的等不易定量計算誤差可通過合理的設(shè)計、安裝來削弱,并在誤差分配時給予一定的冗余量來保證。[4]該電子秤的系統(tǒng)的量程為6.0kg,在滿量程范圍內(nèi)標(biāo)定點(diǎn)數(shù)l=7,正反行程循環(huán)次數(shù)n=4,標(biāo)準(zhǔn)砝碼提供的標(biāo)準(zhǔn)值,總計標(biāo)定值的個數(shù)N=56,如表1所示。xj表示標(biāo)準(zhǔn)重量,mj表示顯示的重量,單位均為kg。
最后通過計算可得該電子秤的各靜態(tài)性能指標(biāo):擬合直線方程:采用最小二乘法得擬合直線方程,,
可得測量系統(tǒng)零點(diǎn)為;獨(dú)立線性度:=0.15%;滯后:=0.30%;重復(fù)性:取置信因子K=3,置信度為99.73%時的重復(fù)性=0.27%;準(zhǔn)確度:在傳感器或含有傳感器的測量系統(tǒng)中,通常用精度A來表征準(zhǔn)確度,它由線性度、遲滯、與重復(fù)性之和得出,即A=++=0.15%+0.30%+0.27%=0.72%;最大引用誤差=0.33%。由此可確定,智能電子秤滿足設(shè)計要求,其準(zhǔn)確度是0.72%,可評定為Ⅳ級。
通過對“智能電子秤”的設(shè)計和制作,學(xué)生把學(xué)到的課本知識和實(shí)踐相結(jié)合,對所遇到的困難能夠積極解決,比如在發(fā)現(xiàn)測量誤差比較大時,找原因,了解誤差的來源。這一切都表明學(xué)生能夠自主學(xué)習(xí),而不是等著老師來解決問題。學(xué)生一旦能自己找到問題并解決,就會提升自信心,激發(fā)了學(xué)習(xí)的積極性?!爸悄茈娮映印彪m然是一套由傳感器和單片機(jī)構(gòu)成的簡單智能儀器,但也充分體現(xiàn)了智能儀器的普遍設(shè)計思路和方法,為以后復(fù)雜智能儀器的開發(fā)打下了基礎(chǔ)。
三、結(jié)論
測控技術(shù)與儀器專業(yè)綜合課程設(shè)計已開出了5屆,實(shí)踐表明該課程的開設(shè)是較為成功的,有效培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力和工程意識,提升了學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同度和學(xué)習(xí)積極性。學(xué)生根據(jù)自己的興趣和能力選擇課程設(shè)計的題目,更能激發(fā)自主學(xué)習(xí)的積極性,有助于學(xué)生有效地掌握所學(xué)知識,縮短從理論知識到實(shí)際應(yīng)用的過程,使學(xué)生得到了一次完整的系統(tǒng)性的工程實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練,大大加強(qiáng)了對理論知識的融會貫通和對實(shí)踐動手能力的鍛煉,為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計以及為將來走入科研工作崗位打下了一定的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn):
[1] 朱維斌,趙軍,陸藝.測控技術(shù)與儀器專業(yè)傳感器系列課程設(shè)計實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)探討[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2010,(21):118-119.
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)07-0141-02
一、MOOC的含義及發(fā)展
MOOC(Massive Open Online Course),也稱作慕課,是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的開放式、大規(guī)模、在線教學(xué)課程[1]。與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比,MOOC具有以下基本特點(diǎn):(1)教學(xué)資源豐富,匯聚了多所名校多個領(lǐng)域的優(yōu)質(zhì)課程;(2)學(xué)生可以自主學(xué)習(xí),不受時間和空間上的限制;(3)注重學(xué)習(xí)過程中的相互交流,包括師生互動以及生生互動,提高了學(xué)習(xí)效率;(4)課程設(shè)置獨(dú)特,多采用微課程形式[2]。
MOOC最初由加拿大學(xué)者Dave Cormier和Bryan Alexander于2008年提出,并于2011年秋在美國迅速興起,極大地影響和沖擊了當(dāng)前的教育模式,得到全世界各國的普遍重視,2012年也因此被稱為“慕課元年”[3]。近幾年,我國也已成立教育部在線教育研究中心,誕生了包括學(xué)堂在線在內(nèi)的一批中文MOOC平臺,北大、清華、復(fù)旦、上海交大等高校加盟edX或Coursera等國際MOOC平臺并開設(shè)了若干門課程。慕課創(chuàng)造了跨時空的學(xué)習(xí)方式,使知識獲取的方式發(fā)生了根本變化,正在引發(fā)一場學(xué)習(xí)的革命和教育的革命,正在改變幾千年來的教育模式。
二、MOOC的基本理念及意義
慕課是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與現(xiàn)代教育深度融合的產(chǎn)物,它以“教師為指導(dǎo),學(xué)生為主體”作為基本理念,改變了以往教師教學(xué)為主的學(xué)習(xí)方式。在MOOC課程中,老師的“教”是服務(wù)于學(xué)生的“學(xué)”,學(xué)生不僅可以自由地安排自己的學(xué)習(xí)時間、學(xué)習(xí)內(nèi)容,還可以隨時隨地與老師、同學(xué)進(jìn)行交流、互動。MOOC的發(fā)展對于教育的普及、教育的改革以及促進(jìn)終身教育理念的實(shí)施都有著積極的現(xiàn)實(shí)意義。
1.維護(hù)教育公平:尊重每個人受教育的權(quán)利,保證人人都有受教育的機(jī)會,是現(xiàn)代教育發(fā)展和社會進(jìn)步的保障。慕課的開放性、免費(fèi)性以及大規(guī)模的特點(diǎn)給予了無法進(jìn)入學(xué)校學(xué)習(xí)的人與其他人平等接受教育的機(jī)會。首先,慕課可容納的人數(shù)多,社會上各個階層、各個年齡段、各種職業(yè)身份的人,只要想學(xué),就可以進(jìn)行注冊并且免費(fèi)學(xué)習(xí),極大地增加了人們的受教育機(jī)會。其次,慕課打破了地域的限制,不管你在哪兒,都可以享受到各個高校的優(yōu)質(zhì)教育資源,使得教育資源共享的曙光初步展現(xiàn)出來。
2.促進(jìn)教學(xué)改革:首先,慕課課堂更加生動,教學(xué)形式更加多樣,包括翻轉(zhuǎn)課堂、混合課堂、視頻點(diǎn)播、面對面教學(xué)等形式,主要以學(xué)生為中心,提升了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力、管理能力及協(xié)作能力。其次,生角色更加民主,教師在學(xué)習(xí)過程中的權(quán)威角色逐漸減弱,由傳統(tǒng)的主導(dǎo)者變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的輔助者,學(xué)生以自主學(xué)習(xí)為核心,增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的積極性和主動性。
3.實(shí)現(xiàn)終身教育:21世紀(jì)是只是和技術(shù)迅速更新?lián)Q代的時代,任何年齡、任何行業(yè)的人都需要不斷地學(xué)習(xí)以擴(kuò)充自己的知識,適應(yīng)社會的發(fā)展和科技的進(jìn)步。慕課給所有的學(xué)習(xí)者創(chuàng)建了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境,提供了自由發(fā)展自己、提升自己的機(jī)會。在慕課的幫助下,學(xué)習(xí)者可以切實(shí)踐行終身學(xué)習(xí)的理念,終身不斷進(jìn)行學(xué)習(xí)進(jìn)步。
三、基于MOOC的《儀器分析》課程建設(shè)
《儀器分析》課程是化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)等專業(yè)一門必修的重要基礎(chǔ)課,是為理科基地開設(shè)的主干基礎(chǔ)課之一[4]。自1980年長春會議原教育部制定新的教學(xué)計劃,將儀器分析首先列入綜合性大學(xué)化學(xué)專業(yè)的必修基礎(chǔ)課。慕課的快速發(fā)展,也在倒逼著我國教育的改革,《儀器分析》課程也要充分利用這次教育改革的機(jī)會,從多個方面繼續(xù)進(jìn)行升級改造,適應(yīng)形勢變化的需求,實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享,提高《儀器分析》課程的教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)水平。具體的實(shí)施方案包括以下幾個方面:
1.教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計。儀器分析是培養(yǎng)化學(xué)學(xué)科專業(yè)人才的基礎(chǔ)課程之一,是測定物質(zhì)的化學(xué)組成、含量、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)和進(jìn)行化學(xué)研究的重要手段。通過本課程的學(xué)習(xí),要求掌握常用儀器分析方法的原理和儀器結(jié)構(gòu),了解各方法的特點(diǎn)、應(yīng)用范圍及局限性,授課以“精而新”為原則,啟發(fā)提倡學(xué)生自學(xué),培養(yǎng)全面、科學(xué)的思維方法。針對本課程內(nèi)容廣泛、種類繁多的特點(diǎn),注意結(jié)合國內(nèi)的實(shí)際情況和國際發(fā)展趨勢,兼顧成分分析和結(jié)構(gòu)分析、無機(jī)分析和有機(jī)分析,在加強(qiáng)基礎(chǔ)理論、基本方法、儀器結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用技能教育的同時,著重培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用科學(xué)知識提高分析問題和解決問題的能力。
2.課程教學(xué)方法的設(shè)計。利用自己研制的儀器分析多媒體輔助教學(xué)課件,將課程內(nèi)容采用模塊化的組織方法,以章節(jié)為基本單元,課件以知識點(diǎn)教學(xué)單元為單位,根據(jù)具體的知識要求,以及重點(diǎn)、難點(diǎn),采用文本、聲音、圖像、動畫等多種形式表現(xiàn),提供多種形式和多層次的學(xué)習(xí)內(nèi)容。主要使用DreamweaverMX、FlashMX、FireworksMX、Photoshop7.0等軟件,html語言及其他一些特效工具。操作環(huán)境為Windows。CAI課件作為教學(xué)輔助手段在教學(xué)過程中得以應(yīng)用,現(xiàn)代化教學(xué)手段的加入以及交互性的生動教學(xué),提高了教學(xué)效率并得到滿意的效果。根據(jù)研制的助教型和助學(xué)型CAI網(wǎng)絡(luò)版課件在標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器中運(yùn)行,進(jìn)行儀器分析多媒體網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)。[5-8]
3.微課的制作。以知識點(diǎn)教學(xué)單元為單位,根據(jù)具體的知識要求,以及重點(diǎn)、難點(diǎn),采用文本、聲音、圖像、動畫等多種形式表現(xiàn),提供多種形式和多層次的學(xué)習(xí)內(nèi)容。使講授型、個別輔導(dǎo)型、討論學(xué)習(xí)型、探索學(xué)習(xí)型、協(xié)作學(xué)習(xí)型等幾種教學(xué)模式交替體現(xiàn),模塊組織結(jié)構(gòu)具有開放性和可擴(kuò)充性,課程結(jié)構(gòu)為動態(tài)層次結(jié)構(gòu),根據(jù)不同的教學(xué)模式,可建立起相關(guān)知識點(diǎn)及單元體系結(jié)構(gòu)之間的關(guān)聯(lián)。
4.具w的實(shí)施方案。(1)本課題組成員利用現(xiàn)有的動畫制作軟件,創(chuàng)作多媒體教學(xué)課件,補(bǔ)充多媒體教學(xué)軟件;(2)以《儀器分析》國家級精品資源共享課程中的知識點(diǎn)為線索單元,制作簡單動畫或者微課堂;(3)制作色譜分析法的多媒體動畫;(4)增加自測題數(shù)據(jù)庫的原始數(shù)據(jù);(5)目前已經(jīng)有商品化的關(guān)于各種儀器分析原理的動畫,在本項(xiàng)目組成員自己創(chuàng)作的基礎(chǔ)上,購買一批動畫軟件,豐富網(wǎng)絡(luò)資源。
參考文獻(xiàn):
[1]胡新星.我國“慕課”發(fā)展研究[D].吉林大學(xué),2015.
[2]程平,張冬麗.MOOC的國內(nèi)外發(fā)展特點(diǎn)、組成要素和發(fā)展現(xiàn)狀分析[J].教育教學(xué)論壇,2016,(33):127-128.
[3]張臘娥,陳艷秋.基于MOOC與傳統(tǒng)課堂的混合式教學(xué)模式探索[J].中國培訓(xùn),2016,(14):148-149.
[4]石杰,王瑞勇,韓潤平,李建軍.儀器分析課程建設(shè)的實(shí)踐與認(rèn)識[J].中國大學(xué)教學(xué),2013,(05):52-54.
[5]谷春秀,周考文,李亞秋,李雯,李淑榮.以實(shí)踐教學(xué)為突破口深化儀器分析課程改革[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2012,(03):280-282+285.
[6]蔣,費(fèi)洪曉.基于MOOC的混合教學(xué)模式設(shè)計與應(yīng)用研究[J].高等理科教育,2015,(03):124-129.
[7]牟占生,董博杰.基于MOOC的混合式學(xué)習(xí)模式探究――以Coursera平臺為例[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2014,(05):75-82.
一、教學(xué)改革思路
“在線分析儀器”課程以工業(yè)上在線應(yīng)用的分析儀器為主線,包括電化學(xué)式、熱學(xué)與磁學(xué)式、光學(xué)式在線分析儀器、在線物性分析儀器、網(wǎng)絡(luò)化在線分析儀器、現(xiàn)場總線式在線分析儀器、虛擬儀器化在線分析儀器等儀器的檢測原理,以及基于各種原理的在線分析儀器的應(yīng)用,并介紹了自動取樣和試樣預(yù)處理裝置。課程內(nèi)容涉及了光學(xué)、機(jī)械、電子、計算機(jī)等知識,課程教和學(xué)的難點(diǎn)在于課程“內(nèi)容多、發(fā)展快、理論深、技術(shù)高、應(yīng)用性強(qiáng)”。因此改革教學(xué)模式和方法,以培養(yǎng)學(xué)生工程意識為目標(biāo),提高學(xué)生自主研學(xué)能力,提高學(xué)生分析問題解決問題能力,是提高教學(xué)質(zhì)量的重要舉措。
作為工科院校,我們的培養(yǎng)目標(biāo)是基礎(chǔ)知識扎實(shí)、工程意識強(qiáng)的高素質(zhì)應(yīng)用型技術(shù)人才。在專業(yè)教學(xué)計劃指導(dǎo)下,積極開展“在線分析儀器”課程教學(xué)方法改革,完善課程體系和教學(xué)內(nèi)容凝練,建立一套包括理論講授、計算機(jī)輔助教學(xué)、強(qiáng)化訓(xùn)練、自主研學(xué)在內(nèi)的全方位的課程教學(xué)新模式;培養(yǎng)學(xué)生分析問題解決問題的能力,注重培養(yǎng)學(xué)生的工程意識,全面提高課程的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的自主研學(xué)能力。
二.注重培養(yǎng)工程意識的教學(xué)方法
1.注重先進(jìn)的教育理念,強(qiáng)化工程意識培養(yǎng)
(1)專業(yè)授課過程注重提出問題,強(qiáng)調(diào)研究性學(xué)習(xí),強(qiáng)化學(xué)生的問題意識,培養(yǎng)學(xué)生思考問題和解決問題的能力。
在知識的傳授中給學(xué)生留下思維空間,以培養(yǎng)學(xué)生獲取知識的能力。在課程的教學(xué)中,除了采用先進(jìn)多媒體技術(shù)擴(kuò)大課堂的信息量,把更多的知識教給學(xué)生即“教會”外,更重要是讓學(xué)生“學(xué)會”。課堂教學(xué)中著重講清在線分析儀器的基本概念、檢測原理、設(shè)計思路、方法和工程應(yīng)用中的難點(diǎn),有意識地留下一些疑問和自學(xué)內(nèi)容,而這些疑問通過針對性的習(xí)題得出其結(jié)論。針對某些內(nèi)容有準(zhǔn)備的課堂討論,也是一種行之有效的獲取知識的方式。而這些知識的獲取不再是只靠教師“教會”的,而是通過學(xué)生的努力自己“學(xué)會”的,且又達(dá)到了“研學(xué)”能力的培養(yǎng)。同時,課程中留有設(shè)計性的題目,讓學(xué)生當(dāng)堂及課后完成,培養(yǎng)學(xué)生分析問題解決問題的能力,調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性和創(chuàng)造性。
(2)在知識的傳授中注重工程背景、技術(shù)前沿、工程應(yīng)用的引入,所講授的各種分析儀器均具有工業(yè)應(yīng)用背景和實(shí)例。
專業(yè)課程設(shè)置的目的,不僅是要求對這門課程知識的掌握,更重要的是掌握在各行業(yè)中的具體工程應(yīng)用。因此,在教學(xué)的全部過程中注重分析儀器在工程中的具體應(yīng)用,并將工程的分析、設(shè)計實(shí)現(xiàn)方法滲入課程的教學(xué)中;向?qū)W生介紹在線分析儀器的前沿和熱點(diǎn)以及工程中的應(yīng)用,以使學(xué)生學(xué)會尋找并去開創(chuàng)新的結(jié)合點(diǎn),從而培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識的能力和創(chuàng)新的能力。
2.立體化教學(xué)模式,豐富的課程內(nèi)容
(1)設(shè)計了課程教學(xué)CAI課件、電子教案,用于課堂教學(xué)。利用flas、ppt軟件的一些功能,將復(fù)雜的原理用動畫、圖形講解,起到了事半功倍的作用。形象生動地講解在線分析儀器的原理,并將工程實(shí)例應(yīng)用視頻、圖片演示給學(xué)生,使學(xué)生通過觀看直觀了解其工作過程。例如在“在線分析儀器”講授色譜技術(shù)、質(zhì)譜技術(shù)等內(nèi)容時,采取講授、flash演示相結(jié)合方式,同學(xué)們觀察并思考檢測原理,進(jìn)而展示在線分析儀器的相關(guān)設(shè)計步驟和實(shí)際應(yīng)用視頻、圖片,環(huán)環(huán)相扣,使學(xué)生既掌握理論基礎(chǔ),又建立感性認(rèn)識,深入體會到在線分析儀器的原理和作用。進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維和學(xué)習(xí)熱情,使學(xué)生在運(yùn)用新技術(shù)、創(chuàng)造新成果方面有強(qiáng)烈的創(chuàng)新意識。
(2)課程多媒體課件和教學(xué)大綱、習(xí)題答案等全部資料,已上載到校園網(wǎng)絡(luò)教學(xué),學(xué)生可通過校園網(wǎng)下載課程資料,用于教學(xué)學(xué)習(xí),與課堂授課構(gòu)成立體化教學(xué)模式。并可通過教學(xué)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行答疑。
3.啟發(fā)式、強(qiáng)化訓(xùn)練的教學(xué)方法
(1)闡述課程的重要性,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性。一般而言,學(xué)生對某門課程的重視程度直接影響了他們對該課程的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動性,而學(xué)習(xí)興趣和主動性又直接影響教學(xué)效果。當(dāng)學(xué)生剛接觸一門課的時候,并不清楚課程的主題及內(nèi)涵。因此在教學(xué)實(shí)踐中,采用了以下幾種方法來增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)課程的興趣和主動性。
① 在第一堂課——在線分析儀器的概述中,通過介紹在線分析儀器的發(fā)展歷史和在工業(yè)部門、高科技領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,同時把該課程的學(xué)習(xí)和學(xué)生將來的擇業(yè)聯(lián)系起來,使學(xué)生懂得學(xué)好了這門課程,可以拓寬就業(yè)渠道;且與國家的發(fā)展強(qiáng)盛有極大關(guān)系,從而提高了他們學(xué)習(xí)該課程的興趣和主動性。
② 通過介紹在線分析儀器的發(fā)展趨勢,研究熱點(diǎn)以及科學(xué)儀器領(lǐng)域方面的尖端研究工作,使學(xué)生懂得該課程是他們將來繼續(xù)深造的基礎(chǔ),提高了學(xué)生對該課程的重要性認(rèn)識。
(2)精選教學(xué)內(nèi)容提高教學(xué)質(zhì)量。隨著專業(yè)口徑的不斷加寬和技術(shù)的發(fā)展,在線分析儀器課程的教學(xué)內(nèi)容也不斷膨脹和加深,課程內(nèi)容多,學(xué)時少的矛盾越來越突出。為了解決這一矛盾,采用精選教學(xué)內(nèi)容的方法,不僅較好地解決了這一矛盾,而且還進(jìn)一步提高了教學(xué)效果。對教學(xué)大綱中的重點(diǎn)內(nèi)容,講深講透;而對有些與先修課程相同的內(nèi)容,在課堂上也只對課程的不同之處進(jìn)行講授,略去重復(fù)內(nèi)容。至于教學(xué)大綱中規(guī)定的了解內(nèi)容和一般性的了解內(nèi)容,則少講或者不講,作為學(xué)生的自學(xué)內(nèi)容,讓學(xué)生課余自學(xué)。
(3)講授與提問并存。在每次授課之前都有一個前次課程內(nèi)容回顧,通過提問加深學(xué)生的認(rèn)識。
在講授新內(nèi)容,涉及的原理都請同學(xué)們先回憶學(xué)過的基本原理再啟發(fā)學(xué)生考慮這些基本的物理、化學(xué)的原理如何與被測量建立關(guān)系這種關(guān)系如何用檢測器來實(shí)現(xiàn)如何設(shè)計分析儀器,層層遞進(jìn)層層啟發(fā),使同學(xué)們對所學(xué)知識充滿興趣。例如講解熱導(dǎo)式氣體分析儀器時,其檢測原理是氣體熱導(dǎo)率與氣體濃度成正比氣體熱導(dǎo)率通過熱量體現(xiàn)出來熱量通過熱敏電阻可以測量熱敏電阻的改變量就與氣體濃度建立了關(guān)系熱導(dǎo)檢測器的核心元件就是熱敏電阻熱導(dǎo)檢測器的結(jié)構(gòu)設(shè)計是提高測量精度的關(guān)鍵設(shè)計電氣處理電路,實(shí)現(xiàn)氣體濃度測量。每一步同學(xué)們都很清楚,但形成一個體系同學(xué)們還有一定的難處。通過層層遞進(jìn)層層啟發(fā),使同學(xué)們豁然開朗,有助于提高學(xué)生的積極性和工程實(shí)踐能力。
每章之后都有總結(jié)和測驗(yàn),每章測題都有開放性、設(shè)計性的題目,全面檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和設(shè)計能力。
(4)改革考核方式,促進(jìn)學(xué)風(fēng)轉(zhuǎn)變。在教學(xué)過程中,將提問、測驗(yàn)作為平時成績,并和自主研學(xué)的成績計入總成績。這樣,要取得好的學(xué)習(xí)成績,在平時的學(xué)習(xí)過程中就要下工夫,僅靠最后的考試前沖刺難以取得理想成績。
4. 自主研學(xué)
隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,高等農(nóng)業(yè)院校儀器分析課程的開設(shè)班級逐年增多,幾乎涉及農(nóng)業(yè)院校的各個專業(yè),同時被本科生、??粕脱芯可x擇。儀器分析課程是多學(xué)科交叉性、發(fā)展性和前沿性的科學(xué),涉及內(nèi)容廣泛,理論較為抽象。該課程內(nèi)容繁多,學(xué)科交叉明顯,匯集了化學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)和計算機(jī)科學(xué)等學(xué)科的最新成就,學(xué)生不易理解。尤其對于化學(xué)基礎(chǔ)知識相對薄弱的非化學(xué)專業(yè)的學(xué)生矛盾尤為突出。所以儀器分析課程應(yīng)從多方面著手提高教學(xué)質(zhì)量,滿足社會需求。
針對《儀器分析》課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在的弊端, 在不斷總結(jié)歸納實(shí)際教學(xué)活動過程中體會的基礎(chǔ)上,本文通過近幾年的實(shí)踐從理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和形式以及師資隊(duì)伍的管理三個方面對《儀器分析》課程教學(xué)方法進(jìn)行探討和總結(jié)。
一、理論課程教學(xué)方法的探索
(一)《儀器分析》課程的多層次教學(xué)
儀器分析是根據(jù)物質(zhì)的光、電、聲、磁、熱等物理和物理化學(xué)特性對物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、信息進(jìn)行表征和測量的分析方法,是學(xué)生必須掌握的現(xiàn)代分析技術(shù)。由于農(nóng)業(yè)院校各專業(yè)的化學(xué)基礎(chǔ)以及學(xué)生專業(yè)的需求不同,我們將學(xué)生分為非化學(xué)類專業(yè)本科生、化學(xué)類本科生(如應(yīng)用化學(xué)專業(yè))和研究生三個層次,對各層次教學(xué)大綱、學(xué)時數(shù)進(jìn)行了相應(yīng)的修訂,例如,對于非化學(xué)類本科生,課時數(shù)為40學(xué)時,其中包括10學(xué)時實(shí)驗(yàn)。而化學(xué)類專業(yè)的本科生學(xué)時數(shù)為80學(xué)時,包括40學(xué)時實(shí)驗(yàn)。取得了較好的教學(xué)效果。
(二) 針對不同專業(yè)調(diào)整教學(xué)重點(diǎn)
對于大多數(shù)的非化學(xué)專業(yè)的本科生來說,不同專業(yè)對《儀器分析》課程的要求不同,這是為大家所共識的。因此,以往的做法往往是根據(jù)不同專業(yè)的特點(diǎn)砍掉一部分內(nèi)容,重點(diǎn)講一部分內(nèi)容。但我們認(rèn)為學(xué)生將來就業(yè)情況具有不確定性,因此,應(yīng)該在教學(xué)內(nèi)容上統(tǒng)一完整,在此基礎(chǔ)上可針對各專業(yè)的需求重點(diǎn)講解。如植保專業(yè)可重點(diǎn)講解農(nóng)藥殘留的測定;環(huán)境保護(hù)專業(yè)可重點(diǎn)講解重金屬、有機(jī)污染物等的測定。經(jīng)過幾年的教學(xué)觀察和學(xué)生的反饋,得到了學(xué)生和用人單位的認(rèn)可和好評。
(三)加強(qiáng)多媒體教學(xué)及“微課”的建設(shè)
多媒體計算機(jī)輔助儀器分析教學(xué)已是現(xiàn)代教育的一個重要組成部分。在儀器分析教學(xué)中采用聲、形、景結(jié)合的動態(tài)多媒體教學(xué)方式,恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用多媒體技術(shù)能將一些較為抽象的、枯燥的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為形象的、生動的、富有藝術(shù)感染力的內(nèi)容,優(yōu)化了課堂教學(xué)結(jié)構(gòu),增加了課容量,克服了傳統(tǒng)教學(xué)中可視化差的缺點(diǎn),圖文并茂動畫、聲音等都會加速學(xué)生的感性認(rèn)識, 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,調(diào)動了學(xué)生多感官參與學(xué)習(xí),更符合學(xué)生學(xué)習(xí)的認(rèn)知規(guī)律。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展和移動終端設(shè)備的日益普及,使信息的傳播速度更加快捷,一種新的教學(xué)模式――微課正逐漸在教育領(lǐng)域興起。它是指按照課程標(biāo)準(zhǔn)及教學(xué)實(shí)踐要求,以教學(xué)視頻為載體,圍繞某一個知識點(diǎn)或教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計而開展的教學(xué)活動 。微課主要特征表現(xiàn)為“主題突出,指向明確,短小精悍,使用方便,易于擴(kuò)充”。它能滿足學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)需求,不但能幫助學(xué)生查缺補(bǔ)漏、強(qiáng)化鞏固知識,而且能讓學(xué)生隨時隨地進(jìn)行學(xué)習(xí),是傳統(tǒng)課堂學(xué)習(xí)的一種重要補(bǔ)充和拓展資源。儀器分析作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,它覆蓋面廣,具有豐富的實(shí)驗(yàn)方法、手段。而微課這種 教學(xué)模式的特點(diǎn)恰好能夠解決大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的各種詬病,因此在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引 入微課這種教學(xué)模式十分必要。
多媒體教學(xué)的優(yōu)勢是有目共睹的,但是隨著多媒體教學(xué)的深入,目前的多媒體教學(xué)不僅包括課件的建設(shè),而且包括網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。因此,就多媒體教學(xué),我們認(rèn)為重點(diǎn)主要集中在兩點(diǎn)上。一是多媒體課件和網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè),制作一個質(zhì)量上乘,適合學(xué)生使用的課件不僅需要制作人員有著深厚的專業(yè)知識,而且需要有高超的電腦制作技巧。這不同于以往的簡單的幻燈片制作,因此,就需要儀器分析教師與電腦專業(yè)人員相互協(xié)作完成。通過網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè),在提升儀器分析課程的內(nèi)在價值的同時,也能使現(xiàn)代教學(xué)手段在拓展教學(xué)模式,激發(fā)興趣、開闊視野等方面發(fā)揮作用,這也是未來課程建設(shè)的發(fā)展方向。二是多媒體技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)方法相結(jié)合。教師不能過于依賴電子教案內(nèi)容,忽視與學(xué)生之間的交流。這樣容易造成學(xué)生機(jī)械的聽課,不能主動思考。多媒體課件文字?jǐn)⑹霰M量少而精,以便于學(xué)生記筆記,盡量多的采用各種表達(dá)方式,這樣使課堂氣氛更加活躍,符合現(xiàn)在學(xué)生的心理狀態(tài),增強(qiáng)對學(xué)生的吸引力。在發(fā)揮現(xiàn)代教學(xué)的長處時,應(yīng)注意發(fā)揮傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢,對一些疑點(diǎn)、難點(diǎn)、重點(diǎn)問題應(yīng)適當(dāng)以提問、討論等方式加以詳盡闡述。
二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的探索