研讨式教学法在仪器分析类课程中的应用

樊 星，赵 炜

(中国矿业大学 煤炭洁净加工与高效转化国家实验教学示范中心，江苏 徐州 221116)

仪器分析类课程是高校化工类专业学生的重要专业课，教学的内容涉及诸多学科的知识，如物理学、化学、医药、数学、机械和计算机科学等，综合性强，知识面广。该课程对于提升大学生综合素质，增强科学精神与科研素养，尤其是对实践创新能力的培养起着至关重要的作用[1]。课程内不同仪器涉及原理、仪器结构和应用范围等知识点都相对独立。笔者作为一名多年从事仪器分析课程教学的专任教师，为增强教学效果、提高教学质量，尝试将课堂讨论应用在仪器分析的教学实践中，让学生主动参与讨论问题的提出及讨论过程的引导，将不同仪器相关的知识点串接起来，取得了一定的成效。

1 研讨式教学法在仪器分析类课程中应用的意义

仪器分析依据物质的物理或化学性质，采用各种方法，将这些不同物质间性质的差异转化成可观测的信号，获得分析数据，继而鉴定物质体系的化学组成及结构形态，确定其中有关成分的含量。仪器分析涉及的方法种类多，内容繁杂，且分析对象间差异性很大，不同类别的分析方法的相对独立性较强。例如，质谱分析可以获得化合物分子量信息，确定其分子式信息，并推测可能的分子结构；而使用光谱分析可以确定样品中主要基团，确定物质类别。同样都是质谱分析，气相色谱质谱联用和液相色谱质谱联用在离子化机理、定性分析的理论依据、分析对象范围等方面也都存在很大的差异。传统教学模式强调知识的单向灌输，要求学生在较短的时间内通过集中学习系统掌握某类知识，这种教学方法对于基础类等较为系统课程的学习有一定的优势。但要掌握具有一定深度和难度，且各个知识点相对独立的仪器分析课程，传统的单向教学法有时候会让教师和学生普遍感到力不从心，学生尤其会出现注意力不集中，掌握知识点不牢固，各个知识点易混淆等问题[2]。

研讨式教学是以解决问题为中心，发挥教师的主导和学生的主体作用，教师与学生作为双主体的一种教学方法。具体做法是，老师为实现一定的教学目标，设立有思考价值的问题情境来启发学生，让学生积极主动参与问题的讨论及解答，更深刻理解所讨论学习的内容[3]。这要求教师系统掌握仪器分析课程的知识体系，了解学生原有的知识基础如先修课程。将仪器分析课程的知识点按不同类型的仪器加以分类，然后组织学生以小组为单位，每个小组分配一个课题。对于每一个小组，教师先提出若干思考的问题，组内学生在教师的指导下通过查阅资料熟悉相关课题，在课堂讨论过程中，协助教师以小组涉及的课题作为中心组织全体同学参与讨论和辩论，从而深入了解每种仪器的原理、构造和应用。全体同学在老师主导、小组同学协助的讨论过程中获得了知识、增长了能力。例如在涉及质谱仪器的教学中，笔者将部分学生分成气相色谱质谱联用、液相色谱质谱联用、质谱成像技术等小组，既能涉及经典的质谱知识，又能兼顾质谱技术的前沿。各小组同学在查阅文献、课堂讨论的主动学习过程中，加深对质谱这个分析仪器的理解。研讨式教学模式是将传统教学模式中教师单主体发展为教师学生双主体，将教师的"一言堂"或"满堂灌"发展为师生一道共同开展的“群言堂”，将“授人以鱼”发展为“授人以渔”，重能力培养、方法传授，这样有利于学生调动主观能动性，从而发展学生主动探索等多种科研能力。其实，研讨式教学法早在中国古代私人授学中就存在，在西方则称为Seminar，即研究讨论课。笔者在美国留学期间，参加过许多的研讨类课程，当时作为学生感觉的这种教学方法能更加积极的促进学生主动参与课堂教学，若干年后笔者对自己当年作为小组成员负责的研讨课题仍然记忆深刻。

2 研讨式教学法在仪器分析类课程中的应用要点

因为仪器分析类课程具有“杂”、“散”、“难”等特点，研讨式教学的组织实施要根据具体教学内容进行切入。笔者结合多年实践经验，根据研讨式教学的基本流程，谈几点应用策略。

2.1 精研教材，合理的研讨问题是前提。

将研讨式教学法应用到仪器分析类课程教学中，是否能够取得预设的教学效果，前提是教师要提出合适的问题来讨论。问题的创设应立足于仪器的基本原理，又能兼顾学术前沿的部分研究，使得参与的同学具有一定的展开课题的空间，有讨论的余地。各小组学生经过前期的资料搜集可以协助教师来主导讨论的方向与进程，并形成自我的话语系统，而参与的学生也可以在研讨中通过与教师和小组学生的互动，加深对知识的学习[4]。教师对于教材的理解程度、对前沿和热点科学问题的把握尺度、及自己的科研和教学的融合程度，将决定研讨的问题设计得是否合适，并最终将影响学生对所涉及的知识点的理解。

在给各小组学生设计讨论的问题时，教师要注意以下三点：一是要认真钻研教材，熟悉教学大纲，立足仪器分析的基本原理，针对教学目的、要求、重点、难点等进行提问；二是要紧紧把握学科的动态前沿，紧扣社会生活和科学研究的热点，激发学生的兴趣点[5]；三是要有总结性问题和引申性问题，激发学生主动学习和团队合作的意识，增强学习力与创造力。

例如，在学习质谱仪器部分时，将质谱仪器分成进样系统、离子源、离子聚焦系统、碰撞池、质量分析器、检测器等讨论小组，以离子产生及通过路径为主线，加入气压、温度、离子损失等具体讨论内容，给各小组设计的问题要同时兼顾相邻仪器部件，让所有参与课堂讨论的同学通过学习意识到一台高性能的质谱仪器需要每个部件的精雕细琢，同时更需要各个部件间的良好配合与衔接。

2.2 拓宽视野，学生自主探索是重点

教师应引导各小组学生独立思考，大量查询并阅读相关资料和书籍，进行自主探索，在此基础上理解需要讨论的问题，并设计讨论中的互动环节。在此过程中，教师可以向学生推荐相关数据库，演示讲解文献检索技能，提示学生应阅读哪些书籍(编者、出版社)、哪些课题组的研究论文，聆听谁的学术报告等，让学生的视野变得开阔起来，而不是局限于自己所在小组负责的若干知识点。要鼓励学生选择重要资料进行仔细阅读，同时撰写读书笔记和文献综述。此外，教师还可以通过典型案例的分析供学生进行模仿借鉴，令学生窥一斑而见全豹。案例的设计思路能够有效启发学生思考，案例研究的具体方法，如问卷测试、资料查询等，也可以鼓励学生模仿与利用。

例如，在学习红外光谱相关知识点时，在了解红外光谱原理的基础上，针对波谱数据的深度挖掘，让学生查找涉及红外波谱数据处理的化学计量学方法的文献，相当于独辟蹊径的开展一个既涉及红外光谱，又相对独立研究领域的调研，通过自我学习，从数据挖掘的角度理解与数据处理相关的关键性问题。引导参与的学生从基本的谱图识别，进入更高一级的数据分析的学习层次。

2.3 开展研讨，适时点拨评价是关键

在各小组学生经过充分自主探索前提下，教师应精心组织研讨，将课堂充分还给学生。学生可以预先在小组内进行研讨，经过完善后再在全班组织讨论。在研讨中，学生不再只是被动的听课者，而是变被动为主动，在情境压力下形成对于问题的研判并阐释观点。在此过程中，教师要控制讨论的深度和广度，把握好讨论的内容、时间和节奏[3]。

因此，讨论是否适当、适时、适量，能否达到最初的预设目标，对于教师驾驭课堂能力提出了很高要求。在讨论的过程中，教师要主导并参与，恰时恰当的与学生开展互动交流，使传统的严肃安静的课堂变得活泼生动。如果教师没有进行适当的有效引导，研讨可能会出现无从谈起或偏跑主题等问题。在小组同学进行展示时，教师可以及时对其提问，追问其表述不够清楚或需进一步解释的地方。在小组学生展示完毕后，教师还可以再抛出若干问题，供全体同学继续讨论，并因势利导，鼓励其他学生进行提问，踊跃发言。

例如，在探讨紫外可见光光谱时，教师可以对全体同学抛出一个问题：如果你有一个煤焦油样品要送到某检测中心分析，操作人员说煤焦油样品黑乎乎的，看起来很脏，建议去其他地方做样时，你该如何回答？接下来引导同学们从煤分子结构特征出发回答这个问题，以缩合芳环为主的分子结构正好在紫外可见光范围内，所以呈现出黑色，与“脏”无关。

2.4 有效反馈，改变考核机制是保障

研讨结束，对于立意准确又新颖，论据又充分有力的学生，教师要给予高度赞扬和肯定，从而增强学生的自信心、创造力等。对于阐释有偏差的学生，教师应以鼓励为主，引导其形成正确的知识体系。对于态度不积极、参与不充分的学生，教师也可以适当进行批评和鞭策。教师要及时对研讨内容进行小结，提出更理想的方案，并要求各小组学生对原先的方案进行完善。

在仪器分析总课时的基础上，要适当安排研讨课程的比例，加大研讨课在课程总成绩中的权重。对于研讨要设立合理量化的考评指标，确立过程性学习质量考评体系。考核体系可以包括如下三个方面：一是对研讨内容调研的系统性；二是学生对课堂研讨流程设计的合理性及对研讨范围的把握程度(如是否偏离课程内容)；三是各小组的研讨总结。教师对小组内每个学生的表现要有具体记录和区分度[6-7]。

此外，教师也需要组织研讨式教学的调研，针对正在学习仪器分析类课程的同学进行随机访谈，了解学生对研讨课的看法，随时掌握学生的反应，辩证吸收学生的意见，并调整研讨式教学内容与方式，从而使研讨式教学模式的成效更好。

例如，在笔者之前的随机访谈中，针对学生提及的研讨课小组参与度不均衡，导致学习效果参差不齐的问题，可以通过增加少量研讨知识作为期末考试内容来增强全体学生学习的主观能动性，藉此达到较好的学习效果。

研讨式教学法在仪器分析类课程中的运用，充分体现了学生的主体地位，能够增强学生的学习兴趣，提高学生的逻辑思维、语言表达、查阅文献等能力，促使学生主动学习、独立思考，运用知识分析问题、解决问题。研讨式教学将促使学生更好地掌握仪器分析知识体系，极大提高了学生的综合素质，使之成为了适应新时代动手能力强、高素质的操作性人才。

[1] 张 芬，曾荣昌，李硕琦，吴月华．仪器分析课程理论教学改革探索[J]．山东化工，2015(17):156-157．

[2] 毛雪华．应用型高校应用化学专业仪器分析课程教学改革探索[J]．广州化工，2017(20)：188-189．

[3] 任玉兰，邵艳秋，罗玉杰．讨论式教学法在仪器分析教学中的应用[J]．教育与职业，2014(21):151-152．

[4] 张贵喜，周 婷．研讨式教学与研究生科研能力培养的关系——以文学类课程为例[J]．浙江万里学院学报，2016(6)：94-96．

[5] 周晓光．现代教育技术背景下《仪器分析实验》课程研讨式教学模式的研究[J]．教育现代化，2016(8)：279-280．

[6] 曹文轩，张梦均，刘 明．分析化学研讨课教学探索与实践[J]．现代医药卫生，2017(5)：774-775．

[7] 李承勇，吴晓萍，卢虹玉，等．提升仪器分析教学效果刍议[J]．山东化工，2017(13)：130-131．