产教融合背景下仪器分析及实验课程教学改革与实践

张军丽 时文中 徐启杰

摘  要：校企合作及产教融合是使人才培养质量得到提高的有效手段。针对目前应用化学专业仪器分析及实验教学过程中存在的主要问题，根据教学改革和培养创新能力的需要，通过优化教学内容以提高学生创新实践能力，以“五大模塊”为内容进行项目化教学;改革教学方法，实施“四步”实验教学法;建立产教融合的开放式教育教学模式四个方面对课程教学进行改革与实践，保障了教学质量的提高。为培养多元化、技能多样化、适应社会发展的应用型技术人才提供一种途径。

关键词：仪器分析及实验;教学改革;产教融合;应用型技术人才

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2019）07-0110-03

Abstract： School-enterprise cooperation and production-education integration are effective means to improve the quality of personnel training. Aiming at the main problems existing in the process of instrumental analysis and experimental teaching of applied chemistry， according to the needs of teaching reform and cultivating innovation ability，the course teaching has been reformed and practiced. In order to improve the practical ability of students to optimize course teaching content， the "five modules" as the content of the project teaching. Reform teaching methods and implement "four steps" experiment teaching method. Establish an open education teaching mode that combines school-industry cooperation and production-teaching integration. The reform and practice of the course teaching in four aspects ensure the improvement of teaching quality. It would  provide a way to cultivate applied professional and technical personnel dapt to social development with diversification and diversified skills.

Keywords： instrumental analysis and experiment; reform teaching methods; integration of production and teaching; applied professional and technical personnel

受到内部、外部多种原因的相互影响，地方院校面临着向应用技术型高校转型的必然决择[1]。黄淮学院率先进行了改革，成为应用型技术人才重点示范院校。2018年5月，由黄淮学院主办，在驻马店市会展中心举行第五届产教融合发展战略国际论坛，突出体现了“扎根中国大地办大学——新时代产教融合新作为”的主题，涉及现代化产业体系、乡村振兴战略、新型城镇化与人力资源供给等核心议题。坚持“突出应用、发展集群、特色培育、质量提高”的指导原则，大力加强专业建设，积极融入地方，服务当地经济，提供需要的高级应用职业技术型人才。强力推进产教融合战略，总结经验并服务国家创新驱动战略与战略性新兴产业崛起[2，3]。

仪器分析及实验是依靠先进的大中型仪器对样品的结构、组成等物理化学性质进行测试的一门学科，在化工、环境、医学等行业领域有着广泛而非常积极的应用。仪器分析及实验作为我校应用化学、化学工程与工艺专业学生的专业基础课，是理论与实验相结合的课程，对培养应用型人才有着举足轻重的作用，将来学生可以成为化学检验工、化学分析工，化学工程师等职业技术人员。但是在仪器分析及实验的课程设计、教学内容优化、保障实验教学质量，提高学生实践动手能力等方面的研究不够深入，进而导致人才培养目标无法有效地落实到课程之上，难以彻底地解决处于快速发展的现代社会对敢于开拓进取的复合型人才的社会需求脱节的根本问题。结合多年的实验教学体会和经验，本文在仪器分析及实验教学中，对优化课程教学内容，改革教学方法，建立校企合作，产教融合的开放式教育教学模式，用以培养发展多元化、技能多样化、适应社会发展的应用技术型人才。

一、优化提高学生动手实践能力的教学内容

课程教学内容是实验教学的基础，是教学改革的核心。长期以来，我们深刻地认识到传统的仪器分析及实验课程内容是制约校企合作、产教融合及协同育人培养质量的一个关键条件。因此，利用产教融合强化创新应用型人才的培养，优化教学内容及模式，提高学生适应所在就业岗位的能力、实践动手能力具有重要意义。

化学与制药工程学院对接驻马店周边乃至全国化工行业企业，开展化工人才需求调研，围绕人才“知识、能力、素质”三方面，引进企业资源，全面修订教学大纲，以案例教学为抓手，达到企业项目和案例资源引入课堂的目的，有序整合课程教学资源，优化教学内容，与环境科学、生物技术，生命科学，医药医学相结合实现跨界融合，实现产教融合，校企合作下开设实验项目，使得企业、学校及研究院所的大型仪器在人才培养方面充分发挥作用。

新形势下我们已经转变观念，与企业积极主动参与多面合作，使学生创业就业的步伐更快地推动，培养适应社会需求的技术应用型创新人才。结合驻马店市开发区黄淮卫生安全检测评价有限公司所检测的项目，设置课程教学内容。如采用AA7000原子吸收光谱仪开设的“原子吸收光谱法测定练江河水中金属铅的含量”，“火焰原子吸收光谱法测定练江河水中铜的含量”，“原子吸收法测定练江河水中Cd2+的含量”，经过3种离子测定的实验操作，学生就能独自操作原子吸收光谱仪测定各种水中的锌、铁、锰、锡等几十种金属离子的含量了。这样的工作过程系统化实验教学可以使学生快速掌握仪器的使用，直接对接社会需求，可服务于驻马店及河南地方经济发展。还开设了“石墨炉原子吸收分光光度法测饼干中铅”，“石墨炉原子吸收分光光度法测饼干中镉”，“石墨炉原子吸收分光光度法测饼干中铬”，实现了对食品中痕量重金属离子含量测定，学生对所学内容感兴趣，认为知识“不再是学而无用”。使得学生由被动学习变主动学习，他就会萌生出“可不可以再检测一下有没有其它的有害金属”等有意义的想法，促进其联想思维，从而使得学生充分发挥主观能动性，自我创造性。学生不但掌握了教学内容，保障实验教学质量，还能提高学生动手能力及科研素质，使其成为新型的应用型人才。

二、以“五大模块”为内容进行项目化教学

为了适应创新创业教育对人才培养的要求，仪器分析及实验教学对学生创新科研思维三大能力均要突出培养。必须设计有代表性和创新性实验内容，以适应社会对人才培养的日益提高的要求。结合当今社会新技术和新动态，尽最大可能与企业或科研项目相融合。所以，采用模块化构建仪器分析及实验课程内容，按仪器分析方法的不同进行样品检验及测定，构建为红外-紫外-荧光光谱法、原子吸收-发射光谱法、气相-液相-离子色谱法、热分析法和电化学分析法5个教学子模块。模块与模块之间既相对独立又相互呼应补充。每个模块中再开设项目化、情景化的实验项目，综合性、拓展性实验保证模块之间的互动协调补充[4]。同时，根据不同模块的共同特点及研究最新进展，在创新开放式实验上开设多个选修实验专题。

项目化教学的重点是项目，工作任务是驱动手段，结合理论与实践，使学生在完成一个又一个的任务过程中掌握知识，熟练技能。在化工、制药等企业开展调查研究，根据岗位任务剖析知识要求与职业能力，确定课程教学目标。如何选取优化课程内容、设计教学任务和情境、教学实践、考核方式均是通过工作任务及过程来实现[5]。仪器分析及实验课程在教学过程中采用“模塊式教学，项目化情景教学设计”的方式。根据真实工作任务、工作过程整合教学内容，转变为相应的实验项目，使学生在实际“情境”中进行学习，既包括理论知识点又提高学生能力培养，以具体样品的检测为载体，实现教学做一体化，结合理论与实践使得工作过程向教学过程的转化得以实现[6]。

以紫外分光光度法测定练江河水中苯酚的含量为例（表1），增强课程的系统性，学生能掌握地更熟练，对教学单元更易掌握。学生就能更易于掌握紫外可见分光光度法。同时，教学过程中也减少了学生的学习实验课程压力，使学生轻松愉快地完成实验操作练习与检测。

三、实施“四步”实验教学法

在《仪器分析及实验》的教学过程中采用“查-学-练-写”四步实验教学法，改变教师与学生之间的关系，建立起教师为辅、学生为主的思想观念，形成新的学生学习由被动变主动的实验教学模式。仪器分析实验教学体系中采用四步教学法，充分发挥学生的主动创造及创新性，可使学生更好地掌握教学内容，提高教学质量，还可以强化学生的科研素质及创新应用能力的培养。

“查”即实验预习，是较为重要的一个步骤，学生查阅文献及预习熟悉实验理论原理、实验目的、实验内容及要解决的问题[7]。我校仪器分析及实验课安排在学生已经掌握了分析化学的一些相关知识后的学期，借助于图书馆，网络及大型仪器如气相-液相色谱仪、原子发射-原子吸收光谱仪、红外-荧光-紫外光谱仪、电化学工作站、热分析仪的实际操作视频，完全有能力完成预习，了解熟悉仪器的使用，增强学习仪器分析实验的迫切感和兴趣。

“学”是跟着老师在大型仪器上进行实践操作，由于实验仪器只有一台，实验需要分组进行，每小组6-7人，需要指定一个小组长来负责管理。教师详细介绍仪器的操作步骤、注意事项，原理与结构，设置实验参数等，并带领学生操作一遍仪器。由于学生已经预习充分，老师操作过程中要强化学生的操作规范训练，保证实验成功，这些有利于培养学生严谨的科学态度和细致、踏实的工作作风及成功的自信心。

“练”，学生操作实验仪器有了一定的基础，基本上已经会初步操作。但还需要学生自己动手熟练操作练习。教师要反复强调实验纪律，告诉学生不按照操作规程不可打开仪器等。还要告诉学生心理不要有太大的压力，有利于培养学生使用仪器的能力和信心。教师在旁边巡视，及时给学生指导和鼓励。另外还可以通过开放性实验利用课余时间进一步加强练习。学生们通过这些过程系列训练既获得解决问题的成就感，又增强对仪器分析及实验原理的理解，又提高了操作实验仪器的能力和信心。

“写”是写实验报告，即写清楚目的、原理、仪器、试剂，步骤、数据处理及结果与讨论。结果与讨论部分要学生写出在实验过程中有哪些收获与体会，也可以写一些新的实验现象，不同见解及提出改进意见，能充分体现学生的研究探索能力。教师对实验效果进行点评，表扬学生取得成绩，适当指导存在的问题，既可以让学生获得自信，燃起对学习的热情;又可帮助学生找出不足之处，及时地改进学习方法。

四、建立校企合作，产教融合的开放式教学模式

以往多数学校开展校企合作，是处于初级合作阶段如“推荐就业”、“订单培养”、“顶岗实习”等，而“产教融合”要求校企双方深层相互渗透合作，建立共享利益关系，确立利益共同体，达到双赢的目的，架设校企合作的发展格局。化学与制药工程学院与驻马店市驿城区黄淮卫生安全检测评价有限公司正是这种深层次的校企合作，可以实现学校资源与企业行业资源优势互补，完成学校和企业、教育和产业对接。我院推行校企合作，协同育人，打破学校、实验室教学空间的封闭性，形成教师到化工企业顶岗，化工企业成功或知名人士进入课堂，学生不间断到化工企业实习的良性循环。

基于产教融合与实际检测相结合的实验项目，让学生了解不同仪器分析在实践中的应用与之间的联系，培养学生运用知识和技能解决实际问题的能力，有利于学生探索求知欲的激发，进一步强化学生的实践能力、创新思维能力。如液相色谱实验，开设了“用气相色谱法检测白酒中的甲醇含量”实验后，可以自行完成“气相色谱法测葡萄酒中乙醇含量”、“气相色谱法检测牛奶中苯甲酸和山梨酸的含量”、“气相色谱法测果蔬农药残留”等的一系列分析检测，可以分析复杂成分中的一种、几种，甚至多种成分含量分析。在教师指导下，整个实验的过程中学生在独立完成，系统地学习如何建立与调试气相色谱分析方法，进而掌握实际样品分析的基本方法，锻炼研究性实验操作及实践能力。

实现校企互动，合作共赢，促进驻马店区域产业良性发展，服务地方经济区建设。在“产教融合，校企合作”办学模式及培养高素质技术技能人才的环境下，与“驻马店市驿城区黄淮卫生安全检测评价有限公司”、“河南华鼎高分子合成树脂有限公司”等企业的对接，建立校企合作，产教融合的开放式教学模式，为实施国家“一带一路”战略及高等学校转型发展的要求，为促进地方经济发展与化工企业深入合作基础，共同组建黄淮学院的“院中院”，例如：学校与河南省骏马化工集團有限公司合作成立“骏化学院”以加快应用型创新创业人才的培养。建立校企双赢的长效机制，使学生的综合素质、实践能力得到提升，完成教学大纲中知识、素质、能力三大目标。

五、结束语

通过优化教学内容的探索与研究，仪器分析及实验课程采用项目化和产教融合的教学模式，强化了对学生能力培养，保障实践教学质量，提高了就业能力。产教融合模式在不久的将来会极大地推动培养应用型、技术创新型人才、适应社会发展的步伐，深入推动高等院校教育教学改革与战略发展转型。相信随着产教融合的长效发展，仪器分析及实验课程教学改革必然会在新形势下提供一条新途径。

参考文献：

[1]张芳，李国平.地方院校向应用技术型高校转型的困境与对策[J].教育与职业，2017，38（6）：48-51.

[2]周晶，岳金凤.十八大以来中国特色现代职业教育深化产教融合校企合作报告[J].职业技术教育，2017，38（24）：45-52.

[3]夏霖.主动聚焦人才培养跨界推动深度融合[J].职业技术教育， 2017，38（21）：44-47.

[4]孙姣霞，潘瑾，刘雪莲，等.仪器分析教学新探索——理论与实践一体化教学[J].教育教学论坛，2015，36（9）：143-144.

[5]周立敏，杨桂朋，高先池，等.仪器分析实验教学的思考与实践[J].实验科学与技术，2016，14（1）：148-149.

[6]刘治刚，徐青.基于工作过程的《仪器分析技术》项目化课程改革探索[J].职业教育研究，2013（9）：80-81.

[7]赵艳芳，徐鲁斌.五步教学法在仪器分析实验教学中的应用与实践[J].广东化工，2016，43（5）：189-190.