工程认证背景下仪器分析课程教学改革与人才培养探讨*

王 庆，谭 茜，刘 宁

(湖南工学院材料与化学工程学院，湖南 衡阳 421002)

工程教育专业认证的核心就是要确认工科专业毕业生达到行业认可的既定质量标准要求，是以培养目标和毕业要求为导向的合格性评价。其实质是对工科专业教育的综合性评估和指导[1-2]。工程教育专业认证是一种世界性的工科专业教育导向，我国自2006年开始第一批进行工程教育专业认证，到现在经历了十多年的过程，已经有上百所学校几百个专业通过了工程教育专业认证，为我国工科人才的培养和专业教学质量的提高起到了指导性作用。

现代分析仪器的使用在众多的工业领域如化工、制药、食品、环境、材料、安全等十分普遍，同时也是工科专业本科毕业生必需掌握的一项基础知识和基本技能。所以仪器分析课程是工科专业必修的一门理论课程。通过对仪器分析课程的学习，使学生掌握各种仪器分析方法的基本原理、仪器的基本结构及核心部件的功能，学会建立各自的分析方法，初步具有综合应用各种仪器分析方法对实际问题进行分析解决的能力，培养出符合新时代和现代社会需求的工程应用型人才[3-5]。同时，学生如果掌握好仪器分析知识和检测技能，并具有一定的利用分析仪器解决问题能力，其在就业过程中会展现更大的优势，并在未来的工作中更加得心应手。

仪器分析课程是化学相关专业必修专业课程，它的开展对培养化学专业本科生的实践能力至关重要，同时也为高等本科院校培养出适应社会需求的工程技术性人才奠定基础[6]。结合工程教育认证标准规定了学生毕业时应达到 12 项毕业要求。仪器分析课程主要支撑毕业要求中的 3 项，分别是: 毕业要求2(问题分析)，毕业要求4(研究)，毕业要求5(使用现代工具)。

1 仪器分析课程教学模式现状

1.1 从教学内容上分析

教学内容多且理解难度大。普通高校对仪器分析课程的要求基本类似，主要是要求学生掌握光学分析法、电学分析法和色谱分析法相关内容。看似只有三类分析方法，但涉及无机化学、有机化学、物理化学、物理学以及高等数学等相关知识，要掌握的仪器达十多种；同时，每一类分析方法都会有许多新的概念和定义，包括分析方法的原理，如何进行定量定性分析，仪器的结构、操作与维护等。而仪器分析课程一般在大三开设，正是学生大量学习专业课程时期，课程多，学习任务重，学生每们课程能投入的精力十分有限，再加上知识点多而且容易混淆，学生很难学好仪器分析课程。

1.2 从教学模式上分析

教学模式相对落后。仪器分析课程教学模式基本上是采用授课、答疑、作业这一传统教学模式完成。授课一般都采用老师讲述、学生记笔记的模式，缺少发散与连贯；答疑过程由于学生很少接触到具体的仪器设备，许多问题都在课堂没法讲述清楚；而作业普遍存在查阅参考书看答案，很少自己动脑筋去完成的现象。最终对学习效果的考察，主要用期末考试成绩来确定，这导致学生只注重书面知识点的记忆，而分析仪器的操作技能和其在实际的应用关注较少。

1.3 从理论联系实际情况分析

理论教学与实际操作脱节严重。由于分析仪器普遍都是贵重的大型仪器，同时教育经费的匮乏，许多学校不是缺少大型仪器就是缺少大型仪器的技术操作人员。面对这些困难，一些学校的仪器分析实验课只能进行，演示实验，甚至有些学校不能开设仪器分析实验课。学生缺少动手操作机会，很难进一步理解掌握理论课的知识。理论与实际脱节，导致学生脑海里只有抽象的概念，缺乏具体的感官认知，更别说学以致用。所以传统教学模式已经无法满足新时代教学要求，也无法满足工程认证中对人才培养的要求。

2 仪器分析课程教学改革措施

2.1 教学大纲与教学内容工程认证导向化

仪器分析课程章节多内容繁，如何在有限的课时内达到较好的教学效果是一个值得探讨的问题。在专业认证理念中，学院需根据学校的定位、适应社会发展和所有毕业生发展的需要制定相应的培养目标和毕业要求。培养目标的达成，需要课程、师资队伍等各种条件来提供支撑。因而，作为一门专业主干课程，仪器分析课程的建设需对照认证标准，围绕毕业要求进行，确定这门课程在整个专业知识体系中和提升学生能力中的作用，选择适合专业建设发展的教学内容，编制合理的教学大纲。这样使得教学内容更具针对性和先进性，既能减轻教学负担，提高教学效率，又能够培养适应社会需求的专业人才。在工程教育专业认证的背景下，要仔细观察专业的培养目标、专业方向和毕业要求，制订教学大纲，选择合适的教学内容，对原有的教学内容进行优化和更新，以适应在工程认证背景下现代社会对专业发展的要求。例如应用化学专业可以适当增加光分析法的比重；高分子材料专业增加热分析法和表面分析法的内容；制药专业增加波谱分析的内容等。同时，为了支撑毕业要求，教学内容应该在最后一次课中增加案例分析，如一些微量元素的检测、混合物的分离、化合物结构分析等。使得学生从问题提出—解决问题方案设计—现代工具的使用—科研这一过程有相对具体的认识和了解。在将来的工作中在分析问题和解决问题上有更厚实的基础。

2.2 课堂教学方法和手段多样化

工程教育专业认证的一个基本理念是“以学生为中心”，它体现了学生在课堂上的主体地位，强调了学生学习的主动性，教师由课堂的主导者转变为指导者。然而仪器分析课程包括各种仪器的工作原理、仪器结构、定性定量方法及应用范围等教学内容。同时各种分析仪器都不相同，而且有些仪器从其方法原理及结构的内容都非常抽象。导致教师讲课难度大，学生学习困惑多，整个教学效果较差。为了提高教学效果，必须要采用适当的教学方法。由于现在网络的发展，可以将教学分为线下教学和线上学习两部分。

(1)线下教学部分：

根据具体的教学内容，围绕仪器分析课程主要支撑工程教育认证标准规定了学生毕业时应达到 3项毕业要求，设计不同的教学方法如讲授法、提问法、动画法、黑板演示、分组讨论等或几种方法综合运用，目的是使学生充分参与到教学过程，以提高学习效果。例如：围绕毕业要求2(问题分析)和毕业要求4(研究)，对各种仪器的原理进行不同层次的讲解，使得学生能够充分理解和掌握次仪器主要表征样品的哪种性能，从而提高学生对问题的分析能力及开展研究；围绕毕业要求5(使用现代工具)，主要讲解各种仪器的具体的操作流程，提高学生对仪器的熟悉程度，再结合仪器分析实验达到熟练操作各种仪器的能力。在教学过程中，理论教学要与实际应用的案例相结合。通过对案例的剖析，让同学加深对不同仪器的原理和使用方法的认识。例如在气相色谱分析法中，通过对石油裂解产物恒温气相色谱图和程序升温气相色谱图的对比，可以是学生更好的了解仪器使用的局限性及改善方法。

(2)线上学习部分：

现代社会是信息化时代，老师可以通过各种媒体获取教学资料，并将多媒体教学与传统教学相结合。多媒体教学能够丰富教学内容，完善教学方法，提高学生的积极性，更有利于学生理解和掌握教学内容。通过flash动画，视频教程等方式使枯燥的课堂变得有趣，并可以结合一些著名的科学家使用仪器的典故来提高学生对不同仪器的了解和使用，更好的为工程教育认证标准毕业要求(2)和(4)服务。对于仪器的具体操作过程，可提前将各类仪器的操作录制成微课，课堂上结合微课对分析仪器的操作步骤进行讲解，可帮助学生快速掌握各种仪器的操作使用，为工程教育认证标准毕业要求(5)提供支撑。利用学生的碎片时间，让学生在中国慕课、雨课堂进行专业知识的学习，例如对清华大起、湖南大学、北京化工大学等学校的国家级精品课程《仪器分析》或者《分析化学》仪器分析部分的视频学习，达到查漏补缺、巩固提高的作用。

2.3 实验教学信息化

在工程教育认证中，仪器分析实验是对毕业要求5(使用现代工具)高支撑。因此，如何提高仪器分析实验教学，起到服务工程认证的目的，国内很多高校在仪器分析实验教学进行了探索和改革，如分阶段教学，启发性学习及以开放实验为中心的实验教学模式等。在实验教学方面，建立以必做实验为主，开放实验为辅教学模式，注重基础技能训练和设计性、综合性实验的合理安排，形成完整的统一的、循序渐进的实验教学模式。指定课时内必做实验，训练学生实验基本能力，对于学生掌握仪器分析的基本原理、操作技能和适用范围是非常必要的；额定课时之外组织的开放实验，学生通过网上预约系统提交实验方案、联系指导老师、预约仪器、进入实验、提交实验报告等环节完成。这个阶段的训练不但给学生提供了发挥创造能力的舞台，还给学生提供了系统归纳、总结和应用基础阶段所学知识和技能的机会，使基础知识和基本技能得到巩固、充实和提高，同时又为大学生科研创新实验奠定了基础。

2.4 课程考核方式灵活化

仪器分析课程的考核方式主要是闭卷考试。期末考试成绩占 70% ，平时成绩占 30% 。考试内容主要是各种仪器分析方法的基本原理及相关的应用。这种考核方式难以体现学生的真实掌握情况，尤其是学生对仪器的使用情况无法体现。所以在工程认证的背景下，通过对教学大纲的修订，考核方式可以变成了理论考试和实验技能操作相结合的模式。采用总成绩分为三部分: 期末考试成绩、平时成绩、实验成绩各占一定比例 。期末考试主要是理论考试，而实验成绩中，对每次实验都进行量化评分，评分的标准细化到各个方面，如: 预习报告、实验操作、数据处理、实验结果、问题讨论。每个内容各占一定的比例，尤其是实验操作比例较大。这样可以充分考虑学生平时学习效果，也可以引导学生加强其对仪器的操作能力，强化他们的实验技能，培养更加合格的工程师型人才。

3 结 语

工程认证背景下，对仪器分析课程提出了新的要求，无论是从教学内容还是教学方法方面都要有进一步提高。教师应该采用现代教学方法，使学生掌握“基本原理——仪器结构——应用范围”这种仪器分析课程特色学习手段，提高学生的学习热情，牢固的掌握各个知识点，拓宽学生的学习领域，把学生培养成符合时代需要的工程师型人才。