基于成果导向教育理念的近代测试技术课程教学改革

贾春晓，秦肖雲，杨鹏飞，赵建波，陈凤华

(1.郑州轻工业大学 材料与化学工程学院，河南 郑州 450000 ； 2.郑州轻工业大学 烟草科学与工程学院，河南 郑州 450000)

近代测试技术课程涉及多种测试方法的基本原理、特征、规律及解析技术，是一门集现代物理学理论和化学知识于一体的综合性课程。该课程主要教学目的是使学生掌握常用仪器测试分析方法的原理和仪器的简单结构，了解常用的分析测试技术[1]。该课程是化学化工类、食品生物类、高分子材料和新能源材料等学科的重要专业基础课，具有非常强的综合性、实践性、应用性和前沿性[2-3]。尤其是对于应用化学专业的学生，通过该课程的学习，可以大大提高其分析测试和结构表征的能力，为以后的相关科研和工作奠定基础。

作为应用化学的一门重要专业基础课，为了培养学生发现、分析及解决问题的创新实践能力，近代测试技术课程近几年在教学改革中越来越多地引入了成果导向教育理念(Outcome Based Education，OBE)。OBE倡导以学生为中心，明确学习成果为驱动力，是专业工程教育的3个基本理念之一[4]。在教学过程中设置以问题为中心、以设计为主线，在课程中增加研究、探索模块，培养学生综合解决问题的能力；经过不断思考总结，努力探索，逐步提高近代测试技术课程的教学质量[5]。

1 基于OBE理念的近代测试技术课程教学

OBE 理念倡导使教学计划与课程安排遵循逆向设计和正向实施，构成以“定义预期学习产出—实现预期学习产出—评估学习产出”为主线的教学质量持续改进的闭环，强调学生的主体地位，重点关注学生掌握知识和能力的程度[4-6]。

1.1 课程定位和教学目标

根据应用化学专业的人才培养目标并结合OBE理念，本课程注重“价值塑造、能力培养、知识传授”三位一体育人，既要讲授各种近代测试方法的基本原理和仪器的基本结构，更要重点介绍这些方法在轻工领域中的最新应用。学生通过该课程的学习，要达到的知识目标是：掌握各种近代测试方法的基本理论、所用仪器的结构和操作方法；能力目标是：通过理论学习和实验技能训练，培养学生解决复杂问题的能力和创新意识；同时，通过爱国主义教育，培养学生的家国情怀和社会责任感。

1.2 授课内容和教学方法

OBE理念改变了传统的教学模式，突出学生的主体地位，强调学生学习成果，注重挖掘学生的潜能和学习积极性[4]。鉴于此，对近代测试技术课程的授课内容和教学方法都重新进行了设计。授课内容更加突出新技术、新应用以及知识的实用性；上课时采用启发式教学、讨论和翻转课堂等多种教学手段，让学生带着问题主动去探索规律，寻求答案并解决生产中的实际问题，并从中感受学习的快乐，增强自信心、获得成就感。

1.3 过程考核与成绩评价

OBE理念要求评估方式多元化，强调理论知识与实践技能并重，全面考核教学水平[4]。对于理论教学，除了平时成绩和期末考试成绩，同时还利用高阶性的作业(课程论文和文献综述等)来提升学生的创新能力并考查学生对知识的掌握程度；在实验教学方面，注重学生的动手操作能力和分析处理实验数据的能力，并结合实验方案设计、实验报告和实验考试来提高学生的实践技能和解决实际问题的能力。综合理论知识和实验技能，多角度全方位考核学生的学习效果，客观全面地评价每一位学生的课程成绩。

2 教学改革与实践

2.1 结合专业特点，以学习成果反向优化教学内容

针对应用化学专业的特点，并且考虑到学生的科研、毕业论文和将来的工作需求，本课程以培养学生解决日用化工、烟草科学和食品科学等轻工领域中实际问题的能力和创新意识为目标，反向设计和优化近代测试技术课程的教学内容。其中包括质谱分析(MS)、色谱-质谱联用技术(GC-MS，HPLC-MS)、核磁共振波谱分析(NMR)、X射线衍射分析(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)等近代的分析测试方法，理论教学共32学时；同时增加实践教学内容，以专业综合实验的形式针对各种仪器方法开设学生实验，共96学时，其中包括设计性的综合实验。

在授课内容上突出精深、新颖和实用的特点，近代测试技术是一个飞速发展的学科，每年上课时教师都会根据专业需要介绍最新的分析技术及其在相关领域中的最新应用；并且注重科教融合，课程组的教师们承担多项国家级、省级和企业横向科研项目，结合应用化学专业的特点把相关的研究成果融入课堂，以高水平的科研支撑高质量的本科课堂教学。例如：把攻关项目“烟草中蔗糖酯的分离、纯化和结构鉴定”的研究内容融入色谱、质谱和核磁共振波谱的学习内容中，学生从中学习怎样利用分析型和制备型高效液相色谱对植物中蔗糖酯类化合物进行分离和纯化，又怎样利用质谱和核磁共振波谱对其结构进行鉴定和表征，通过这样的科教融合，使学生热爱科研，崇尚科学，并能积极投身到老师的课题研究中，变被动学习为主动学习，从“学会”到“会学”“会用”。

在教学中注重挖掘课程中的思政元素，讲述与分析测试技术相关的故事，例如诺贝尔奖获得者屠呦呦和田中耕一等科学家的科研经历及研发成果，利用这些科学家的创新思维，提高学生科学研究的敏感性, 激发创造力。同时，结合我国分析仪器的发展及应用，培养学生的家国情怀。以立德树人为引领，讲述我国分析仪器从无到有、由弱到强的研发历程，以此培养学生的自豪感和社会责任感。

2.2 采用多媒体和线上线下混合式教学

近代测试技术涉及光学、电学和电磁学等多方面内容，各种分析测试方法的原理较为抽象，仪器内部结构复杂，学生较难理解和掌握。因此，教学中需要采用大量的图片、动画和视频等多媒体手段并结合网络教学来提高授课质量。

在理论教学中，针对难理解的光学和电学原理、仪器结构和作用原理制作了大量的Flash动画，通过动画模拟，让学生直观地看到各种光学和电学现象以及仪器中各部件的作用原理。对于一些理论上的知识点和教学难点，还录制了教学视频，供学生提前预习，以便课堂上能更好地理解和掌握课程内容。另外，最近两年还利用学校的网络教学平台引入了线上授课模式，在学习通上建立完整的课程体系，在章节内容中上传电子课本、每次课的重难点及教学实施方案、PPT和自己录制的教学视频，方便学生线上学习使用，并在讨论栏目中布置讨论话题，让学生提前准备，这样在线下的课堂中教师就可以更多地采用启发式、提问式和讨论式教学。通过这种线上线下混合式教学，可以挖掘学生的学习潜力，大大提高了学生的学习主动性。

在实验教学中，针对一些比较复杂的仪器的操作方法进行视频录制，学生在做实验之前首先通过看视频掌握仪器的使用步骤，因而能顺利地完成上机测试；同时，对于一些数量较少的大型贵重仪器，为了使学生掌握其原理及操作方法，课程组制作了有代表性的近代测试技术虚拟实验平台，从而加强学生对实验过程和仪器设备的掌握，增加学生对贵重仪器的熟知度。

2.3 结合OBE理念，探索课程教学新模式

在课程教学中，改变传统的以教师讲授为主、学生被动学习的教学模式，坚持“学生中心、产出导向、持续改进”的教学理念。采用案例式教学，以“实际问题—仪器分析方法及原理—仪器结构—应用(解决实际问题)”为每一章的主线，以“解决实际问题”为目标，引导学生分析实际案例，解决最初提出的实际问题。课堂上采用启发式教学，并融入提问、讨论和翻转课堂等多种教学模式。针对每次课的内容凝练出教学目标和学习主线，一条合理的主线可以把多个凌乱、枯燥的知识点有规律地串连起来，让学生沿着这条路线顺利地一步一步奔向目标；每次课在引入授课内容时，就要明确给出本次课的学习目标和学习主线，让学生带着学习任务，在目标明确、主线清晰的情况下，积极主动地探究，逐层深入，直至完成学习目标。

在学习各种测试技术时，采用四步教学法：讲授、讨论、参观和实验，从生活中存在的实际分析问题出发，到最终能解决这些问题，形成一个完整的循环。①课堂讲授，采用多媒体教学，讲授、启发和提问相结合，以问题为导向开始学习各章的基础理论。②在理论学习的基础上，引导学生分组讨论上述实际案例，制定分析方案和具体的实验步骤。③参观仪器，在学习仪器结构和操作时，尽可能带领学生进入仪器室，实地讲解，让学生觉得直观易学。④实验教学环节，在安排实验时，注重结合应用化学专业所涉及领域的生活和生产中的实际分析课题，不仅仅有验证性实验，还要有综合性设计型实验，如上述案例的实验方案设计，然后通过实验或虚拟实验平台，让学生掌握仪器操作和数据处理方法，实现样品中待测成分的定性鉴定和含量分析，最终解决这些生活中的实际问题。这种四步教学法从理论到实践，从问题出发到解决问题，培养了学生的学习能力和学习兴趣，同时也培养了学生的创新思维和解决复杂问题的实践技能，让学生乐学、善学，受益终生。

2.4 建立多元化的考核体系

作为应用化学专业的一门必修课程，近代测试技术具有很强的实用性，传统的期末考试形式并不适用该课程的考核和学生成绩的评价。结合OBE要求评估方式多元化的理念， 该课程建立了多元化的考核体系。理论教学方面采用平时成绩(40 )+ 期末考试(60 )，平时成绩包括课堂讨论中的表现、作业(含文献综述和设计型综合作业)、课堂测验和课程论文；通过写文献综述、实际案例设计方案和课程论文，可以促进学生掌握怎样利用学校的数字图书馆平台查阅国内外文献的方法与技巧，学会阅读简单的中英文文献并初步了解科技论文的写作模式，对学生的综合能力有很大地提高。期末考试题型以名词解释、问答为主，辅以材料结构的表征和有机化合物的结构推导、以及较高层次的综合解析题，涵盖面较广，主要考查学生对知识的综合运用能力。

多元化的考核体系有利于全方位地考查学生的学习效果和解决实际问题的能力，而对学生能力的考核是成果导向的实质要求；此外，在授课过程中，还定期进行网上评教和课程质量评价问卷调查活动，通过对学生的成绩考核和课程满意度问卷调查及时发现存在的问题，并持续改进课程的教学内容和方法。

3 结论

综上所述，基于OBE理念，对近代测试技术课程的教学进行改革，在课程定位、教学目标、授课内容、教学方法、过程考核以及成绩评价等方面进行了创新探索。教学目标和授课内容紧密结合轻工行业的需求，以培养学生的创新思维和解决复杂问题的实践技能为目标；精心设计教学方法，采用线上线下混合式和反转课堂等教学新模式，并建立多元化的考核体系，以此激发学生的学习兴趣，使其学习主动性大大提高，也使课程教学得以持续改进。

OBE理念为导向的教育教学研究在我国仍处于起始阶段，同时，教学改革也是一个不断探索，逐步完善的过程，今后还要不断总结经验，进一步提高教学质量，从而实现为轻工行业培养质量检验、品质管理和智能传感领域的具有创新意识和高素质的应用型人才的培养目标。