多维度教学资源融合的现代分析测试技术课程教学模式研究

冯艳艳，杨文，孔翔飞，滕青湖

（桂林理工大学化学与生物工程学院，广西桂林 541004）

现代分析测试技术是高校化学化工类专业必开的一门应用性和实践性较强的专业课程，对于培养应用型化学化工类人才具有重要作用。现代分析测试技术是桂林理工大学化学工程与工艺专业的一门专业课程，最初，该课程的名称为化工产品分析测试技术，这门课程已有近十年的历史。现代分析测试技术课程系统地介绍了化学化工类产品现代分析测试技术的基础理论和基本知识，以及在化学化工中的应用，旨在使学生具备根据需求选择适宜的测试仪器和实验条件的能力，以及对测试结果进行分析讨论的能力，为学生毕业后从事化学化工类产品的生产和研发奠定必要的理论基础和技术基础。现代分析测试技术课程的教师可以通过课堂内外的系列训练，培养学生实事求是的科学态度、严谨细致的工作作风以及解决问题的能力[1-2]。

现代分析测试技术课程的教师结合我校培养高级应用型人才的定位以及工程教育专业认证的要求，将该课程的总体目标设定为：使学生熟悉化工专业常用现代测试仪器的基本原理和测试方法，提升学生运用现代分析测试技术知识分析和解决化工产品检测问题的能力。具体目标如下：1.掌握现代分析测试技术的常用仪器的基本原理、基本构造和测试方法，以及现代分析测试技术在化工生产领域中的实际应用（知识目标）；2.能够灵活运用现代分析测试技术分析化工产品，提升化工产品科学研究与技术开发的能力（能力目标）；3.培养学生实事求是、严谨细致的科学素养，增强学生对相关工作的认同感，厚植学生的爱国情怀（素质目标）。

在教学过程中，笔者发现现代分析测试技术课程的教学存在以下问题：1.测试新方法、新仪器、新技术的不断涌现，以及相关知识点多、学科交叉多、学生学习难度大等困难，导致教学内容未能充分体现化学化工类行业测试技术的发展趋势，难以激发学生的学习兴趣，影响学生的学习深度和广度；2.学生感觉测试原理深奥、枯燥，且不易理解，不能将所学知识运用到实践中，导致课程学习十分困难，影响课程教学目标的实现；3.教学方法未能充分体现学生的主体性，影响学生高层次认知能力的提升。此外，现代分析测试技术课程作为专业选修课，大部分学生对其不够重视，没有很好地利用该课程拓宽专业学科视野。鉴于上述问题，迫切需要教师以专业认证和一流专业建设的要求为标准，从教学内容、教学方法、成绩评价方式等方面进行课程改革，因地制宜地将多媒体教学与智慧教学工具结合起来，适当介绍化学化工相关学科的热点问题，以满足学科发展的需求，提升学生的专业能力和综合素质。

一、更新教学内容，凸显专业特色

随着科学技术的进步，测试仪器快速更新，教材内容（如仪器设备的型号、例题等）已不能满足教学需求，教师有必要不断阅读最新的国内外期刊，以掌握学科的发展动态、趋势，并及时向学生介绍涌现出的新知识、新技术、新方法。目前，现代分析测试技术课程的内容主要有X射线衍射、电子能谱、热重分析、扫描电镜和透射电镜以及四大结构仪器分析，前四种测试技术侧重于材料分析。对于化学工程与工艺专业（精细化工和制药工程方向）的学生，仅学习这些仪器的知识不能满足学生工作和研究的需要，因此，教师在讲解时需适当增加教学内容，如高效液相色谱、气相色谱和质谱联用等。因此，为了凸显化工专业特色、满足化工行业的应用需求，教师对现代分析测试技术课程的教学内容进行了调整，并最终构建了以X射线衍射分析、X射线光电子能谱分析、热分析、电子显微分析、紫外－可见吸收光谱、红外光谱、核磁共振波谱、质谱、液相色谱九大知识模块为主的课程体系。

二、改革教学模式，完成高阶目标

为了践行桂林理工大学“以学生发展为中心、学习成果为导向、学习效果为标准”的教学理念，提高教学质量，提升学生的学习积极性，教师可以对现有的教学模式进行相应的改革。第一，教师可以采取翻转课堂的形式，改变以往的教学方法和学习模式，把课堂从传统的“以教为主”改为“以学为主”[3]。教师可以引导学生在课前完成基础知识的学习，把课堂变成师生、生生之间答疑解惑的场所，从而达到更好的教学效果，完成课程的高阶目标。第二，教师要依据课程内容进行模块化教学。对于学院已有的仪器，如X射线衍射、红外光谱、热重分析仪等，教师可通过现场教学的方式进行教学。在现场教学中，教师可以结合仪器进行原理讲解，更利于学生理解和掌握。学生要研究相关知识点的原理，对实验过程中产生的问题进行分析，学会学以致用，为今后参加大学生创新创业训练项目及后续撰写毕业论文奠定基础。对于液相色谱、核磁共振波谱、扫描电镜等测试技术，由于条件限制，教师不能进行实地现场教学。因此，教师或实验人员可以在日常操作中录制教学视频，边操作边讲解，或边放视频边讲授，给学生一个直观的认识，方便学生更好地操作实验仪器。对于透射电镜、X射线光电子能谱、原子力显微镜等高精尖仪器，教师可以下载一些讲解仪器原理的动画，让学生边看动画边学习，寓教于乐。第三，教师可以采用项目导向教学模式，课前确定几个专题组织学生进行讨论。教师按班级将学生分为若干小组，每个小组根据讨论主题制作一个10分钟左右的PPT。在汇报讨论结果时，由教师现场指定每个小组的汇报同学。此外，教师还可以利用任务驱动法，结合章节知识点给学生布置思考题，如四大结构仪器谱图解析的重要性及在我们日常生活中的应用实例，让学生在课堂上以小组讨论的方式寻求答案，最后教师进行总结、点评。第四，学生要以小组的形式开展科研应用案例分析与汇报，例如，精读一篇化学化工类英文文献，至少选取3种分析测试技术，归纳文献是如何通过这些测试技术阐明样品的表面物理和化学结构的，并对所选测试技术的原理进行阐明[4]。教师可以通过科研应用案例分析与汇报，提升学生运用现代分析测试技术分析化学化工产品的能力，进而搭建起理论到实践应用的桥梁，同时提高学生的文献检索能力和阅读能力。

三、依托MOOC 资源+微视频，体现闭环式策略

教师要借助MOOC平台，利用雨课堂让学生在课前完成基础知识的学习，把课堂变成答疑解惑、知识点运用的场所。教师可以结合测试技术视频、科研成果案例分析，使学生对知识点的学习由“理论”转变为“应用”。针对现代分析测试技术课程信息量过大、授课课时有限的问题，在授课中，教师要利用MOOC资源、微视频等信息化教学手段，使枯燥乏味的理论知识更加直观化和形象化[5-6]。教师可以借助MOOC平台，建立课程的网络教学资源库，具体包括教学课件、课堂习题、课后作业、习题答案等，打破原有课堂在时间和空间上的限制。在完成教学资源的整理与制作后，教师要将课程资源（MOOC资源+微视频）与信息化教学手段相结合，以MOOC资源为载体，将课程资源运用到课堂教学中。课堂教学结束后，教师可以运用MOOC平台发布课后习题，检验学生的学习效果，完成知识的巩固。学生根据知识掌握的程度利用线上资源进行学习，通过反复学、反复练，实现知识的内化。教师对学生的作业进行查看和点评，小组之间进行相互点评。教师根据学生的作业完成情况了解学生的掌握程度，将学生的不足及时反馈给学生，并调整教学方法。

四、借助三层次教学方法，促进思政教育融合

教师可以通过三层次教学方法提高学生的创新能力和人文素养。1.第一层次：在讲解课程的重要知识点时，教师要导入贴近生活、与科研及生产实际紧密结合的案例，提升学生的思维能力[7]。例如，在讲解“X射线衍射分析原理及应用”时，教师可以通过飞机场和火车站安检机案例，使学生理解安检机利用X射线的透射影像性质的工作原理，并进一步解释液体物品不能通过安检机检测的原因。再如，在讲解“热分析”时，教师要结合科研课题，通过对比分析不同前驱体所制备氢氧化钴的TG、DTA曲线，研究这几种材料在受热分析过程中发生的物理变化和化学变化，进一步推导出几种氢氧化钴材料的微观结构及包含的功能基团。教师可以通过上述案例分析，使学生明确热分析的条件、应用，加深学生对热分析曲线的理解。2.第二层次：教师可以在教学过程中尝试开放式教学方法，利用逻辑框图让学生学会自主思考和总结。教师要重点讲授教材专业案例及“科研成果转化为理论教学”案例。3.第三层次：教师适当介绍一些学科的热点问题，以培养学生的专业素养和创新能力。同时，教师要开展思政教育，通过展示优秀科学家案例，有效地引起学生的共鸣，给学生树立学习榜样，激发学生的责任心、探索欲和爱国心[8]。

五、建立多元化的评价方式，体现过程性评价

多元化的评价方式可以更好地检验教学效果，更好地实施教学过程。课程教学团队以激发学生的学习动力和专业兴趣为着力点，不断优化课程学习评价制度。教师要按照专业认证的要求，细化课程教学目标、考核方式及教学内容，围绕教学目标的实现设计教学评价方式，继而建立过程性考核（30%）与终结性考核（70%，期末考试）相结合的成绩评定模式[9]。主要体现如下：1.教师要加强对学生课堂内外学习的评价，如网络教学平台学习情况、随堂小测试等，提升课程学习的广度；2.教师要丰富探究式、讨论答辩式作业评价方式，如专题讨论与科研应用案例分析、思政案例分析，提升课程学习的深度；3.教师要在期末试卷中体现与课程目标相一致的知识点，强调对知识运用能力和分析问题能力的考查。教师要通过上述多维度评价学生，调动学生的学习积极性，提高学生运用测试仪器分析问题、解决实际问题的综合能力，赋予课程更高的实用性。

六、结束语

现代分析测试技术课程的教师要以现代分析测试技术的知识为基础，以提升学生化工产品科学研究与技术开发的能力为突破口，厚植职业素养、科学思维、创新精神等德育元素，促进课程“两性一度”的提升。学校要从现代分析测试技术课程的教学情况出发，以“化学工程与工艺”国家一流专业建设为抓手，从教学内容、教学方法、成绩评价方式等方面进行课程改革，借助多样的教学方式，综合利用多媒体课件、案例分析、MOOC平台、微视频等多维度教学资源，培养高素质的化学化工类应用型人才。今后，学校将继续加强现代分析测试技术教师团队的建设。团队教师要结合科研应用或生产实际案例，分模块完善课程资源库的建设，以进一步突出课程内容的先进性和实用性。团队教师可以通过案例教学，增强学生从事相关工作的使命感。在教学过程中，教师要培养学生的学习兴趣，增强学生的法治意识，厚植学生的爱国情怀。此外，教师要进一步挖掘该课程所蕴含的思想价值和精神内涵，从所涉及专业、行业、国家、文化、历史等角度，强化课程的价值引领，实现知识传授与思想教育的高度统一。