应用技术型高校对仪器分析课程改革的初探

崔 云，赵利花，闫智慧

(天津仁爱学院能源与化工学院，天津 301636)

近年来，因为全国各地化工企业频发的重大事故，以及环境问题，家长和学生本人存在对化工行业的排斥，招生、就业等都成为化工专业的棘手问题。特别对于民办院校化工专业而言，更需体现自身特色，秉承办学宗旨，立足当地经济形势，以学生为本，以专业为根，以可持续性发展为目标，培养适应企业需求的应用型技术人才。本文针对仪器分析的理论教学和实验教学提出改革方案，使之培养出的学生更适应社会就业需求。

仪器分析作为化学、化工、制药、环境、食品等诸多学科的专业必修基础课程，同时作为一门集理论、实践、操作技术为一体的应用型学科，具有多学科、多技术交叉的鲜明特点。可以说，仪器分析为科学技术进步，产品质量提升均起到重要的支撑作用。随着人们对检测数据准确性、有效性的要求提升，以及对分析仪器的灵敏度、精密度的标准提升，分析仪器技术正处于一场革命性的变化。传统的光学、电化学、色谱学等分析仪器已经从经典的化学精密设备和人工操作的应用模式，向光-电-机-算一体化、智能化、网络化、集成化的方向快速发展[1]。由此，仪器分析课程也越发成为各大高校相关专业十分重视的教学和实践课程。

1 背景基础

首先，应明确应用型技术人才的概念界定。应用技术型不同于综合性大学培养的工程型人才，也不同于高职院校培养的技能型人才，而是介于两者之间，以实现两类应用型教育的衔接与贯通。综合性大学注重学科发展，其主要任务是培养工程技术型研究人员，把科学原理转化成工程设计；高职高专则面向企业，培养生产一线能掌控实际操作的技能型人才，其主要任务是培养企业生产所需要的熟练技术工人；而对于应用技术型大学，是通过专业教育培养能够实现工程与技术融合的，负责产品技术工艺和流程管理的高级复合型工程技术型人才，也称“现场工程师”[2]。

民办大学的立足之本，即立足当地经济形势，设置有特色、有益于就业的专业。可见课程的设置需依据人才培养目标而定。因此，民办大学的课程规划要求符合基于成果导向的教学理念，这与民办院校培养应用型技术人才的教学理念异曲同工。2016年，基于“成果导向教学”(简称OBE)的专业认证理念正式引入我国，并在各大高校盛行。截至2019年，仅化学工程与工艺专业通过认证的就有68所院校。OBE专业认证理念强调以目标为导向的教育理念，以学生为中心的教育思想，以持续改进为手段的教育方法，建立培养目标-毕业要求-课程体系的三位一体教学模式，三者之间相互决定，相互支撑，促使课程体系实现培养目标。本文依据OBE专业认证理念，探讨适合民办院校应用型人才培养的目的，针对《仪器分析》的理论和实践课程进行设置与改进。

2 存在问题

仪器分析教学课时有限，课程涉及的仪器种类较多，原理复杂且各不相同，各类仪器之间关联性差，各成体系，在没有实物的教学过程中，对于分析仪器的印象较为抽象，难以真正消化理解。教师授课时也较为枯燥，导致学生学习热情不高，学习愿望不足。

分析仪器属精密仪器，即使是教学用实验机精度和准度都不高的情况下，设备费用和操作维护费用也不低，能提供学生使用的设备种类不多、数量不足，导致开设教材涉及的全部实验内容是不现实的，也限制了每一个学生上手操作的机会，而且仪器分析课程作为基本原理和实际操作同等重要的学科，在硬件和学时均有限的条件下，使得学生的理论学习和实验操作难以有效的联系起来。

仪器分析属于交叉性学科，涉及材料科学、物理技术、计算机技术、制造技术等，而且分析仪器的发展也是日新月异的。在全球范围内，每天几乎都有新的仪器问世，导致教学过程中所涉及的仪器设备严重滞后于工业生产实际所使用的仪器设备。此外，分析仪器种类多样，操作各有特点，无法保证所有仪器都学过、用过，同时即便是同类仪器，不同产家、不同型号，操作界面和部件形式也有差异，需要学生具备扎实的理论知识和高超的操作技巧才能灵活驾驭。因此，在本科教学阶段培养学生对分析仪器的操作能力，特别是对于培养应用型人才尤为重要。同时，随着相关行业对产品质量和标准的提升，对应用型技术人才的需求日益凸显，因此分析仪器课程改革成功与否对学生就业、企业用人均有重要的影响[3-5]。

3 课程改革措施

针对民办院校学生的实际情况和水平，为了有效解决学生就业困难的问题，需有针对性地开展对学生的培训，通过规范化的操作学习，满足企业单位对产品质量标准日益提高的需要。因此，基于仪器分析课程自身特点，需开展原理和实操两手抓，引入OBE专业认证理念，修订仪器分析课程教案和教学模式，培养出更符合用人单位需求的应用型技术人才。同时，针对上述仪器分析课程教学存在的问题，提出以下改革措施，共分为三个方面：

3.1 夯实基础，强化实践

仪器分析课程由理论学习和实际操作两部分构成，二者相辅相成，具有相同的重要性。因此，课程改革的第一项工作就是如何夯实基础，强化实践。

3.1.1 网络平台建设，解决原理认知的问题

对于学生而言，关键还是要掌握各类仪器的基本原理，正所谓万变不离其宗。(1)针对课程内容多，课时有限的问题，可建立仪器原理、实验讲解等相关内容的视频库，学生可以作为理论知识进行复习和实验课程进行预习，做到把课堂教学由课上延伸到课下，起到增加课时的作用；(2)针对课程概念抽象，不容易理解的问题，可制作相关仪器工作原理的动画，形象的将原理及操作展示给学生，增强学生的感性认识，增加理解记忆点；(3)针对原理讲解枯燥，难以与实际相关联，学生缺乏学习兴趣的问题，可将课堂教学由单向灌输变为双向交流，创立网络讨论园地，搭建交流沟通平台，形成双向交流，增加师生沟通机会，每一位学生可以随时提出问题，老师回答，全体同学都可以参与讨论，共同学习，学生有高度的参与感，明确了分析仪器与实际的关联性，最大限度的调动学生的积极性和主动性，提高学生的学习兴趣。

3.1.2 仿真教学，解决实训条件差的问题

目前，国内高校开设的仪器分析实验课程基本都是实行分组实验，且多为演示性实验，导致学生对于所学理论知识与实践环节严重脱节。即学生经常出现理论学得好，见到仪器也无从下手的问题。为解决这一问题，可引入仿真实验的教学环节，弥补高等院校实验经费不足的缺憾，同时也解决学校场地和课上时间不足的难题。仿真实验可以进行课程设定实验不涉及的操作环节，如色谱测定中，气相色谱和液相色谱由于工作原理不同，需使用不同的微量注射器进行操作；红外测定中，强调样品处理时需要观察环境条件和样品形态；紫外检测中，比色皿的使用要求和存放需注意避免污染；明确归一化法定量分析和外标法定量分析的适用条件，根据数据处理的精度要求决定操作差异。学生可以任意设定操作条件，不必担心误操作，系统可以提示正确操作，并反复强调，使学生加深印象。仿真实验的教学环节，可以保证每一位学生均有独立上机操作的机会，同时避免因学生操作不当，导致高价实验仪器损毁的现象发生。因此，仿真实验是提升教学效果的有效手段。

3.2 因人而异，因材施教

如前所述，学生存在学习兴趣与能力的巨大差异，为了更好的激发学生的潜力，特别是课程的实操性，我们拟采用因人而异，因材施教的分段式教学改革，制定适合每位学生的课程内容。

3.2.1 巩固强化、基础阶段

课程设定的基础实验均为验证性实验，也就是说，学生的实践对象、方法以及步骤等关键要素都是预先设定的，学生只需要按照教材指示，按部就班地做，就可以得到相应的结果，这一阶段是全体学生的必修基础阶段，实验过程中强调操作规范性，在实验报告撰写过程中强调科学性和严谨性。充分利用前期搭建的网络平台和视频库，要求全体学生在实验课程前，通过网络自主学习，明确实验流程和基本原理，在通过仿真实验演习一遍流程，加深理解，实操时以小组为单位由学生讲解、提问和回答问题，再在老师的引导下提出重点、难点和关键点，这一过程的效果比老师一味讲解要好，整体实验过程，经历了视频学习、仿真演习、小组讨论、实际操作，报告总结五部分，极大强化了学生的理解记忆，并能更充分理解抽象的理论原理和实验操作的关联性。

3.2.2 提升理解、模拟设计阶段

仿真实验不仅能强化学生操作的规范性和数据处理的准确性，让学生养成严谨求实的工作习惯，培养其全面规范的实验技能，也能进一步调动学生对分析仪器的学习兴趣。可以让部分有能力的学生依据个人兴趣选择实验课题，结合理论教学内容，查阅相关文献，设计完整的实验方案，在教室的指导下，在仿真实验中进行操作和可行性验证，不必担心操作不当，也没有试剂损失。该阶段可作为第二步，面向有兴趣的学生，可以给于一定加分，学生可利用课余时间，通过仿真实验，进一步了解仪器操作和基本原理。

3.2.3 开拓创新、实操设计阶段

对于有意愿再进一步学习的学生，可考虑开展第三阶段--设计性实验[6]。这一阶段学生需在教师的指导下独立设计实验方案，对提高学生动手能力，全面认识仪器分析过程的复杂性具有质的飞跃，对培养学生科技创新能力与主观能动性具有重要意义。这一阶段学习，仅针对主观能动性强且有明确完整设计实验流程和步骤的学生。对于实验方案设计特别出众的学生，还可以让其参与实验技能竞赛，从而有机会接触民办院校无法配置的高精尖仪器设备，体会分析仪器的多样性和灵活性，开拓眼界，增长见识，激发学习兴趣，拓宽就业思路。

3.3 德育培养，全程育人

民办院校作为我国人才培养的一支主力军，除了对学生专业素养的培养，对于学生德育培养也尤为重要。即课程要与思想政治理论课同向同行，形成协同效应，使思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人。思想政治教育元素包括思想政治教育的理论知识、价值理念以及精神追求等，均需要融入到课程中去，潜移默化地对学生的思想意识、行为举止产生影响[7]。针对仪器分析课程，在教学过程中可引入国产分析仪器的艰苦创业历程介绍，如分光光度计的著名生产厂家北京普析通用仪器和上海元析仪器的发展历程，激发学生的民族自豪感，引导学生增强科研报国的使命感，提升专业自信度与认可度。此外，增加仪器分析在环保、新能源、食品安全等重要领域的典型应用案例介绍，使学生认识到该课程与国计民生的各个环节息息相关，加深了解课程的重要性和学习的必要性。

4 结 语

随着现代企业对产品质量要求的不断提升，各行各业对于行业标准和规范的重视性不断增加，分析仪器的市场使用量逐年成倍增长，相关专业的就业率也大幅增加。借此契机，民办院校应做好仪器分析课程的定位，及时进行课程改革与发展，为学生做好专业引导与就业规划，培养出更多更好的适应社会需求的应用型技术人才。