基于OBE理念的色谱与分离课程教学改革探索

摘 要 文章主要基于成果导向教育理念（OBE），探讨色谱与分离的教学改革，旨在改变传统的单一授课模式，探索教学新方法，提高教学效果。以色谱基本理论中“速率理论”知识点为例，采用问题导入、形象比拟、小组讨论等多种手段进行教学设计，实现闭环式教学过程。课程实施多层次多角度的过程考核评价体系，培养了学生的学术思维能力、创新力和工程实践能力。

关键词 色谱与分离；OBE；教学改革；过程评价

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.26.039

Exploration of Teaching Reform in Chromatography and Separation Course

Based on OBE Concept -Taking "Rate Theory" Teaching as an Example

DONG Chunping， CH3qO4xXe/cYUlvNYODkkZmQ==EN Junming， LI Jian

（School of Pharmacy & School of Biological and Food Engineering， Changzhou University， Changzhou， Jiangsu 213164）

Abstract The article is mainly based on the Outcome Based Education （OBE） concept， exploring the teaching reform of chromatography and separation， aiming to change the traditional single teaching mode， explore new teaching methods， and improve teaching effectiveness. Taking the knowledge point of "rate theory" in the basic theory of chromatography as an example， teaching design is carried out using various methods such as problem introduction， image comparison， and group discussion to achieve a closed-loop teaching process. The implementation of a multi-level and multi angle process assessment and evaluation system in the curriculum has cultivated students' academic thinking ability， innovation ability， and engineering practice ability.

Keywords chromatography and separation; OBE; reform in education; process evaluation

色谱与分离技术是分析化学中发展最快、应用最广的分离分析技术，是化学化工、食品卫生、sRbGkkfXPtww+c2cHCoIRg==环境检测、生化、医学、药物、商检等领域最常用的分离分析手段，也是高等学校化学、化工及相关专业学生必修的一门课程。然而分离分析技术多种多样、色谱相关理论晦涩难懂、色谱相关仪器结构复杂、检测器种类繁多，使得整门课程趣味性不强[1-2]。鉴于此，针对色谱与分离课程的教学改革一直在进行，试图充分融入OBE理念改变传统的单一教学手段，以提高教学效果[3-4]。本文以色谱与分离课程中的“速率理论”为例，尝试与OBE教学理念融合进行教学设计的改革探索。

1 教学目标与内容设计

1.1 教学目标

本课程设定了两大课程目标，第一为知识与能力目标： ①培养学生掌握色谱分析方法的理论和应用知识，包括掌握色谱分析的本质、色谱分析的基本术语和理论；仪器的基本结构；常见色谱分析类型的特点；分析条件的选择和定性定量方法等；②培养学生掌握混合物的分离和分析方法，包括生产和研究中常见的色谱技术、常规分离方法和样品前处理技术等；③培养学生通过所学的理论知识进行综合分析和解决实际问题的能力。第二为素质目标：①培养学生积极进取、探究科学的学习态度和思想意识，执着钻研的科学精神、专业荣誉感和职业使命感，增强学生勇担民族复兴重任的决心和意识；②激励学生坚持科学理性、求真务实、理论联系实际和认真细致的科学态度，树立正确的职业观。

1.2 教学内容设计

在色谱与分离的教学中，选用夏之宁、季金苟、杨丰庆主编的“十二五”系列教材《色谱分析法》作为教学用书。根据学时安排，主要讲授九章的内容，包括：①绪论；②色谱分析法概述；③色谱分析基本理论；④色谱仪；⑤气相色谱柱系统；⑥高效液相色谱；⑦色谱定性定量分析；⑧柱层析和薄层色谱法；⑨样品预处理技术。

在教学设计过程中，根据各章节知识点的特点采用不同的教学形式。其中包括：①案例启发法，如以“三鹿毒奶粉事件”“工业废水排放”等生活中熟悉的案例来帮助学生认识到色谱分析的重要性；②形象比拟法，如将色谱分离比喻成长跑比赛，色谱仪中检测器的灵敏度比喻成相机的像素，通用型检测器和选择性检测器比喻成合照与特写等；③直观教学法，在讲述色谱填充柱和毛细管柱时，用实验室的实物让学生近距离观察两者的区别；讲解柱层析和薄层色谱时，通过视频及线下实验教学，充分培养学生的实验动手能力。

以色谱分析基本理论里的“速率理论”为例，教师在教学过程中以市面上常见的色谱柱为切入点，提出为什么这些色谱柱会采用这种尺寸的疑问，引起学生的思考，从而带着问题进入课程学习。之后由问题引出课程所讲述的重点——速率理论方程（也称范第姆特方程），并将其对于色谱分离的重要性比喻成地心引力对于发射火箭的重要性，从而引起学生的重视，并充分运用引导式教学和小组讨论的教学手段以提高学习效果。

2 OBE理念的融入

2.1 以学生为中心

“以学生为中心”的教学理念强调以学生的学习和发展为中心，实现以“教”为中心的传统教学模式向以“学”为中心的学习模式转变，突出学生的主体地位，在教育教学过程中更加关注学生学习体验和需求的满足，提高学生的学习质量，进而全面提升学生的知识、能力和素质[5-6]。在色谱与分离这门课程的教学过程中，要想充分融入“以学生为中心”的教学理念，就需要提前了解学生的学情和需求，进而进行教学内容的改革。

以“速率理论”这一知识点的讲解为例，在学习之前，学生已经掌握了色谱分析法的本质及常见术语，系统地学习色谱分析两大基本理论中的塔板理论，在此基础上需要引入速率理论方程，引导学生探究影响柱效的因素及提高柱效的途径。但参考教材中该节内容的公式推导太多，不利于学生的理解，因此在教学过程中将采用动画模拟的方式进行讲解，以帮助学生轻松掌握速率理论方程的本质意义。如将色谱分离比喻成长跑比赛，形象简要地回顾色谱分离的本质意义，再由塔板理论的不足之处引出如何提高柱效，并通过互动，让学生观察两个颜色谱带的区别，直观地体现提高柱效的意义，指出柱效与色谱峰宽之间的对应关系，为速率理论方程的解释做铺垫。

在讲解速率理论方程中每一项参数所代表的意义时，将单一组分在色谱柱中的运动比喻成士兵行军，队伍到达终点时的紧密程度就代表着色谱峰的宽度，从而将枯燥难理解的公式与实际生活联系起来。速率理论方程中涡流扩散项的讲解，教师可以将固定相颗粒大小不一，填充不均匀引起的色谱峰变宽的现象，比喻成士兵行军过程中遇到不平整的道路而导致队伍变散乱，通过互动让学生讨论解决道路不平整的方案，自然而然地提出减少涡流扩散的途径为降低固定相颗粒直径，填充均匀，从而提高柱效。分子扩散项的讲解过程中，教师将组分分子在气体里扩散引起的色谱峰变宽的现象，比喻成士兵自身散漫导致行军队伍变散乱，通过互动让学生讨论行军速度快慢、道路宽窄对队伍紧密程度的影响，从而提出减少分子扩散项的途径为缩小柱径，提高载气流速，提高载气分子量。在讲解传质阻力项时，以气液色谱为例，把由于组分分子在流动相、气液界面及固定液三者间存在传质阻力而引起的色谱峰变宽的现象，比喻成士兵行军过程中遇到一片花园，每个士兵从花园绕出来的时间不一而导致最终队伍变乱，通过互动让学生讨论如何降低花园带给行军队伍的影响，从而提出影响传质阻力项的因素及降低的途径为缩小颗粒直径和液膜厚度，降低流速，降低载气分子量。

2.2 以成果为导向

在色谱与分离的教学过程中，大量运用问题引导式教学，在开始学习每个重要的知识点时，以问题为导入，通过反向设计教学内容，最终引导学生利用所学知识来解决实际问题，如此闭环学习，提高学生解决问题的能力。

同样以“速率理论”的教学过程为例，在学习之前，教师首先提出市面上所售色谱柱标签上各参数的意义，为什么要如此设计，让学生带着问题进入课程学习。在学习完速率理论方程之后，让学生根据所学知识讨论市面上的色谱柱要设计成零碎的尺寸参数的原因，让学生更深刻理解其是为了使得最佳流速能够凑成整数，便于实验者操作，从而解答课程开始前教师所提出的问题。在互动过程中，带入思政教育，让学生明白速率理论方程的问世带动了色谱行业的飞速发展，从而体会到理论研究的魅力，激发他们对于理论知识的学习兴趣及利用所学知识推动社会行业发展的学习动力。

总之，在速率理论的讲授过程中，教师以常见色谱柱的尺寸参数为切入点，通过提问与学生互动，引起学生想要一探究竟的学习兴趣，从而展开相关内容的学习。教学过程中虽然还是以多媒体教学为主要手段，但是改变了传统的讲解方式，以丰富的图片、动画等资源，生动形象地介绍了速率理论方程，在此期间充分融入OBE教学理念，将组分在色谱柱中的运动比喻成士兵行军，色谱流出曲线的宽度比喻成行军队伍的紧密程度，“以学生为中心”，通过互动让学生讲出哪些因素会影响士兵行军队伍的紧密程度，从而引出影响色谱峰宽的因素，进而总结出提高柱效的方法。速率理论方程的基本内容讲解结束后，让学生运用所学知识来解答开始提出的问题，通过互动情况来考查学生的理解程度，提高其分析实际问题的能力，做到“以成果为导向”，并为后面的持续改进打好基础。课程的讲解过程中更重要的是培养学生自主学习的能力，通过思考题，辅助学生复习、巩固章节重难点部分。在帮助学生掌握专业知识的同时，不忘开展思政教育，通过速率理论方程的研究带动整个色谱行业的快速发展，让学生领略到理论研究的魅力，激发他们对于理论知识的学习兴趣及利用所学知识推动社会行业发展的学习动力。

2.3 课程的持续改进

OBE模式强调“评价—反馈—改进”反复循环的持续改进机制，其中“评教和评学”是课程评价的两个重要组成部分，“评教”的目的在于了解教师的教学能力，课堂的教学效果，为持续改进提供依据；通过“评学”可以了解学生的学习情况和课程中存在的问题，可以发现问题并提出解决方案。为了全面评价学生的学习活动，确保学生的学习效果，教学过程中教师可采取即时、动态、多次对学生实施评价，注重对教学过程的及时反馈与改进。针对学习状态有问题的学生，教师可通过形成性评价机制，进行学习过程管理，及时对学生进行纠正和帮扶，改善学生学习状态，有针对性地调整教学方法和教学进度，使全体学生能够达成课程目标。形成性评价主要是在课程教学过程中，通过课堂学习、平时作业、案例讨论、阶段测验、实践教学、自主学习、学习笔记等环节观察和评价学生的学习状态。平时作业、实践教学、阶段测验的重点在于评价学生对学习内容的掌握情况；课堂学习、案例讨论、自主学习、学习笔记的重点在于评价学生在学习过程中的学习情况。

根据评价结果制订相应的改进计划，推行持续改进，并借鉴其他领域的经验，促进教学质量的提升。在持续改进的教学理念下，本课程通过学生评教、教师评学、同行评教、督导听课等手段，实现教学质量监控全员参与和全程覆盖，形成了利益相关者共同参与、教学质量管理有效闭环、持续改进的周期性与常态化相结合的教学质量改进机制，实现课程的与时俱进。教学准备阶段，由本院教研室主任及课程负责人在学期初及中期进行教案和课程教学基化的检查，并形成开学第一课教学检查总结、期中教学检查总结和教学日历。教学实施阶段，由学生、校院督导专家、院系领导、同行教师等进行每学期的教学评教，形成学生评教结果、听课记录及教师评学表。课程考核阶段分为过程性考核和终结性考核，由系教学小组及课程主讲教师进行教学全过程和期末的监督，并形成过程性考核合理性审核表、记分册、考勤表、过程性考核记录文件和期末考核合理性审核表。

3 结论

本文基于OBE教学理念，以学生为中心，以成果为导向，对色谱与分离课程进行了教学模式、教学内容和持续改进等方面的改革探究。以色谱基本理论章节中的“速率理论”为例，采用问题闭环式教学，以学生日常为切入点，通过形象比拟法进行互动教学，引导学生自发思考并凝练出知识点，提高教学效果，同时引进多元化课程评价体系和反馈式持续改进，该课程取得了较好的改革结果。今后的课程建设将继续对本课程进行积极探索，持续改进，培养具有创新意识和实践能力的工科类人才。

基金项目：常州大学教育研究课题“课程思政深度融入制药工程专业教育的路径探索”（GJY2023014）。

参考文献

[1] 吴泽颖，壮亚峰，陈建欣.“色谱与分离”教学研究[J].常州工学院学报，2017，30（6）：92-95.

[2] 黄余改，方夏，张俊红，等.《仪器分析》课程教学改革探索[J].江苏教育学院学报（自然科学版），2012（5）：53-55.

[3] 计华.基于OBE理念的财经类高校创新创业教学模式变革[J].江苏高教，2023（12）：91-93.

[4] 胡云虎，徐迈，梁铣.基于OBE理念的化工原理实验教学改革实践——以淮南师范学院为例[J].淮南师范学院学报，2022，24（2）：121-125.

[5] 王建慧，徐高明.推进以学生发展为中心的大学教育变革——《江苏高教》2019年学术研讨会综述[J].江苏高教，2019（6）：119-124.

[6] 刘明刚，李占宣，胡晓旭.以学生为中心的混合式课堂教学模式研究[J].黑龙江教师发展学院学报，2023，42（5）：54-56.