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探析化学专业仪器分析课程教学改革

2021/10/21 阅读:

摘要:针对化学专业仪器分析课程教学中存在的学生基础薄弱、教学模式固化、理论与实践脱节、考核评价方式单一等问题。在教学内容、教学模式、理实衔接和考核方式上进行了课程改革初步探索。提出了优化课程内容,突出教学重点;依托线上课程教学资源库,创新教学模式;强化理论和实践衔接,提升教学质量和多元化考核的措施,为今后进一步深入的课程教学改革奠定了基础。

关键词:化学专业;仪器分析;教育教学;教学模式;课程改革

仪器分析课程是化学专业的专业核心课程。学习内容为光学分析法(分子和原子光谱法)、电分析化学法(电位、电解、库仑、极谱和伏安分析法)、色谱法(气相和高效液相色谱法)及质谱法四大类。核心培养目标是使学生掌握仪器分析的基本理论、基础知识和基本技能,包括对各类分析仪器的结构(组成、部件及其作用)、工作过程、样品处理、测试条件、定性定量分析方法等的理解和应用,同时了解仪器分析的最新研究成果和发展趋势。最终实现使学生能够运用仪器分析知识、思想和方法去认识、分析和解决实际问题的目标。仪器分析需要使用精密复杂的特殊仪器对物质进行定性(包括形貌、价态、结构分析等)和定量,方法涉及化学、物理学、数学、生物学、信息学等多学科知识。加之传统的灌输式教学,课堂沉闷乏味,学生无法充分融入教学过程,导致其学习积极性和兴趣低下,整体教学效果不理想。改革仪器分析课程教学模式,探索符合化学专业特点的教学方式方法,提升教学质量势在必行。本文对化学专业仪器分析课程存在的问题以及教学内容、教学模式、理实衔接和考核方式的改革进行初步探讨。

1仪器分析教学中存在的问题

①学生基础薄弱。仪器分析作为一门多学科融合的前沿课程,涵盖了自然科学各方面知识,特别是光学分析法(占总课时的50%)还涉及了复杂深奥的量子力学。学好学懂仪器分析需要学生具有一定深度和广度的自然科学知识,尤其是物理学。本校化学专业学生普遍缺乏系统的物理学知识,难于理解仪器分析的方法和原理。

②教学模式固化。目前,仪器分析教学依然习惯于教师主讲+多媒体课件(PPT)的灌输式授课模式。课堂氛围单调乏味,学生参与度不高,无法激发学生的学习兴趣和主动性。更重要的是,在有限的课堂教学中很难使学生完全掌握和理解深奥晦涩的仪器分析方法和原理,教学质量无法得到保障。

③理论和实践脱节。仪器分析作为一门实践性很强的课程,需要学生进入实验室操作运行仪器,进一步学习、掌握仪器各部分结构及作用,特别是要利用具体的仪器分析方法对样品进行定性和定量分析。由于目前化学专业各班级人数众多,普遍超过了50人,加之仪器分析涉及的仪器价格昂贵,导致实验室仪器设备与学生人数严重失衡,无法保证每个学生按时进行实践操作。结果致使理论与实践衔接不畅,实践往往远远滞后于理论,两者无法实现有机结合。④考核评价方式单一。传统的课程考核评价重结果,轻过程,通常仅仅以期末考试(70%)+平时成绩(30%)作为课程总成绩。学生学习过程未得到有效评价,无法满足培养具备扎实全面的基础知识、创新意识、国际视野的高素质人才要求。

2课程教学改革针对课程存在的问题,仪器分析课程主要从以下四方面进行改革。

2.1优化课程内容,突出教学重点,仪器分析课程培养的能力目标最终落脚于使学生运用仪器分析方法对物质进行定性和定量分析。因此,课程的重点在于物质的定性和定量。整个课程内容设置应紧紧围绕如何对待测物质定性和定量分析进行规划,在此基础之上关联仪器结构、组成及各部分作用,理解掌握仪器分析方法基本原理。定性和定量需结合实例一步一步展开,如“人血中酒精含量的测定(气相色谱法)”,使学生明晰分析过程,掌握物质测定的关键,增强学生的自信心,提高学生的学习兴趣和积极性。而目前所用教材的重点依然集中于原理和仪器,实例分析较少,导致学生无法真正理解仪器分析方法的意义和作用,特别是涉及抽象难懂的原理。因此,课程改革的首要任务是优化授课内容和教学大纲,将晦涩难懂的原理简单化、模型化,重点突出实例解析定性、定量过程。

2.2依托线上课程教学资源库,创新教学模式,经过近年来仪器分析课程改革的不断深入,逐步建立了以“学习通”为基础的线上课程教学资源库,为学生提供了大量的教学文本、研究文献、图片、动画、视频、实例和题库。通过资源库,采用“翻转课堂”“学生主讲”“自学交流”等教学模式,结合讲授法、发现法、典例教学、任务驱动、演示法、练习法等教学方法,打破了传统的以教师讲授为主的灌输式课堂教学模式,建立了以线上教学资源库为基础的混合式教学模式。极大地提高了学生课堂参与度,激发了学生学习兴趣和主动性。更重要的是对于仪器组成结构、运行原理、测试操作等较抽象的教学内容,通过资源库中的图片、模型、动画和视频展示,丰富了学生抽象思维能力,使学生获得了感性认识,有效提升了学习效果。

2.3强化理论实践衔接,提升教学质量,理论实践脱节的根本原因在于仪器设备昂贵,学校经费有限,无法满足实践操作过程中学生和仪器一对一的匹配。特别是核磁共振和质谱这种动辄几百万的大型仪器,多数高校无力购买。即便购买了仪器,鉴于仪器的昂贵和维护的复杂性,主要面向教师进行科学研究,学生实践操作机会少,大多数仅限于观摩。随着计算机技术的飞速发展,大量仪器分析仿真软件的出现,教师可以在课程教学的前、中、后随时引入仿真实验,促进了理论与实践的有效衔接,显著提升了教学质量。

2.4多元化考核,全面评价教学效果,充分考虑学生在课程学习中的表现情况:①课堂表现。通过学生在课堂上的表现来评价学生知识、能力、素质等目标的达成情况。包括课堂发言、提问、回答问题、测验、练习、考勤等。②作业。以课后章节作业为主,辅以补充习题,主要考核学生对课堂所学内容的理解、掌握情况和综合知识运用的能力。③期末考试。以线上考核方式,考查学生对基本知识理解和掌握情况。④拓展任务。包括小论文、探究性学习、主讲课程等。主要考查学生自主学习、收集资料、研究设计、解决实际问题、合作学习、语言文字表达与汇报能力等。⑤素质表现。主要包括家国情怀、社会责任、学习态度、学习兴趣、科学精神、创新精神与创新能力水平与终身学习意识。在此基础之上,结合期末闭卷考试,多方位衡量学生学习情况,全面评价课程教学效果。

3结语

仪器分析课程改革的关键目标是使学生“听的懂,学的会,能运用”,培养出具有扎实基础知识和强烈创新意识的高素质应用型人才。通过课程内容的优化,教学模式的创新,理实的有效衔接,考核方式的多元化,打破了传统教学弊端,促进了仪器分析课程改革的深化,有利于培养目标的实现。

作者:靳斌斌 单位:长江师范学院化学化工学院

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