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仪器分析实验教学改革思考

摘要:主要介绍了仪器分析实验教学的现行状况,并针对教学中所存在的问题,以协调好科研与教学之间的关系为目标,探讨了仪器分析实验教学改革方法,以努力提升仪器分析实验教学质量,有效推动人才培养和科技创新。实践表明,只有理清教学与科研的内在关系,使二者能够高度契合,才能在推动人才培养和科技创新方面发挥作用,使高等教育真正服务于社会。

关键词:仪器分析;实验教学;教学改革

随着科学技术的发展,仪器分析的应用日益普遍。为满足国家对分析测试技术人才的迫切需要,国内很多高校都开设了仪器分析这门课程。在高校相关专业中,仪器分析课在学生分析问题、解决问题能力的培养,创新意识的树立以及现代研究手段与方法的掌握等诸多方面起到一个非常重要的作用。鉴于以上种种原因,这门课程已日益受到重视和加强。其中,仪器分析实验是仪器分析课程中一个不可或缺的构成,是学生了解各种仪器的组成结构、懂得各种仪器的使用原理、熟悉各种仪器的操作方法、理解课堂上所学相关理论知识的重要途径[1]。要想在有限的课时内争取让学生多掌握一些重要的分析仪器,为以后解决在生产和科研中可能会遇到的实际分析问题夯实基础,就很有必要对教学方法以及教学内容进行科学而又合理的改革。因此,本课题围绕教学大纲中培养应用型人才的目标,实践探索如何对《仪器分析》课程实验教学内容、教学模式、教学管理以及教学评价等方面进行一系列改革,以期实现教学模式的变革、教学与科研紧密结合,实现“教学辅助科研,科研丰富教学,教学科研并重,师生共同进步”的双赢效果,探索寓教于研的创新人才培养之路。

1仪器分析实验课程现状及存在问题分析

1.1实验教学内容不能与时俱进

随着时代的推进,有关仪器分析方法、技术及仪器自身等方面都有极为迅速的发展,学生的基础水平也在提高。而现开设的实验项目大都是验证性实验,和社会实际问题相脱节,不符合该课程开设的初衷。由于没有开设一些对学生能力要求较高的综合性、设计性或研究创新性实验,学生在做相对简单的验证性实验时,只需按部就班的操作就可以了,这样虽然确保了实验能成功完成,但学生在做实验时无需太多思考,没有和组员进行充分的讨论沟通,更缺乏创新性的探索,发挥不出学生的主观能动性,激发不起学生研究性学习的兴趣,无助于学生创新精神和团队协作能力的培养。

1.2多媒体教学运用不恰当

在现代课堂中,通过PowerPoint、Flash动画等多媒体软件辅助教学的方式已屡见不鲜。这种多媒体教学方式具有直观、形象等优点,可以节省教师板书时间,吸引学生注意力。如果这种方法运用不当,也会给教学带来一些弊端:(1)过分放大多媒体教学的作用,忽略传统“板书”教学。部分教师过于依赖多媒体课件,很少板书,甚至完全放弃了板书;(2)教师备课误把课件变“课本”。有的教师错误地把做课件和备课等同起来,把课本上的内容原封不动搬到课件上,自己并未消化吸收,上课就是对着课件念;(3)讲课节奏难以把握。有的老师讲课时没有考虑到学生的接受能力,课件播放速度太快,造成学生跟不上老师的节奏;(4)课件制作过于花哨,导致学生把握不住重点。有些老师在课件中穿插了过多的音频和动画,本意想让学生能更好理解授课内容,没想这样非但没达到预期的效果,反倒使学生眼花缭乱,注意力分散,干扰了学习。

1.3实验仪器供求关系之间存在矛盾

各种相关分析仪器是仪器分析实验的主要工具。由于分析仪器属于精密仪器,构造复杂,价格一般都比较昂贵,同类型仪器购置台数较少,有些大型精密仪器甚至只有一台,故不可能像无机化学、有机化学等基础实验那样做到人手一台进行单人实验。而且随着学校招生规模的扩大、学院开设专业的增加、教学大纲的不断更新完善,这种问题日显突出[2]。目前我校食品科学与工程学院设有食品科学与工程、食品质量与安全、粮食工程、生物工程、应用化学等五个本科专业,在校本科生800多人。而像色谱质谱联用仪、电感耦合等离子质谱仪、核磁共振成像分析仪这样的大型精密仪器都只有一台,这就造成了供求关系之间的矛盾。由于以上种种客观条件的限制,学生的实验过程只能采用分组的形式进行,而且是10~12个同学一组,每个人动手的机会不多,且有依赖感,往往是学习成绩好、动手能力强的同学上手操作,而其他大多数同学则是走马观花,充当“南郭先生”,很难达到预期的实验效果。对实验教师来说,实验分组太多,相同的类容都要重复讲上很多遍,身心疲惫。

1.4实验教学没有达到预期效果

由于客观条件的限制,目前我院仪器分析实验教学的考试方式只有笔试,而没有安排相应的上机操作考试,学生在学习这门课程时,普遍认为只要学好课本上的知识就可以了,实际的仪器操作可有可无。如果只是单纯看书,学到的都是诸如仪器的构造、原理等这些基本的理论知识,缺乏实践深化所学知识,这样无助于提升学生的动手能力和创新能力,激发不起学生亲自动手操作仪器的兴趣。我院开设的专业属于工科应用型专业,毕业生有相当一部分进入食品检测行业,他们要经常和各种检测仪器打交道。根据对毕业生的走访调查,普遍觉得自己本科阶段学习到的仪器操作知识太少,以致进入到工作岗位后,需要花费大量的时间和精力参加各种相关仪器培训课,不能在第一时间很好的融入到工作岗位中去。另外,我院的毕业生还有相当一部份选择继续深造,攻读硕士学位。通过他们的信息反馈得知,同样也是忽视了本科阶段仪器分析操作学习的重要性,在进入到研二阶段,确定好自己的研究方向,准备大展身手之时,却发现自己对仪器操作根本就不熟悉,无处下手。不得不重新学习相关仪器操作,不能把时间和精力全身心投入到科研工作中来,影响了他们的科研进程和产出。

1.5实验教学与科研的相互脱节

教学与科研是高校日常工作的两大任务,科学研究、教书育人是高校教师的两大职能。如能平衡好双方关系,对一名教师的成长和发展将起到积极作用。高校老师面临着日常教学、研究生指导、职称评定、基金项目申报与完成等诸多教学与科研任务,权衡好各自的关系是很不容易的,有的老师未能处理好两者之间的关系。由于有的老师舍不得从宝贵的科研时间中挤出时间来备课,思想上对教学工作重视不够,抱着敷衍了事的态度,导致教学质量下滑。而有的老师则彻底放弃科研,一心扑在教学上,这样造成视野狭隘,授课内容跟不上时代的需要,跟不上课程的发展。很难吸引学生[3]。

1.6大型仪器共享平台没有发挥到“双肩挑”的作用

目前我院仪器分析实验课的授课地点主要集中在粮油质量安全控制及深加工技术实验室的大型仪器共享平台,这是学院近年来投入大量经费着力打造的面向全校师生开放共享的重要仪器平台,实验室内仪器设备齐全,设备总价值3000余万元。拥有一批进口的光谱、色谱、色质联用、物性分析、分离纯化、微生物、基因工程等大型仪器设备。这个平台主要承担南京财经大学食品科学与工程学院的食品科学与工程、食品质量与安全、粮食工程、生物工程、应用化学等五个本科专业的本科实验教学和食品科学、粮食、油脂及植物蛋白工程、农产品加工与储藏工程、食品安全与营养等四个研究方向研究生的有关科研工作。同时还为本科生SRT、食品科技论坛、省级与校级大学生创新项目及挑战杯竞赛等实验提供平台和有关培训辅助工作。可以说它不仅是我院部分科研成果的重要产地,同时也担负着硕士生培养任务,而且与我院各专业本科生的实验教学与实践创新等工作有着密切的联系,它承担着我院的科研和人才培养与教学的重任。但是就目前的情况而言,实验室的本科教学与研究生的科研存在一些问题,主要体现在实验室管理混乱,有的仪器使用率过高,不能同时满足本科生的实验教学和研究生的科研需要,两者时间相互冲突,缺乏科学合理的安排;而有的仪器的利用率不高,闲置在那里,很少有人使用,造成实验室资源的浪费。以上问题使得大型仪器共享平台没有发挥到既服务于教学,又服务于科研的“双肩挑”的作用。

2仪器分析课程教学改革方法

2.1采用互动教学并开辟第二课堂

互动教学是将互动方式引入到课堂中来,主要有教师提问,学生答辩;学生提问,教师答辩;学生分组讨论,教师总结等三种方式,这样做能够充分调动学生的积极性,使学生能更好地理解实验要求、掌握实验原理。开辟第二课堂是一种走进实际现场的教学方式。可以尝试与学校所在地的一些检测部门或科研院所合作开辟第二课堂,学生采取分组形式,参与到分析检测人员对实际样品的检测工作中来,这样不仅完成了实验任务,更重要的是开阔了学生的眼界,提高了学生的综合素质。

2.2巧用科研实例来丰富教学内容

仪器分析这门课程的特点是内容繁杂,知识点琐碎。教师们又往往采用照本宣科的教学方式,使得学生容易产生厌烦情绪。而另一方面,仪器分析课程在食品专业本科教学中的地位日益重要,仪器分析不仅广泛地应用于食品专业的各个分支,而且在食品专业的深层科研中也是必不可少的,所以它是一门实用性很强的课程[4]。授课教师如果能多动脑筋,能将自己所知道的实际的科研例子巧妙引用到仪器分析的课堂理论教学中来,势必能大幅提高学生的学习兴趣,同时也能让学生感到仪器分析是一门很实用的课程,让学生觉得不管是以后的工作或者读研深造中都能用到。另外,理工科是建立在实验基础上的学科,理工科的教师离不开科研,为了及时把握学科的发展方向,经常查阅最新的外文文献是必不可少的环节。这样,教师就可以将相关领域的最新动态与教学活动联系起来,进而让学生知道学科的发展方向,引起他们对本学科的兴趣。通过一系列的课堂实践证明,科研过程中的实例往往比课本知识更能吸引学生,同时也促进学生更加努力掌握基本知识,两者相辅相成。

2.3课堂知识辅助科学研究

各种化学及物理、生物等非化学的方法原理、技术被广泛应用到仪器分析方法学上。在这个科技突飞猛进的年代,新型仪器设备和分析测试技术不断涌现,给仪器分析学科的发展也带来了积极的推动效应[5]。广大教师尤其是青年教师在做好教学工作的同时仍需不断学习充电,以便将最新的知识补充到课堂上,使课程跟得上时代发展的需要。另外,教师通过教学实践也会对基本知识有更深入透彻的理解,这对自身的科研也会起到良好的辅助作用。

2.4教学与科研并行,师生共同受益

青年教师可以考虑在适当的教学环节合理穿插自己的科研内容,这样可以让学生深入了解自己的研究方向,吸引学生成为自己的得力助手。在高校中,教师的科研工作大都是指导学生来完成的。但是如何吸引学生,在考研或者本科生在做开放性课题研究时,选择自己作为导师呢?特别是对于刚进校不久的年轻教师,一无资历二无名望凭怎么来吸引到学生?但是如果若将自己的科研内容适当巧妙地引入到课堂教学中来,不仅学生的学习兴趣受到激发,教学质量得到改善,而且学生可以更加明确自己的科研方向[6],一旦学生对授课教师的科研内容产生了浓厚兴趣,老师又何愁没有生源呢?另一方面,教师在自己科研过程中,需要密切关注自己研究领域的前沿内容,经常查阅大量外文文献,因此在指导本科生的毕业论文时,无论是从选题、大纲的罗列还是写正文方面都能有着丰富的经验,既能有效地将自己的科研项目与所指导本科生的毕业论文完美结合,又推进了科研和教学工作,取得了双赢的效果。

3结语

高等院校是人才培养和科技创新的场所,培养创新人才离不开科研的支撑。无论是对个人还是研究团队甚或是一个专业、一所高校来说,教学与科研从根本上是统一的[7]。然而,目前高校中普遍存在着科研与教学相脱离,重科研、轻教学,重理论、轻实践,培养出的人才缺乏创新力等问题。因而,正确把握好教学与科研的内在关系,有效推动人才培养和科技创新,使高等教育真正服务于社会是当前一项紧迫任务。

参考文献

[1]朱明华,胡坪.仪器分析.4版[M].北京:高等教育出版社,2015:1-2.

[2]孙素莉,赵文英,范志先.化工等专业本科仪器分析实验教学改革[J].实验科学与技术,2015,13(1):106-108.

[3]周立敏,杨桂朋,高先池,等.仪器分析实验教学的思考与实践[J].实验科学与技术,2016,14(1):148-152.

[4]熊政委,邹晓川,王存,等.应用型高校食品专业仪器分析实验教学的改革与实践[J].食品工业,2016,37(7):240-242.

[5]李卉卉,张士伟,海锦慧,等.面向应用型人才培养的仪器分析实验教学改革[J].化学教育,2015,36(16):40-43.

[6]肖晶,张妮娜,高其明.寓教于研的教学科研一体化教育模式创新研究[J].科技风,2015(7):211-216.

[7]刘震,黄巧云,刘凡,等.寓教于研培养创新人才的探索与实践—以华中农业大学资源与环境类专业为例[J].华中农业大学学报(社会科学版),2013(4):136-140.

作者:邰佳 沈飞 单位:南京财经大学食品科学与工程学院 江苏省现代粮食流通与安全协同创新中心 江苏高校粮油质量安全控制及深加工重点实验室

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