導(dǎo)語：儀器分析實驗課程教學(xué)設(shè)計研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：在工程教育專業(yè)認(rèn)證視角下，結(jié)合大型的現(xiàn)代分析儀器特點(diǎn)及儀器分析實驗課程目標(biāo)與畢業(yè)要求，以離子色譜分析實驗為例，通過課前預(yù)習(xí)、課堂活動、實驗報告、課程考核、課程評價及持續(xù)改進(jìn)等進(jìn)行多方面、多角度的教學(xué)設(shè)計，培養(yǎng)和提高學(xué)生的研究能力和創(chuàng)新實踐能力。同時，將思政元素融入實驗教學(xué)過程中，從安全、環(huán)保、社會責(zé)任感等方面幫助學(xué)生理解和踐行社會主義核心價值觀。

關(guān)鍵詞：儀器分析實驗；工程教育；實驗教學(xué)設(shè)計；離子色譜；虛擬仿真

儀器分析實驗是面向化學(xué)工程與工藝專業(yè)開設(shè)的一門本科專業(yè)實驗課程，也是培養(yǎng)學(xué)生研究分析問題和使用現(xiàn)代工具能力的重要課程。工程教育專業(yè)認(rèn)證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，也是實現(xiàn)工程教育國際互認(rèn)和工程師資格國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)。工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心就是要確認(rèn)工科專業(yè)畢業(yè)生達(dá)到行業(yè)認(rèn)可的既定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，是一種以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)出口要求為導(dǎo)向的合格性評價[1]。按照《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》的12條畢業(yè)要求，儀器分析實驗課程培養(yǎng)目標(biāo)及教學(xué)內(nèi)容能夠?qū)ρ芯亢褪褂矛F(xiàn)代工具這兩條要求形成有效的支撐。作為一門重要的應(yīng)用型實驗課程，本課程在培養(yǎng)學(xué)生研究能力的同時，也需要幫助學(xué)生認(rèn)識和使用更多的現(xiàn)代分析儀器，以適應(yīng)我國自動化水平測試工作的要求[2-6]。近年來，高等教育教學(xué)改革工作持續(xù)進(jìn)行，新的教學(xué)模式和教學(xué)方法也隨之產(chǎn)生，并發(fā)揮了重要作用[7-8]。其中，虛擬仿真實驗因其“能實不虛、虛實結(jié)合”的教學(xué)理念，越來越多地應(yīng)用于本科實驗教學(xué)工作中。尤其是在2020年初新型冠狀病毒肺炎疫情暴發(fā)以來，虛擬仿真實驗教學(xué)項目發(fā)揮了重要的作用，幫助數(shù)以萬計的學(xué)生在線完成了實驗課程的學(xué)習(xí)任務(wù)[9-11]。近幾年，儀器分析實驗課程的虛擬仿真實驗教學(xué)項目也越來越多[12-15]。離子色譜分析是一種重要的色譜分析方法，廣泛應(yīng)用于化學(xué)、環(huán)境、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。本文以離子色譜分析實驗為例，借助虛擬仿真軟件對實驗教學(xué)過程進(jìn)行設(shè)計，以達(dá)到提高學(xué)生的儀器實驗技能、培養(yǎng)學(xué)生研究及創(chuàng)新能力的目的。該實驗教學(xué)設(shè)計由課前預(yù)習(xí)、課堂活動、實驗報告、課程考核、課程評價和持續(xù)改進(jìn)五部分組成，如圖1所示。1課前預(yù)習(xí)在實驗操作前，為了讓學(xué)生更好地掌握理論知識和做好實驗預(yù)習(xí)，我校與大連慕樂公司合作開發(fā)了一系列關(guān)于實驗類的虛擬仿真實驗教學(xué)項目。以離子色譜分析實驗為例，虛擬仿真實驗主要包括三部分：認(rèn)識儀器、各類溶液配制和樣品測試操作。如圖2所示，虛擬仿真實驗教學(xué)過程中，首先從儀器結(jié)構(gòu)及各部件功能、儀器工作原理開始，幫助學(xué)生對儀器有全面的了解；其次，完成樣品預(yù)處理的模擬操作；最后，在虛擬仿真實驗中，學(xué)習(xí)儀器操作軟件及樣品分析測試，為實際操作打好基礎(chǔ)。

1課前預(yù)習(xí)

在實驗操作前，為了讓學(xué)生更好地掌握理論知識和做好實驗預(yù)習(xí)，我校與大連慕樂公司合作開發(fā)了一系列關(guān)于實驗類的虛擬仿真實驗教學(xué)項目。以離子色譜分析實驗為例，虛擬仿真實驗主要包括三部分：認(rèn)識儀器、各類溶液配制和樣品測試操作。如圖2所示，虛擬仿真實驗教學(xué)過程中，首先從儀器結(jié)構(gòu)及各部件功能、儀器工作原理開始，幫助學(xué)生對儀器有全面的了解；其次，完成樣品預(yù)處理的模擬操作；最后，在虛擬仿真實驗中，學(xué)習(xí)儀器操作軟件及樣品分析測試，為實際操作打好基礎(chǔ)。

2課堂活動

實驗課程最主要的部分是在課堂中教師對實驗的講解和學(xué)生的具體操作。以離子色譜分析實驗為例，課堂教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計如表1所示。在課堂教學(xué)中，通過課前預(yù)習(xí)，可以縮短教師的講解時間，增加了學(xué)生實驗操作、問題思考及討論環(huán)節(jié)的互動時間，降低了因操作失誤帶來的設(shè)備損壞風(fēng)險。同時，借鑒近年來儀器實驗教學(xué)工作中的課程思政教學(xué)經(jīng)驗[16-18]，以潤物無聲方式幫助學(xué)生正確認(rèn)識和踐行社會主義核心價值觀。

3實驗報告

儀器分析實驗課程的實驗報告主要分為七部分：實驗?zāi)康?、儀器與材料、實驗原理、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)與討論、注意事項及思考題。以離子色譜分析實驗為例，實驗報告設(shè)計如圖3所示。實驗原理部分主要考查學(xué)生在實驗過程中對儀器基本工作原理的描述，必要的話可以借助流程圖來表達(dá)。實驗步驟部分主要考查學(xué)生自己的理解情況，而不是照抄實驗講義。實驗數(shù)據(jù)與討論這一部分是對學(xué)生學(xué)習(xí)程度的重點(diǎn)考查。實驗數(shù)據(jù)整理及圖表的繪制都需要學(xué)生依靠計算機(jī)輔助，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)象描述及結(jié)果討論，是對學(xué)生個人科研及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。注意事項部分主要考查學(xué)生在課堂教學(xué)中對易錯點(diǎn)、難點(diǎn)的掌握情況，通過該部分可以反映學(xué)生的學(xué)習(xí)程度及實踐能力。在思考題中，第一題主要對儀器重要部件內(nèi)容的掌握進(jìn)行考核，第二題是需要學(xué)生尋找其他測試方法，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生對同類分析問題，根據(jù)不同情況選擇不同的分析方法、分析儀器的目的。

4實驗成績評定及持續(xù)改進(jìn)

學(xué)生實驗成績評定由兩部分組成：實驗過程表現(xiàn)(35%)和實驗報告撰寫(65%)。具體評分標(biāo)準(zhǔn)如表2、表3所示。實驗結(jié)束后，指導(dǎo)教師結(jié)合評分標(biāo)準(zhǔn)分別對學(xué)生的線上、線下實驗操作及實驗報告進(jìn)行打分。教師根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)對該實驗的教學(xué)效果進(jìn)行自評，后期再結(jié)合學(xué)生評教、同行聽課、督導(dǎo)聽課等方式收集課程教學(xué)過程中的反饋意見，并及時調(diào)整教學(xué)方法，以持續(xù)改進(jìn)的理念促進(jìn)儀器分析實驗教學(xué)的發(fā)展。

5結(jié)語

新的儀器分析實驗教學(xué)設(shè)計，以潤物無聲方式引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識和踐行社會主義核心價值觀?；谔摂M仿真軟件輔助實驗教學(xué)，能夠幫助學(xué)生更好地預(yù)習(xí)儀器的工作原理和基本操作，提高了實驗課堂效率，降低因操作失誤而帶來的儀器非正常損耗。在工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下，建立了完善的實驗教學(xué)效果評價與持續(xù)改進(jìn)機(jī)制。通過教學(xué)設(shè)計，真正建立起“以學(xué)生為中心、成果導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的實驗教學(xué)模式，以達(dá)到培養(yǎng)和提高學(xué)生的儀器操作能力、實驗研究能力以及創(chuàng)新實踐能力的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]教育部.第一份《中國工程教育質(zhì)量報告》“問世”[EB/OL].

[2]姚清照.工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下儀器分析課程的教學(xué)改革[J].東南大學(xué)學(xué)報(哲學(xué)社會科學(xué)版),2020,12(22):140-143.

[3]李菲,曹秋娥,凌劍,等.提升學(xué)生綜合能力為目標(biāo)的儀器分析試驗教學(xué)改革[J].云南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2020,42(S1):18-20.

[4]國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.化學(xué)試劑離子色譜法測定通則(GB/T34672-2017)[S].2017.

[5]國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.化妝品中碘酸鈉的測定離子色譜法(GB/T32093-2015)[S]2015.

[6]國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.烏索酸純度的測定高效液相色譜法(GB/T24773-2009)[S].2009.

[7]盧東方.“互聯(lián)網(wǎng)+高等教育”新模式下高等學(xué)校教學(xué)改革的思考[J].科教導(dǎo)刊(上旬刊),2016(5):9-10.

[8]賈蘭,周鐸,趙光.基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的儀器分析理論教學(xué)與實驗教學(xué)方法改革[J].遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版),2017,19(1):130-132.

[9]郭婷,楊樹國,江永亨,等.虛擬仿真實驗教學(xué)項目建設(shè)與應(yīng)用研究[J].實驗技術(shù)與管理,2019,36(10):215-217,220.

[10]杜一寧.虛擬實驗的研究現(xiàn)狀以及在教學(xué)中的意義[J].浙江海洋學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2010,29(4):390-393.

作者:竇妍 陳志紅 武西社 周淵 何迎迎 單位:長安大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院