邴乃慈,朱路平,王利軍,于 偉,朱志剛,吳益華
(上海第二工業(yè)大學(xué)環(huán)境與材料工程學(xué)院,上海201209)
材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)儀器分析教學(xué)改革的實(shí)踐與探索
邴乃慈,朱路平,王利軍,于偉,朱志剛,吳益華
(上海第二工業(yè)大學(xué)環(huán)境與材料工程學(xué)院,上海201209)
從材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā),結(jié)合儀器分析學(xué)科的特點(diǎn),針對(duì)上海第二工業(yè)大學(xué)環(huán)境與材料工程學(xué)院實(shí)際情況,闡述了儀器分析課程教學(xué)體系的構(gòu)建,從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面對(duì)儀器分析教學(xué)改革進(jìn)行了探討。
材料化學(xué)專(zhuān)業(yè);儀器分析;教學(xué)改革
材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)是材料科學(xué)與現(xiàn)代化學(xué)相結(jié)合的新興交叉邊緣學(xué)科。上海第二工業(yè)大學(xué)材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)以綠色電子材料為培養(yǎng)特色,與學(xué)院環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)電子廢棄物資源化方向互為補(bǔ)充,以社會(huì)需求為導(dǎo)向,為電子信息產(chǎn)業(yè)中電子產(chǎn)品制造及其廢棄物資源化處理等重要領(lǐng)域培養(yǎng)具有寬厚材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)、掌握科研技能和具備創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才。
“儀器分析”是一門(mén)介紹如何利用現(xiàn)代儀器分析手段來(lái)獲得物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及某些化學(xué)過(guò)程的原理的課程[1]??茖W(xué)技術(shù)的進(jìn)步,在促進(jìn)儀器分析技術(shù)飛速發(fā)展的同時(shí),也使儀器分析手段在材料科學(xué)領(lǐng)域起到至關(guān)重要的作用。“儀器分析”已成為材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。
對(duì)儀器分析相關(guān)理論課程與實(shí)踐課程進(jìn)行教學(xué)探索,一直是當(dāng)前教學(xué)改革的重點(diǎn)和熱點(diǎn)[2-5]。以上海市為例,設(shè)置材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)的院校共有4所,包括復(fù)旦大學(xué)、華東理工大學(xué)、上海第二工業(yè)大學(xué)及上海電力學(xué)院,每所學(xué)校均將儀器分析教學(xué)根據(jù)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)特點(diǎn)進(jìn)行了系列規(guī)劃。詳見(jiàn)表1。
為滿(mǎn)足專(zhuān)業(yè)需求,構(gòu)筑以學(xué)生為主體、以實(shí)踐能力培養(yǎng)為中心的教學(xué)理念,探索符合應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的教學(xué)模式,筆者從上海第二工業(yè)大學(xué)材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)儀器分析相關(guān)系列課程多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)出發(fā),對(duì)課程體系的構(gòu)筑與實(shí)施進(jìn)行了探索研究。
儀器分析是化學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等多學(xué)科交叉滲透、相互關(guān)聯(lián)的綜合性學(xué)科,是理論性和實(shí)踐性很強(qiáng)的應(yīng)用性學(xué)科,具有發(fā)展性和前沿性的特點(diǎn),隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代分析儀器匯集了眾多學(xué)科的前言理論和最新成果。因此,儀器分析課程具有理論深、實(shí)踐強(qiáng)、更新快的特點(diǎn)[6]。然而,在很多大學(xué)課程體系安排中,儀器分析課程教學(xué)面臨著諸多的矛盾,如課時(shí)少與教學(xué)內(nèi)容多的矛盾,教材內(nèi)容更新慢與學(xué)科發(fā)展快的矛盾,教學(xué)設(shè)備嚴(yán)重短缺與學(xué)生人數(shù)多的矛盾,理論知識(shí)講授多與實(shí)踐應(yīng)用安排少的矛盾[7]。
上海第二工業(yè)大學(xué)材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)“以適應(yīng)學(xué)科發(fā)展需要,體現(xiàn)學(xué)科進(jìn)展,提高素質(zhì)能力,加強(qiáng)實(shí)踐應(yīng)用”為原則,在儀器分析課程體系安排中,精簡(jiǎn)化學(xué)分析,增加儀器分析的比重,特別是增加適應(yīng)學(xué)科發(fā)展的儀器分析方法的應(yīng)用實(shí)例,有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。同時(shí),隨著近年來(lái)教育投入的增加以及為了積極適應(yīng)現(xiàn)代儀器分析的發(fā)展和對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神培養(yǎng)要求的提高,上海第二工業(yè)大學(xué)引進(jìn)了大量分析儀器,將大型分析儀器培訓(xùn)與操作納入儀器分析課程體系中,注重學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng),實(shí)現(xiàn)與材料相關(guān)領(lǐng)域儀器分析操作應(yīng)用的零對(duì)接。該校材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)儀器分析教學(xué)體系是由本科生第3學(xué)期的分析化學(xué)(包含儀器分析)理論與實(shí)踐課程、第5學(xué)期的材料分析與測(cè)試課程,以及第2、5、6學(xué)期的儀器培訓(xùn)實(shí)踐課程構(gòu)成的,從大學(xué)二年級(jí)開(kāi)始的學(xué)生參與教師科研的活動(dòng)也是這個(gè)體系的重要組成部分。其中“分析化學(xué)”和“儀器培訓(xùn)”為必修課,“材料分析與測(cè)試”為限選課。目前,這一系列教學(xué)工作已初步形成了具有特色的實(shí)踐教學(xué)新體系,在為學(xué)生打下堅(jiān)實(shí)的儀器分析理論與實(shí)踐基礎(chǔ)的同時(shí),充分發(fā)揮大型儀器對(duì)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)功能,基本上達(dá)到了預(yù)期的優(yōu)生優(yōu)培、因材施教的目的。
表1 上海市4所高校材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)儀器分析相關(guān)課程比較Tab.1 Comparison of instrumental analysis courses on materials chemistry major in four Shanghai’s universities
“儀器分析”作為材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)本科生的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程,在內(nèi)容上一定要保證學(xué)生掌握主要的、常用的分析儀器的原理、方法、性能、操作及應(yīng)用等知識(shí)。如在分析化學(xué)課程的儀器分析部分要求學(xué)生掌握色譜分析、光譜分析等方法的原理、操作和應(yīng)用。但是由于學(xué)時(shí)的原因,不能夠面面俱到地進(jìn)行介紹,由于后續(xù)還有儀器培訓(xùn)課程,故只需對(duì)部分內(nèi)容重點(diǎn)講授,使之與后續(xù)儀器培訓(xùn)課程成為互補(bǔ)。在內(nèi)容選擇時(shí),主要使學(xué)生掌握各類(lèi)基本儀器的原理、構(gòu)造和應(yīng)用特點(diǎn),為將來(lái)的進(jìn)一步實(shí)踐操作和應(yīng)用打好基礎(chǔ)。由于“儀器分析”具有內(nèi)容新、更新快的特點(diǎn),教師在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)該根據(jù)教學(xué)和培養(yǎng)學(xué)生的需要,跟進(jìn)儀器分析相關(guān)的研究前沿,以拓展學(xué)生的知識(shí)面,促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
儀器分析學(xué)科具有系統(tǒng)性與完整性,但是仍然存在一些不足,例如在教學(xué)中主要注重理論論證,與實(shí)際就業(yè)崗位需求脫節(jié);實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要為學(xué)生提供感性認(rèn)識(shí),對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)的重視不足[8]。為此,我們提出利用儀器培訓(xùn)實(shí)踐課程使課程內(nèi)容貼近就業(yè)、貼近熱點(diǎn),反映學(xué)生未來(lái)工作的實(shí)際,教學(xué)原則以就業(yè)為導(dǎo)向,教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生未來(lái)就業(yè)領(lǐng)域關(guān)系密切。實(shí)踐證明,這些與就業(yè)領(lǐng)域相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容不僅能激發(fā)學(xué)生的求知欲,還大大提高了學(xué)生在實(shí)際就業(yè)崗位的實(shí)踐能力。
開(kāi)設(shè)“儀器分析”課程是為了讓學(xué)生更好地掌握分析儀器的理論知識(shí)及相關(guān)儀器使用的方法,理解理論知識(shí)在實(shí)際操作中的運(yùn)用。該課程著眼于學(xué)生素質(zhì)、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),實(shí)現(xiàn)學(xué)生的全面發(fā)展,使學(xué)生更好地適應(yīng)未來(lái)社會(huì)對(duì)于人才的需要。因此,儀器分析課程在教學(xué)方法與教學(xué)手段上都應(yīng)該適應(yīng)新時(shí)期人才培養(yǎng)的需要。近幾年來(lái),筆者對(duì)“儀器分析”課程在教學(xué)方法與教學(xué)手段上進(jìn)行了改革和實(shí)踐,采用符合學(xué)生實(shí)際的教學(xué)方法和現(xiàn)代化的教學(xué)手段,取得了良好的效果。
3.1采用興趣驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
儀器分析的基本概念是基于化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)課程的,因此,要清楚透徹地理解此課程的基礎(chǔ)理論就必須充分聯(lián)系已學(xué)過(guò)的知識(shí),這對(duì)學(xué)生綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力要求較高,學(xué)生學(xué)起來(lái)往往有些困難。為此,筆者采用興趣驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法,將科學(xué)研究的新成果引入課堂教學(xué),讓學(xué)生了解到儀器分析發(fā)展的最新動(dòng)向,開(kāi)拓視野,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。例如:紅外光譜以往主要用于有機(jī)化合物/高分子化合物的鑒定和分析,然而隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,紅外光譜的應(yīng)用不再局限于此,現(xiàn)在已成為原位表征、反應(yīng)機(jī)理研究的有效工具。將這些新知識(shí)、新領(lǐng)域適時(shí)地反映到課堂上,對(duì)教和學(xué)都起到了很好的促進(jìn)作用,并以動(dòng)畫(huà)、圖片和音視頻等形式展現(xiàn)給學(xué)生,調(diào)動(dòng)他們學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,效果顯著。
3.2采用啟發(fā)式、討論式教學(xué)模式
在教學(xué)的過(guò)程中適當(dāng)采用啟發(fā)式、討論式教學(xué)模式,使學(xué)生充分投入到課堂教學(xué)過(guò)程中,將教師的身份由知識(shí)供給者變?yōu)閷W(xué)習(xí)指導(dǎo)者,將學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)者變?yōu)橹鲃?dòng)參與者,力求每個(gè)學(xué)生以一個(gè)學(xué)習(xí)主體的身份出現(xiàn)。教師根據(jù)授課內(nèi)容的需要編制一些討論題,在課堂上以提問(wèn)的方式,引導(dǎo)學(xué)生積極思考,并應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題,使學(xué)生參與到教學(xué)過(guò)程中來(lái)?;蛘卟捎谜n堂討論的方式,讓學(xué)生將他們對(duì)知識(shí)的理解、解決問(wèn)題的思路講出來(lái),教師則以?xún)A聽(tīng)為主,通過(guò)點(diǎn)評(píng)及時(shí)糾正學(xué)生的錯(cuò)誤,另一方面也有利于教師適時(shí)調(diào)整教學(xué)思路,不斷提高教學(xué)水平。
3.3采用研究式教學(xué)方法,注重學(xué)生思維及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
在學(xué)習(xí)分析化學(xué)(大二)期間,鼓勵(lì)學(xué)生跟隨教師開(kāi)展科研活動(dòng),在研究中加深對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解,利用現(xiàn)代分析儀器手段,充分提高利用理論知識(shí)解決問(wèn)題的能力和實(shí)踐創(chuàng)新的能力。在參與科研的過(guò)程中,多位學(xué)生獲得了上海市和國(guó)家創(chuàng)新計(jì)劃資助,并在國(guó)內(nèi)外期刊發(fā)表了多篇論文。
3.4注重實(shí)踐教學(xué),強(qiáng)化理論知識(shí)在實(shí)踐中的應(yīng)用,鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力
在實(shí)踐教學(xué)中,通過(guò)開(kāi)設(shè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),激勵(lì)學(xué)生學(xué)以致用,在實(shí)踐中加深對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,學(xué)生始終是實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的主體,有利于發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性,給學(xué)生提供更多的適合自己特點(diǎn)的實(shí)踐與創(chuàng)新的機(jī)會(huì),使學(xué)生真正體會(huì)到從準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)開(kāi)始直到實(shí)驗(yàn)完成的全部過(guò)程,使實(shí)驗(yàn)過(guò)程更接近于實(shí)際分析工作過(guò)程,達(dá)到真正培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的目的,為后續(xù)畢業(yè)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
3.5構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)支持下的網(wǎng)絡(luò)課堂
面對(duì)儀器分析技術(shù)和手段的不斷更新,筆者在教學(xué)中促使學(xué)生充分利用網(wǎng)絡(luò)資源,鼓勵(lì)他們利用中國(guó)期刊網(wǎng)及相關(guān)的英文網(wǎng)站查閱文獻(xiàn),了解本學(xué)科的發(fā)展動(dòng)態(tài),認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用的實(shí)例,并知曉自己知識(shí)和能力的不足,進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。
依托上海第二工業(yè)大學(xué)課程中心網(wǎng)站,不斷豐富網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源,為學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)來(lái)掌握新知識(shí)創(chuàng)造條件。筆者在網(wǎng)站中放置了內(nèi)容豐富的教學(xué)輔助材料,包括習(xí)題集、試卷庫(kù)、課程教學(xué)錄像、多媒體課件等教學(xué)輔助材料,讓學(xué)生檢索相關(guān)內(nèi)容,以擴(kuò)大知識(shí)范圍,加深知識(shí)層次,同時(shí)滿(mǎn)足少課時(shí)和大信息量的需要,提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。通過(guò)上海第二工業(yè)大學(xué)課程中心網(wǎng)站,學(xué)生可以方便地在網(wǎng)絡(luò)上看到專(zhuān)業(yè)教學(xué)計(jì)劃、課程教學(xué)大綱、授課教案、習(xí)題、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)等,以加強(qiáng)學(xué)習(xí)效果,提高教學(xué)質(zhì)量。利用論壇、QQ和飛信等方式及時(shí)答復(fù)學(xué)生課程中的疑問(wèn)。
網(wǎng)絡(luò)課堂的建設(shè)和使用,使更多的學(xué)生從中受益,充分發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。
隨著材料行業(yè)的飛速發(fā)展,材料已廣泛應(yīng)用于科學(xué)技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域和日常生活的每個(gè)角落,材料科學(xué)的發(fā)展對(duì)人才培養(yǎng)提出了新的要求,需要大批高層次的掌握材料分析的科研和技術(shù)人員。為積極適應(yīng)人才培養(yǎng)的需求,筆者通過(guò)構(gòu)筑新型儀器分析教學(xué)體系,根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行儀器分析教學(xué)內(nèi)容改革,結(jié)合理論與實(shí)踐教學(xué),立足學(xué)科特點(diǎn),順應(yīng)學(xué)科發(fā)展的前沿方向,改進(jìn)教學(xué)方法,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性,培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)精神和創(chuàng)新意識(shí),為后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),為電子信息產(chǎn)業(yè)中電子產(chǎn)品制造及其廢棄物資源化處理等重要領(lǐng)域培養(yǎng)合格的分析檢測(cè)人才,以及掌握科研技能和具備創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才。
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Practice and Consideration on Teaching Reform of Instrumental Analysis on Material Chemistry Specialty
BING Nai-ci,ZHU Lu-ping,WANG Li-jun,YU Wei,ZHU Zhi-gang,WU Yi-hua
(School of Environmental and Materials Engineering,Shanghai Second Polytecnic University, Shanghai 201209,P.R.China)
Based on the talents training goal of material chemistry specialty,the characteristic of instrumental analysis subject and the experience of Shanghai Second Polytechnic University,the construction of instrument analysis teaching system was explained.The reform trial in the teaching contents and teaching method was discussed.
material chemistry specialty;instrumental analysis;teaching reform
H191
B
1001-4543(2015)04-0345-04
2015-04-11
邴乃慈(1979—),女,遼寧撫順人,副教授,博士,主要研究方向?yàn)榄h(huán)境友好功能材料。電子郵箱ncbing@sspu.edu.cn。
上海第二工業(yè)大學(xué)重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目(No.XXKYS1401)、上海高校本科重點(diǎn)教學(xué)改革項(xiàng)目及上海市教委重點(diǎn)課程資助
上海第二工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)2015年4期