邵從英,朱麗麗,王 飛,馬 偉①
(淮北師范大學(xué) 化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院 安徽 淮北235000)
創(chuàng)新是民族進步的靈魂,是時代特征的體現(xiàn),是社會發(fā)展的重要動力源泉,更是教育教學(xué)改革的需要. 黨的十九大報告中明確指出創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力,并把加快建設(shè)創(chuàng)新型國家作為新時代國家發(fā)展戰(zhàn)略. 習(xí)近平總書記關(guān)于實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略做重要論述,創(chuàng)新驅(qū)動實質(zhì)上是人才驅(qū)動,擁有一流的創(chuàng)新人才是重中之重. 目前創(chuàng)新型人才匱乏已嚴重影響我國創(chuàng)新型國家的建設(shè). 培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力的人才,是教育教學(xué)發(fā)展極其重要的一個目標. 高等院校作為高端人才培養(yǎng)的主戰(zhàn)場,更應(yīng)發(fā)揮培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要職能,將培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的工作融入到學(xué)校日常工作的各個環(huán)節(jié),營造創(chuàng)新型的學(xué)習(xí)氛圍、科研氛圍和管理氛圍. 高校教師在傳授學(xué)生知識的同時,時刻注重學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),深刻理解現(xiàn)代教學(xué)應(yīng)由傳授知識轉(zhuǎn)向傳授學(xué)習(xí)知識的方法[1].
儀器分析是以物質(zhì)的物理性質(zhì)或物理化學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ),通過特殊儀器測定某些物質(zhì)的物理性質(zhì)或物理化學(xué)性質(zhì)相關(guān)參數(shù)及其變化而得到被測物質(zhì)組成與含量的一類分析方法,是高等院校化學(xué)、環(huán)境、制藥、食品、材料和醫(yī)學(xué)等專業(yè)的主干課程. 作為一門理論與實踐有機結(jié)合的特色課程,它的建立和發(fā)展是人們在認識和改造自然的過程中集體智慧的結(jié)晶,是創(chuàng)新精神與創(chuàng)新意識在科學(xué)與生產(chǎn)生活中的具體體現(xiàn). 所以以儀器分析課程為契機,立足學(xué)科特點,結(jié)合理論和實驗教學(xué),對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力具有重要意義. 然而,從近年來的教學(xué)實踐情況看,通過傳統(tǒng)教學(xué)模式培養(yǎng)出來的學(xué)生,他們存在很多問題,如,專業(yè)知識面較窄、缺少想象力和創(chuàng)新意識、實驗操作與應(yīng)用能力不強等,這說明傳統(tǒng)的教學(xué)模式已不能適應(yīng)日益發(fā)展的社會需要.
隨著互聯(lián)網(wǎng)時代的全面到來,多媒體輔助教學(xué)對現(xiàn)代教育的影響也日益凸顯. 在儀器分析教學(xué)過程中恰當?shù)剡\用現(xiàn)代多媒體技術(shù)可以解決教學(xué)中存在的許多難題,克服傳統(tǒng)教學(xué)中枯燥乏味、可視化差的缺點,增加教學(xué)容量的同時,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與教學(xué)效果. 此外,隨著手機和IPAD等個人移動電子設(shè)備的不斷普及,在高等教育教學(xué)過程中應(yīng)用移動互聯(lián)網(wǎng)開展移動教育也引起越來越多的重視. 社會化媒體軟件如QQ、微信等由于較強的交流互動性、信息傳遞的及時性等優(yōu)勢受到大家的青睞. 高等院校的大學(xué)生們作為微信等新網(wǎng)絡(luò)媒體使用的主要群體,為任課教師利用微信等公眾平臺構(gòu)建與開展教學(xué)改革提供堅實的基礎(chǔ). 借助微信等平臺開展交互式教學(xué),不僅能夠迎合當代大學(xué)生的興趣點,激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情和潛力;另一方面還可打破傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式的局限,信息化教學(xué)資源,更加有利于師生、生生之間的即時交流與互動. 當前我國對創(chuàng)新人才的培養(yǎng)非常重視,特別是在高等教育中尤其要強調(diào)倡導(dǎo)創(chuàng)新教育,把創(chuàng)新教育思想貫穿高等教育教學(xué)改革實踐全過程. 總之,新形勢下基于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng),儀器分析課程的教育教學(xué)綜合改革與實踐探索勢在必行[2-3].
高校任課教師作為教學(xué)活動的設(shè)計者和組織者,在整個教學(xué)過程中發(fā)揮著不可替代的引導(dǎo)作用[4].以儀器分析課程為契機,立足學(xué)科特點,培養(yǎng)與提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力,首先要培養(yǎng)一批具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的優(yōu)秀教師. 任課教師必須具有終生學(xué)習(xí)的理念,通過各種渠道不斷提升自我的科研教研水平與能力,具備與時俱進的教改思路,在教學(xué)過程中加強教學(xué)方法的啟發(fā)性、針對性、互動性和實效性,將教學(xué)由“單向式”改為“雙向式”,引導(dǎo)學(xué)生由被動地“學(xué)會”過渡到主動地“會想”、“會學(xué)”和“會用”. 在教學(xué)過程中更加重視以身作則,不斷激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力. 同時,時刻保持以研究者的角色置身于儀器分析課程的教學(xué)過程中,認真思考和分析教學(xué)與實踐各個環(huán)節(jié),根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)與反饋,創(chuàng)造性地解決發(fā)現(xiàn)的問題,不斷完善自己的教育教學(xué)行為.
目前,國內(nèi)外本科教育中儀器分析課程講授的內(nèi)容主要涵蓋光學(xué)分析、電化學(xué)分析、色譜分析、波譜分析以及其他儀器分析方法. 首先,任課教師需優(yōu)先使用最新的面向二十一世紀的課程教材作為課本與參考書目. 同時,充分引入教師的教學(xué)思路與課程構(gòu)想,根據(jù)學(xué)生循序漸進地了解、認識和掌握知識的規(guī)律,認真?zhèn)湔n,把教學(xué)內(nèi)容更好地融會貫通,講授時做到深入淺出,條理清晰,重難點突出,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率與教學(xué)效果. 針對儀器分析內(nèi)容較多,學(xué)時偏少,在內(nèi)容選擇上主要分為以下3類:①需精講細講的內(nèi)容,主要包括光學(xué)分析、電化學(xué)分析、色譜分析方法的基本原理、儀器結(jié)構(gòu)、工作過程、干擾與消除以及定性定量方案等相關(guān)的實驗技術(shù);②開設(shè)專題介紹的內(nèi)容,如色譜分離與波譜鑒定的聯(lián)用技術(shù)在食品分析中的應(yīng)用與發(fā)展等;③學(xué)生自學(xué)的內(nèi)容,主要是以前所學(xué)課程已經(jīng)涉及到的,在教師的引導(dǎo)下即可理解并掌握的內(nèi)容,或是一些在實際工作中應(yīng)用接觸較少的儀器與方法. 其次,由于分析儀器發(fā)展更新速度較快,教師需在教學(xué)中與時俱進,注重新方法新內(nèi)容的引入. 如在每講完一類儀器分析方法之后,緊接著就給學(xué)生介紹此類分析方法最新的研究狀況、研究熱點及該方法目前所存在哪些未解決的瓶頸問題等,鼓勵學(xué)生思考解決這些問題的辦法,調(diào)動學(xué)生的積極性,增強學(xué)生創(chuàng)新學(xué)習(xí)的能力. 此外,在整個教學(xué)過程中,適當增加儀器分析發(fā)展史的內(nèi)容,并以科學(xué)家忘我的工匠精神激勵學(xué)生積極投身儀器、設(shè)備的創(chuàng)新研究中,激勵學(xué)生的創(chuàng)新意識,增強學(xué)生的創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力[5].
成功的教學(xué)所需的永遠不是強制,而是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,對儀器分析這門課程學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)與培養(yǎng)在整個教學(xué)中具有頭等重要的作用. 教學(xué)方法和手段的變革與創(chuàng)新必然會引起學(xué)生的高度關(guān)注與學(xué)習(xí)興趣,進而達到較好的教育教學(xué)效果. 結(jié)合儀器分析課程的自身特點及授課學(xué)生的實際情況,在教學(xué)中注重教學(xué)方法和手段的創(chuàng)新與實踐,一改傳統(tǒng)課堂教學(xué)的單調(diào)與乏味,最大化地豐富教學(xué)形式和內(nèi)容,提高學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的自主性,并引導(dǎo)學(xué)生深入地思考與探索,提出并嘗試解決許多新的問題,培養(yǎng)與提高學(xué)生的創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力. 主要包括以下幾個方面:①在教學(xué)中綜合運用比較教學(xué)法、發(fā)現(xiàn)教學(xué)法、歸納教學(xué)法、情景教學(xué)法和問題導(dǎo)向式教學(xué)法等多種教學(xué)方法:小范圍小比較,大范圍大比較,不同方法之間進行縱橫全方位比較,及時總結(jié),恰當運用,對每種儀器和方法的透徹理解,是所有創(chuàng)新的基礎(chǔ). ②在教學(xué)與實踐過程中注重科學(xué)研究方法的融入:科學(xué)研究是從測量開始的,儀器分析方法是科學(xué)研究的基礎(chǔ). 通過掌握相關(guān)的科學(xué)研究方法和思路,激發(fā)首創(chuàng)精神;通過科學(xué)思維的啟迪,培養(yǎng)與提高學(xué)生的創(chuàng)造意識. ③傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體教學(xué)有機結(jié)合,提高教學(xué)容量的同時,將教學(xué)內(nèi)容形象化、生動化、并富有感染力[6-7]. ④請專門的老師開設(shè)所精通的專題講座,加深學(xué)生對儀器及相應(yīng)分析方法的理解與感受. ⑤在教學(xué)過程中,利用課下時間組織學(xué)生一起建立和維護“儀器分析,一起分析”微信公眾號和QQ群等網(wǎng)絡(luò)交流平臺,調(diào)到學(xué)生的積極性并學(xué)以致用.
好的教學(xué)方式,再配以嚴格合理的考核方法,才能收到良好的教學(xué)效果. 所以必須要根據(jù)儀器分析的課程內(nèi)容和特點,采用與之相適應(yīng)的考核方法. 學(xué)生的總評成績不再是簡單地根據(jù)期末考試成績來決定,而應(yīng)由平時成績和期末考試成績2部分有機組成,而且要提高平時成績在總評成績中的比例,如由常見的30%提高至40%. 平時成績包括考勤、課堂討論、專題報告、習(xí)題作業(yè)、小組活動和課堂綜合表現(xiàn)等內(nèi)容,也就是說課堂上的每個環(huán)節(jié)都是考核的內(nèi)容,這樣使學(xué)生感到一定壓力,他們只有在課堂上高度集中注意力才能較好地完成相應(yīng)的練習(xí). 多元化的可操作課程考核體系不僅能有效地減少那種平時不努力,考試靠突擊的現(xiàn)象,而且可以充分調(diào)動學(xué)生的積極性,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性解決問題的能力,提高學(xué)生的綜合素質(zhì).
儀器分析是一門實踐性和應(yīng)用性很強的學(xué)科,實踐教學(xué)中創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)尤為重要. 傳統(tǒng)的實踐教學(xué)以學(xué)生基礎(chǔ)操作能力培養(yǎng)為重點,開設(shè)的實驗項目主要是驗證性的,難免存在學(xué)生在實踐過程中不加思考“照方抓藥”,僅機械性地完成而已[8]. 為更好地培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力,必須在驗證性實驗基礎(chǔ)上加以改革,通過改變實驗條件,改變樣品,使學(xué)生對同一實驗同一方法從多角度進行理解. 適當增加儀器裝置改造搭建的內(nèi)容,打破學(xué)生對大型儀器的神秘感,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識. 其次,增加設(shè)計性和綜合性實驗的開設(shè),讓學(xué)生通過調(diào)研文獻、自主設(shè)計實驗,加強對理論知識的理解和綜合運用. 在實驗過程中不可避免遇到不少在理論教學(xué)和驗證性實驗中無法預(yù)見的問題,以加強學(xué)生創(chuàng)新性解決問題的能力. 最后,還需要完善實驗室的開放政策,堅決杜絕學(xué)生有主觀意愿參與科研或者實現(xiàn)自己的某種想法,然而缺少正確的渠道和相應(yīng)的條件這種現(xiàn)象,對實驗室實施開放的同時,讓學(xué)生積極參與到教師的科研項目中,增加學(xué)生實踐的機會和實現(xiàn)創(chuàng)新想法的條件[9-10]. 眾所周知,由于儀器臺數(shù)有限,尤其是一些中高端儀器設(shè)備,由于價格昂貴,維修運行成本較高,一般基礎(chǔ)教學(xué)實驗室僅配備1~2臺,儀器分析實驗的開設(shè)一般都是10~15人一組分批次進行,在短短的幾個學(xué)時內(nèi),難以保證每一位同學(xué)都有獨立的實踐操作機會. 虛擬實驗室作為一種基于現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(Web)和虛擬仿真技術(shù)(VR)而構(gòu)建的開放式網(wǎng)絡(luò)化虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng),實現(xiàn)已有教學(xué)實驗室的數(shù)字化虛擬化和資源共享[11]. 虛擬實驗室具有較強的仿真性,教師可事先設(shè)定虛擬儀器的功能、操作流程和實驗步驟,學(xué)生可不受時空等條件的限制,在網(wǎng)絡(luò)終端上十分便捷地進行實驗的反復(fù)操作與演練. 不僅能加深學(xué)生對所學(xué)分析方法的興趣與理解,提高其創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力,同時還有效解決實驗設(shè)施不足的問題.
對于化學(xué)等專業(yè),生產(chǎn)實習(xí)是實踐教學(xué)必不可少的一個組成環(huán)節(jié),而實習(xí)基地則是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力的重要場所,也是大學(xué)生學(xué)以致用的良好機會[12]. 為此,加強校內(nèi)外儀器分析實習(xí)基地的建立尤為重要. 在長期的努力下,我院與周邊一些擁有大型分析儀器的企事業(yè)單位都建立穩(wěn)定的合作關(guān)系,也不斷促使它們發(fā)展成為我院學(xué)生的重要儀器分析實習(xí)基地,包括市環(huán)境監(jiān)測站、爆破技術(shù)研究所、污水處理廠、水泥廠、醫(yī)院和藥廠等企業(yè). 每年安排化學(xué)等專業(yè)的學(xué)生到相應(yīng)的基地實習(xí),不僅開闊學(xué)生的眼界,有效提高學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造性解決問題的能力,亦為地方經(jīng)濟建設(shè)培養(yǎng)一批對口的應(yīng)用型技術(shù)人才,一舉多得.
當前我國對創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)非常重視,在高等教育中尤其強調(diào)倡導(dǎo)創(chuàng)新教育. 儀器分析課程作為高等院校化學(xué)、環(huán)境、制藥、食品、材料和醫(yī)學(xué)等專業(yè)的主干課程,以該課程為契機,立足學(xué)科特點,結(jié)合理論和實踐教學(xué),在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的過程中具有其他課程不可替代的重要作用. 結(jié)合新的形勢,將創(chuàng)新主線貫穿整個儀器分析課程教學(xué)和實踐過程,與時俱進,積極開展該課程的全面教學(xué)研究與綜合改革勢在必行. 著眼于該課程現(xiàn)階段面臨的問題,在實踐中不斷探索與總結(jié)教學(xué)規(guī)律,與時俱進,轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念,更新教學(xué)內(nèi)容,改革與豐富教學(xué)方法和手段,才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增強學(xué)生的創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力,取得更加滿意的教育教學(xué)效果.
淮北師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)2020年1期