盧亞玲，賈清華，陳俊毅，汪河濱

(塔里木大學生命科學學院，新疆 阿拉爾 843300)

為培養(yǎng)適應社會快速發(fā)展的高素質(zhì)人才，應用型人才的培養(yǎng)是高等學校教育辦學的宗旨，而本科院校承擔著培養(yǎng)應用型人才的重任。這是社會發(fā)展和經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級的需求，體現(xiàn)了學以致用的本質(zhì)。塔里木大學為一所以農(nóng)為優(yōu)勢，多學科協(xié)調(diào)發(fā)展的綜合性大學，怎樣更好的培養(yǎng)應用型人才，增強大學生的實踐和創(chuàng)新能力，提升大學生適應社會的能力，增強為當?shù)亟?jīng)濟服務、增強學生就業(yè)能力，需要對專業(yè)課程結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，并有針對性的開展相關課程的教學方法改革。

儀器分析課程是高等院?；瘜W等相關專業(yè)重要的基礎課，兼有理論和實踐兩部分，是技術含量非常高的應用型學科[1-2]，對于培養(yǎng)企事業(yè)單位需求的專業(yè)人才起著重要的作用。儀器分析實驗通過鞏固儀器的基本理論、基本原理、基本方法，讓學生學以致用，并能應用于實際樣品的分析。這對于開拓學生的創(chuàng)新思維，提高學生的科學素質(zhì)，增強學生的實踐和總結(jié)思考能力具有重要的作用[3]。在塔里木大學，該課程涉及的專業(yè)為應化，化工，化生，食科，食安，食檢，生技，生科，生藥，資環(huán)共10個本(專)科專業(yè)。盡管國內(nèi)外高校對于儀器分析實驗教學內(nèi)容、教學模式、教學方式等進行了改革，取得了一定的教學效果。但是對于社會的快速發(fā)展，各類各層次人才的需求，給高校的發(fā)展賦予了新的挑戰(zhàn)。在向南疆發(fā)展的過程中，以農(nóng)為主的高校如何尋求自身的發(fā)展，利用地區(qū)特色資源，與時俱進地開展儀器分析實驗的教學改革，培養(yǎng)適應社會需求、服務于區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的專業(yè)應用型人才仍是當前發(fā)展的重要方向。

2004年，麻省理工學院等四所大學提出了新的教學模式——CDIO工程教育理念[4]，該教育模式具有很強的可操作性，已成為國際工程教育的公認模式[5-6]。CDIO繼承和發(fā)展了20世紀90年代末歐美工程教育改革的最新理念，并提出了系統(tǒng)的工程能力培養(yǎng)大綱、全面的實施指導和結(jié)果檢驗標準，在我國工程教育領域也產(chǎn)生了積極而廣泛的影響[7-8]。在CDIO教育中，以學生為主體，教師為主導，通過發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，引導學生自主思考，主動學習[9]，培養(yǎng)學生學習知識的與應用能力、問題思考分析能力、設計實踐能力、表達交流能力和創(chuàng)新能力等工程能力[10]。

本文結(jié)合塔里木大學儀器分析教學現(xiàn)狀，探討在實驗教學中引入 CDIO工程教育理念，構(gòu)建基于CDIO的教學體系、教學方式、教學內(nèi)容、評價體系改革，培養(yǎng)學生的應用能力，解決問題的能力和創(chuàng)新能力。

1 CDIO教育理念與儀器分析實驗的融合

實踐教學是實施CDIO的重要載體，培養(yǎng)以知識、技術和能力一體化的CDIO工程化教育人才[11]。在CDIO教育理念中，倡導“做中學”和“基于項目的教育和學習”，讓學生主動的把實踐與理論課程有機結(jié)合。在CDIO教學模式中，通過豐富的設計性和綜合性實驗，引導學生主動學習，調(diào)動學生的積極性，挖掘?qū)W生的潛力，提高學生的創(chuàng)新能力[12]。根據(jù)CDIO教育理念，在實驗教學中引入CDIO模式，可提高畢業(yè)生的工程素質(zhì)，增強其競爭優(yōu)勢。

在儀器分析實驗教學和管理體系中，引入CDIO理念對于提高學生實踐經(jīng)驗、提升綜合素質(zhì)，增強其社會競爭力、創(chuàng)新思維能力和團隊合作能力具有重要的作用。在化學實驗教學中，儀器分析實驗是培養(yǎng)高等學校學生實驗技能、科學思維、創(chuàng)新意識、團隊合作意識，全面推進工程化教育理念的重要教學形式之一。在實驗教學中，融入CDIO工程化教育理念，以培養(yǎng)儀器分析實驗技能與理論知識并重的教育理念，使學生在實踐過程中以項目的工程化應用為出發(fā)點來思考問題，建立工程概念、養(yǎng)成工程素質(zhì)、提高科研素質(zhì)。

2 儀器分析實驗課程體系設計

儀器分析實驗課采用分組教學模式，其實踐過程分為基礎實踐學習、專業(yè)技能學習和工程化技能學習三個層次的實踐過程。

2.1 開設基礎實驗

前期的基礎實踐教學內(nèi)容中，學生系統(tǒng)熟悉了實驗相關知識以及實驗室管理各項規(guī)章制度，掌握了化學實驗的基本操作。在開設儀器分析實驗時，開設1～2個實驗與基礎實驗內(nèi)容銜接，強調(diào)基礎操作的重要性，規(guī)范學生的基本操作技能。

2.2 增開開放性實驗

針對不同專業(yè)，開展具有專業(yè)特色的實驗內(nèi)容，增加開放性實驗。對于應化、化工、化生專業(yè)，增加大型昂貴儀器如色譜-質(zhì)譜聯(lián)用、核磁共振實驗的內(nèi)容，聘請專業(yè)教授進行實驗兼職授課。對于食品專業(yè)學生，實驗內(nèi)容傾向于側(cè)重食品安全的樣品處理和分析，如實驗分析對象為飲料、餅干中的防腐劑、添加劑的分析，開設飲料中對羥基苯甲酸酯類的測定。對于資環(huán)專業(yè)，重點側(cè)重于植物、土壤和水體中的成分分析，開設原子吸收法測定水中的鈣、鎂；原子吸收法測定植物中的銅、鋅。在這一部分的實踐中，提升學生的動手能力和專業(yè)水平。

2.3 增加綜合性實驗

增加綜合性實驗，開設1～2個項目化的實驗內(nèi)容，并充分利用創(chuàng)新實驗和畢業(yè)論文，提升學生的操作水平和技能。加強與校內(nèi)外實習基地的結(jié)合，利用南疆優(yōu)勢資源，與分析測試中心，食品藥品監(jiān)督管理所建立長期合作和實習培訓，組建以教育專家、教學骨干教師、企事業(yè)專家為實踐指導教師，培養(yǎng)學生的團隊合作能力和工程實踐能力，根據(jù)社會需求和專業(yè)特點優(yōu)化教學體系與內(nèi)容[13]。

3 改進教學方式，提高教師授課能力

在歷年的儀器分析實驗教學中，由教師按照實驗教材或講義講授實驗內(nèi)容。培養(yǎng)基于CDIO教學模式的應用型人才，不僅要求教師具有該課程的教學能力，還應具備科研能力和工程實踐能力。為提高實驗教師的教學水平，提升創(chuàng)新能力，提出了一系列措施。

(1)對不同層次學生的培養(yǎng)要求，設計開發(fā)新的綜合性、設計性實驗項目。根據(jù)實驗條件，制定詳細的實驗儀器操作指南，制定完整的實驗方案、實驗步驟、實驗注意事項。(2)開展走訪調(diào)研，針對校內(nèi)外大型分析儀器使用中存在的問題，分析問題產(chǎn)生的原因，歸納常見問題的解決方案。了解企事業(yè)對人才的需求，根據(jù)需要適當調(diào)整培養(yǎng)方案及開設的實驗項目。(3)鼓勵教師從事儀器分析相關橫向項目的科學研究，加強與本地企事業(yè)單位的交流合作，進一步推進科研成果的轉(zhuǎn)化。(4)鼓勵教師參加學校舉辦的實驗講課競賽，提升講解實驗的水平，完整掌握實驗講解過程中的重點，難點，進一步發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。(5)定期參加實驗儀器的培訓工作。(6)將實驗教學模式更改為可視化教學，將儀器操作、實驗內(nèi)容整理成圖片，文字或視頻，掛在課程網(wǎng)站上，供學生提前預習。在所有理論課完成之后，對每個開設的實驗在理論課上進行演示，加深學生對知識點的理解。

4 優(yōu)化教學內(nèi)容，提升學生操作技能

4.1 提高學生基本操作能力

儀器分析實驗需要一定的分析實驗操作能力，如標準溶液的配制，移液，定容的操作。在實驗項目中，大多數(shù)實驗都需要做標準曲線，標準曲線的配制過程是否準確，直接影響定量的結(jié)果。在這些基本實驗操作的基礎上，體現(xiàn)CDIO中的設計與構(gòu)思，拓展各基本操作之間的銜接。如在講液相的外標法時，需要介紹內(nèi)標法，歸一化法的操作。并要講授色譜法中的外標法與紫外-可見光譜法中的外標法，原子吸收中的外標法之間的區(qū)別與聯(lián)系。這些操作技術具有相通性，實用性很強，應用非常廣泛。

4.2 加強儀器基本操作技能

儀器分析實驗涉及的儀器價格比較昂貴，由于經(jīng)費有限，同型號儀器的臺套數(shù)一般1～2臺，不同儀器廠家開發(fā)的操作軟件界面區(qū)別較大。而學生在學習儀器分析理論課程之后，需要間隔一段時間才能進行儀器分析實驗，對于儀器的結(jié)構(gòu)、原理、應用需要重新熟悉。在實驗開展之前，每個儀器的操作指南分發(fā)給學生熟悉，并提供操作講解ppt讓學生提前預習，這樣將CDIO中的實施模塊能充分運行，達到較好的實驗效果。

4.3 增加大型貴重科研儀器演示實驗

綜合利用學校資源，利用各類重點科研平臺的大型儀器設備，引入實踐性強的實驗指導教師和最新的大型儀器，開設演示實驗。如對應用化學專業(yè)班級，借用分析測試中心的實驗條件，增加質(zhì)譜儀的演示實驗，讓學生了解各種型號的質(zhì)譜儀，不同的儀器廠家質(zhì)譜儀之間的差異，更好的應用CDIO進行構(gòu)思設想，在感官上有充分的認識。利用塔里木盆地生物資源保護利用重點實驗室的條件，增加核磁的演示實驗，使學生對儀器的理論與實踐應用具有明確的思路，為更好的開發(fā)工程化的實踐應用提供感性認識，也為學生后期的創(chuàng)新實驗、畢業(yè)論文的實踐操作提供項目化的指導。

4.4 以CDIO模式開設綜合設計性實驗

為提高學生科學思維和創(chuàng)造能力，訓練學生獨立操作儀器的能力，儀器分析實驗開設1～2個綜合性實驗。學生根據(jù)實驗要求，設計實驗方案，實驗步驟，溶液配制過程，儀器操作過程，數(shù)據(jù)分析和結(jié)果討論，提出實驗的改進和過程問題的分析。綜合設計性實驗可銜接多個基礎操作，對學生的基礎知識，操作水平，創(chuàng)新能力和團隊合作能力都提出了要求[14]。在實驗開展過程中，由學生報名組隊，團隊在CDIO模式下設計、開展和完成實驗項目，團隊討論實驗對象，內(nèi)容，方法，分工。由指導教師對實驗內(nèi)容進行審核和指導，根據(jù)已有的實驗條件，設計實驗方案，團隊進行實驗操作、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果討論和分析。通過這類完成不同的實驗項目的項目式教學，對于學生實驗技能的提高，團隊協(xié)作能力的提升，創(chuàng)新能力的發(fā)展都具有很好的作用，也體現(xiàn)了CDIO理念的全部思想。對于培養(yǎng)應用型、創(chuàng)新型和綜合復合性高素質(zhì)人才具有重要的意義。

5 基于CDIO 的實驗成績考核和教學質(zhì)量評價體系

5.1 學生實驗成績考核體系

為保證教學效果，使儀器分析實驗教學體系良性開展，對實驗過程各環(huán)節(jié)進行有效評價[15]，建立易于操作可行的考核和評價體系。對于學生實驗成績考核，采用“三維式”的考核模式，實驗成績由實驗教師考核、學生互評，實驗報告組成，形成立體化的考評結(jié)構(gòu)。

5.2 教師教學質(zhì)量評價體系

教師教學質(zhì)量的考核，在采用學校教務系統(tǒng)的學生評價體系的同時，還有學校同行教師和學校督導評價。但由于儀器分析實驗教學與理論教學教師不是同一人，且無單獨的實驗教學評價。因而對于實驗教學質(zhì)量的評價，采用學生評價和教師評價體系。學生評價主要對教師的授課態(tài)度，授課質(zhì)量進行評價，每個實驗開展過程都要有跡可循，符合規(guī)定和程序教師評價主要是互評，對授課內(nèi)容、實驗講解、操作技能、實驗完成質(zhì)量進行評價。

6 結(jié) 語

在儀器分析實驗教學和管理中引入CDIO，構(gòu)建基于CDIO的教學體系、教學方式、教學內(nèi)容、評價體系。以CDIO模式為指導，科學設計儀器分析實驗體系，提升教師水平，優(yōu)化教學方法和內(nèi)容，建立CDIO學生考核和教學質(zhì)量評價體系，構(gòu)建基于CDIO模式對大型儀器進行管理和實驗室開放，探索應用型、創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)模式，增強學生的分析問題、解決問題的問題，提高學生的團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新能力。