賈春曉，秦肖雲(yún)，楊鵬飛，趙建波，陳鳳華

(1.鄭州輕工業(yè)大學(xué) 材料與化學(xué)工程學(xué)院，河南 鄭州 450000 ； 2.鄭州輕工業(yè)大學(xué) 煙草科學(xué)與工程學(xué)院，河南 鄭州 450000)

近代測試技術(shù)課程涉及多種測試方法的基本原理、特征、規(guī)律及解析技術(shù)，是一門集現(xiàn)代物理學(xué)理論和化學(xué)知識于一體的綜合性課程。該課程主要教學(xué)目的是使學(xué)生掌握常用儀器測試分析方法的原理和儀器的簡單結(jié)構(gòu)，了解常用的分析測試技術(shù)[1]。該課程是化學(xué)化工類、食品生物類、高分子材料和新能源材料等學(xué)科的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，具有非常強(qiáng)的綜合性、實(shí)踐性、應(yīng)用性和前沿性[2-3]。尤其是對于應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的學(xué)生，通過該課程的學(xué)習(xí)，可以大大提高其分析測試和結(jié)構(gòu)表征的能力，為以后的相關(guān)科研和工作奠定基礎(chǔ)。

作為應(yīng)用化學(xué)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，為了培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析及解決問題的創(chuàng)新實(shí)踐能力，近代測試技術(shù)課程近幾年在教學(xué)改革中越來越多地引入了成果導(dǎo)向教育理念(Outcome Based Education，OBE)。OBE倡導(dǎo)以學(xué)生為中心，明確學(xué)習(xí)成果為驅(qū)動力，是專業(yè)工程教育的3個基本理念之一[4]。在教學(xué)過程中設(shè)置以問題為中心、以設(shè)計為主線，在課程中增加研究、探索模塊，培養(yǎng)學(xué)生綜合解決問題的能力；經(jīng)過不斷思考總結(jié)，努力探索，逐步提高近代測試技術(shù)課程的教學(xué)質(zhì)量[5]。

1 基于OBE理念的近代測試技術(shù)課程教學(xué)

OBE 理念倡導(dǎo)使教學(xué)計劃與課程安排遵循逆向設(shè)計和正向?qū)嵤?，?gòu)成以“定義預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出—實(shí)現(xiàn)預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出—評估學(xué)習(xí)產(chǎn)出”為主線的教學(xué)質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)的閉環(huán)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體地位，重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生掌握知識和能力的程度[4-6]。

1.1 課程定位和教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)并結(jié)合OBE理念，本課程注重“價值塑造、能力培養(yǎng)、知識傳授”三位一體育人，既要講授各種近代測試方法的基本原理和儀器的基本結(jié)構(gòu)，更要重點(diǎn)介紹這些方法在輕工領(lǐng)域中的最新應(yīng)用。學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)，要達(dá)到的知識目標(biāo)是：掌握各種近代測試方法的基本理論、所用儀器的結(jié)構(gòu)和操作方法；能力目標(biāo)是：通過理論學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的能力和創(chuàng)新意識；同時，通過愛國主義教育，培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷和社會責(zé)任感。

1.2 授課內(nèi)容和教學(xué)方法

OBE理念改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，突出學(xué)生的主體地位，強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)成果，注重挖掘?qū)W生的潛能和學(xué)習(xí)積極性[4]。鑒于此，對近代測試技術(shù)課程的授課內(nèi)容和教學(xué)方法都重新進(jìn)行了設(shè)計。授課內(nèi)容更加突出新技術(shù)、新應(yīng)用以及知識的實(shí)用性；上課時采用啟發(fā)式教學(xué)、討論和翻轉(zhuǎn)課堂等多種教學(xué)手段，讓學(xué)生帶著問題主動去探索規(guī)律，尋求答案并解決生產(chǎn)中的實(shí)際問題，并從中感受學(xué)習(xí)的快樂，增強(qiáng)自信心、獲得成就感。

1.3 過程考核與成績評價

OBE理念要求評估方式多元化，強(qiáng)調(diào)理論知識與實(shí)踐技能并重，全面考核教學(xué)水平[4]。對于理論教學(xué)，除了平時成績和期末考試成績，同時還利用高階性的作業(yè)(課程論文和文獻(xiàn)綜述等)來提升學(xué)生的創(chuàng)新能力并考查學(xué)生對知識的掌握程度；在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，注重學(xué)生的動手操作能力和分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計、實(shí)驗(yàn)報告和實(shí)驗(yàn)考試來提高學(xué)生的實(shí)踐技能和解決實(shí)際問題的能力。綜合理論知識和實(shí)驗(yàn)技能，多角度全方位考核學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，客觀全面地評價每一位學(xué)生的課程成績。

2 教學(xué)改革與實(shí)踐

2.1 結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，以學(xué)習(xí)成果反向優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

針對應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的特點(diǎn)，并且考慮到學(xué)生的科研、畢業(yè)論文和將來的工作需求，本課程以培養(yǎng)學(xué)生解決日用化工、煙草科學(xué)和食品科學(xué)等輕工領(lǐng)域中實(shí)際問題的能力和創(chuàng)新意識為目標(biāo)，反向設(shè)計和優(yōu)化近代測試技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容。其中包括質(zhì)譜分析(MS)、色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(GC-MS，HPLC-MS)、核磁共振波譜分析(NMR)、X射線衍射分析(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)和X射線光電子能譜(XPS)等近代的分析測試方法，理論教學(xué)共32學(xué)時；同時增加實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，以專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)的形式針對各種儀器方法開設(shè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，共96學(xué)時，其中包括設(shè)計性的綜合實(shí)驗(yàn)。

在授課內(nèi)容上突出精深、新穎和實(shí)用的特點(diǎn)，近代測試技術(shù)是一個飛速發(fā)展的學(xué)科，每年上課時教師都會根據(jù)專業(yè)需要介紹最新的分析技術(shù)及其在相關(guān)領(lǐng)域中的最新應(yīng)用；并且注重科教融合，課程組的教師們承擔(dān)多項(xiàng)國家級、省級和企業(yè)橫向科研項(xiàng)目，結(jié)合應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的特點(diǎn)把相關(guān)的研究成果融入課堂，以高水平的科研支撐高質(zhì)量的本科課堂教學(xué)。例如：把攻關(guān)項(xiàng)目“煙草中蔗糖酯的分離、純化和結(jié)構(gòu)鑒定”的研究內(nèi)容融入色譜、質(zhì)譜和核磁共振波譜的學(xué)習(xí)內(nèi)容中，學(xué)生從中學(xué)習(xí)怎樣利用分析型和制備型高效液相色譜對植物中蔗糖酯類化合物進(jìn)行分離和純化，又怎樣利用質(zhì)譜和核磁共振波譜對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定和表征，通過這樣的科教融合，使學(xué)生熱愛科研，崇尚科學(xué)，并能積極投身到老師的課題研究中，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，從“學(xué)會”到“會學(xué)”“會用”。

在教學(xué)中注重挖掘課程中的思政元素，講述與分析測試技術(shù)相關(guān)的故事，例如諾貝爾獎獲得者屠呦呦和田中耕一等科學(xué)家的科研經(jīng)歷及研發(fā)成果，利用這些科學(xué)家的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生科學(xué)研究的敏感性, 激發(fā)創(chuàng)造力。同時，結(jié)合我國分析儀器的發(fā)展及應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷。以立德樹人為引領(lǐng)，講述我國分析儀器從無到有、由弱到強(qiáng)的研發(fā)歷程，以此培養(yǎng)學(xué)生的自豪感和社會責(zé)任感。

2.2 采用多媒體和線上線下混合式教學(xué)

近代測試技術(shù)涉及光學(xué)、電學(xué)和電磁學(xué)等多方面內(nèi)容，各種分析測試方法的原理較為抽象，儀器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，學(xué)生較難理解和掌握。因此，教學(xué)中需要采用大量的圖片、動畫和視頻等多媒體手段并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)教學(xué)來提高授課質(zhì)量。

在理論教學(xué)中，針對難理解的光學(xué)和電學(xué)原理、儀器結(jié)構(gòu)和作用原理制作了大量的Flash動畫，通過動畫模擬，讓學(xué)生直觀地看到各種光學(xué)和電學(xué)現(xiàn)象以及儀器中各部件的作用原理。對于一些理論上的知識點(diǎn)和教學(xué)難點(diǎn)，還錄制了教學(xué)視頻，供學(xué)生提前預(yù)習(xí)，以便課堂上能更好地理解和掌握課程內(nèi)容。另外，最近兩年還利用學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺引入了線上授課模式，在學(xué)習(xí)通上建立完整的課程體系，在章節(jié)內(nèi)容中上傳電子課本、每次課的重難點(diǎn)及教學(xué)實(shí)施方案、PPT和自己錄制的教學(xué)視頻，方便學(xué)生線上學(xué)習(xí)使用，并在討論欄目中布置討論話題，讓學(xué)生提前準(zhǔn)備，這樣在線下的課堂中教師就可以更多地采用啟發(fā)式、提問式和討論式教學(xué)。通過這種線上線下混合式教學(xué)，可以挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛力，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，針對一些比較復(fù)雜的儀器的操作方法進(jìn)行視頻錄制，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)之前首先通過看視頻掌握儀器的使用步驟，因而能順利地完成上機(jī)測試；同時，對于一些數(shù)量較少的大型貴重儀器，為了使學(xué)生掌握其原理及操作方法，課程組制作了有代表性的近代測試技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺，從而加強(qiáng)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)過程和儀器設(shè)備的掌握，增加學(xué)生對貴重儀器的熟知度。

2.3 結(jié)合OBE理念，探索課程教學(xué)新模式

在課程教學(xué)中，改變傳統(tǒng)的以教師講授為主、學(xué)生被動學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，堅持“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的教學(xué)理念。采用案例式教學(xué)，以“實(shí)際問題—儀器分析方法及原理—儀器結(jié)構(gòu)—應(yīng)用(解決實(shí)際問題)”為每一章的主線，以“解決實(shí)際問題”為目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)際案例，解決最初提出的實(shí)際問題。課堂上采用啟發(fā)式教學(xué)，并融入提問、討論和翻轉(zhuǎn)課堂等多種教學(xué)模式。針對每次課的內(nèi)容凝練出教學(xué)目標(biāo)和學(xué)習(xí)主線，一條合理的主線可以把多個凌亂、枯燥的知識點(diǎn)有規(guī)律地串連起來，讓學(xué)生沿著這條路線順利地一步一步奔向目標(biāo)；每次課在引入授課內(nèi)容時，就要明確給出本次課的學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)主線，讓學(xué)生帶著學(xué)習(xí)任務(wù)，在目標(biāo)明確、主線清晰的情況下，積極主動地探究，逐層深入，直至完成學(xué)習(xí)目標(biāo)。

在學(xué)習(xí)各種測試技術(shù)時，采用四步教學(xué)法：講授、討論、參觀和實(shí)驗(yàn)，從生活中存在的實(shí)際分析問題出發(fā)，到最終能解決這些問題，形成一個完整的循環(huán)。①課堂講授，采用多媒體教學(xué)，講授、啟發(fā)和提問相結(jié)合，以問題為導(dǎo)向開始學(xué)習(xí)各章的基礎(chǔ)理論。②在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生分組討論上述實(shí)際案例，制定分析方案和具體的實(shí)驗(yàn)步驟。③參觀儀器，在學(xué)習(xí)儀器結(jié)構(gòu)和操作時，盡可能帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入儀器室，實(shí)地講解，讓學(xué)生覺得直觀易學(xué)。④實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，在安排實(shí)驗(yàn)時，注重結(jié)合應(yīng)用化學(xué)專業(yè)所涉及領(lǐng)域的生活和生產(chǎn)中的實(shí)際分析課題，不僅僅有驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，還要有綜合性設(shè)計型實(shí)驗(yàn)，如上述案例的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計，然后通過實(shí)驗(yàn)或虛擬實(shí)驗(yàn)平臺，讓學(xué)生掌握儀器操作和數(shù)據(jù)處理方法，實(shí)現(xiàn)樣品中待測成分的定性鑒定和含量分析，最終解決這些生活中的實(shí)際問題。這種四步教學(xué)法從理論到實(shí)踐，從問題出發(fā)到解決問題，培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)興趣，同時也培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決復(fù)雜問題的實(shí)踐技能，讓學(xué)生樂學(xué)、善學(xué)，受益終生。

2.4 建立多元化的考核體系

作為應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的一門必修課程，近代測試技術(shù)具有很強(qiáng)的實(shí)用性，傳統(tǒng)的期末考試形式并不適用該課程的考核和學(xué)生成績的評價。結(jié)合OBE要求評估方式多元化的理念， 該課程建立了多元化的考核體系。理論教學(xué)方面采用平時成績(40 )+ 期末考試(60 )，平時成績包括課堂討論中的表現(xiàn)、作業(yè)(含文獻(xiàn)綜述和設(shè)計型綜合作業(yè))、課堂測驗(yàn)和課程論文；通過寫文獻(xiàn)綜述、實(shí)際案例設(shè)計方案和課程論文，可以促進(jìn)學(xué)生掌握怎樣利用學(xué)校的數(shù)字圖書館平臺查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)的方法與技巧，學(xué)會閱讀簡單的中英文文獻(xiàn)并初步了解科技論文的寫作模式，對學(xué)生的綜合能力有很大地提高。期末考試題型以名詞解釋、問答為主，輔以材料結(jié)構(gòu)的表征和有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)推導(dǎo)、以及較高層次的綜合解析題，涵蓋面較廣，主要考查學(xué)生對知識的綜合運(yùn)用能力。

多元化的考核體系有利于全方位地考查學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和解決實(shí)際問題的能力，而對學(xué)生能力的考核是成果導(dǎo)向的實(shí)質(zhì)要求；此外，在授課過程中，還定期進(jìn)行網(wǎng)上評教和課程質(zhì)量評價問卷調(diào)查活動，通過對學(xué)生的成績考核和課程滿意度問卷調(diào)查及時發(fā)現(xiàn)存在的問題，并持續(xù)改進(jìn)課程的教學(xué)內(nèi)容和方法。

3 結(jié)論

綜上所述，基于OBE理念，對近代測試技術(shù)課程的教學(xué)進(jìn)行改革，在課程定位、教學(xué)目標(biāo)、授課內(nèi)容、教學(xué)方法、過程考核以及成績評價等方面進(jìn)行了創(chuàng)新探索。教學(xué)目標(biāo)和授課內(nèi)容緊密結(jié)合輕工行業(yè)的需求，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決復(fù)雜問題的實(shí)踐技能為目標(biāo)；精心設(shè)計教學(xué)方法，采用線上線下混合式和反轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)新模式，并建立多元化的考核體系，以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使其學(xué)習(xí)主動性大大提高，也使課程教學(xué)得以持續(xù)改進(jìn)。

OBE理念為導(dǎo)向的教育教學(xué)研究在我國仍處于起始階段，同時，教學(xué)改革也是一個不斷探索，逐步完善的過程，今后還要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)為輕工行業(yè)培養(yǎng)質(zhì)量檢驗(yàn)、品質(zhì)管理和智能傳感領(lǐng)域的具有創(chuàng)新意識和高素質(zhì)的應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。