材料化學(xué)專業(yè)儀器分析教學(xué)改革實(shí)踐范文

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摘要:

從材料化學(xué)專業(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。

關(guān)鍵詞:

材料化學(xué)專業(yè);儀器分析;教學(xué)改革

材料化學(xué)專業(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?！皟x器分析”是一門介紹如何利用現(xiàn)代儀器分析手段來獲得物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及某些化學(xué)過程的原理的課程[1]。科學(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?！皟x器分析”已成為材料化學(xué)專業(yè)重要的專業(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)專業(yè)培養(yǎng)特點(diǎn)進(jìn)行了系列規(guī)劃。詳見表1。為滿足專業(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。

1儀器分析課程教學(xué)體系的構(gòu)建

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。

2根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)組織教學(xué)內(nèi)容

“儀器分析”作為材料化學(xué)專業(yè)本科生的專業(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)生掌握各類基本儀器的原理、構(gòu)造和應(yīng)用特點(diǎn),為將來的進(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。

3教學(xué)方法與教學(xué)手段的改革與實(shí)踐

開設(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,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、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)解決問題,使學(xué)生參與到教學(xué)過程中來?；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、解決問題的思路講出來,教師則以傾聽為主,通過點(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)解決問題的能力和實(shí)踐創(chuàng)新的能力。在參與科研的過程中,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,通過開設(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)開始直到實(shí)驗(yàn)完成的全部過程,使實(shí)驗(yàn)過程更接近于實(shí)際分析工作過程,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)生通過自主學(xué)習(xí)來掌握新知識(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。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。

4結(jié)語

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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作者：邴乃慈 朱路平 王利軍  于偉 朱志剛 吳益華 單位：上海第二工業(yè)大學(xué)環(huán)境與材料工程學(xué)院