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      研討式教學(xué)法在儀器分析類課程中的應(yīng)用

      2018-03-29 17:51:04星,趙
      山東化工 2018年4期
      關(guān)鍵詞:研討質(zhì)譜儀器

      樊 星,趙 煒

      (中國礦業(yè)大學(xué) 煤炭潔凈加工與高效轉(zhuǎn)化國家實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心,江蘇 徐州 221116)

      儀器分析類課程是高校化工類專業(yè)學(xué)生的重要專業(yè)課,教學(xué)的內(nèi)容涉及諸多學(xué)科的知識,如物理學(xué)、化學(xué)、醫(yī)藥、數(shù)學(xué)、機(jī)械和計(jì)算機(jī)科學(xué)等,綜合性強(qiáng),知識面廣。該課程對于提升大學(xué)生綜合素質(zhì),增強(qiáng)科學(xué)精神與科研素養(yǎng),尤其是對實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用[1]。課程內(nèi)不同儀器涉及原理、儀器結(jié)構(gòu)和應(yīng)用范圍等知識點(diǎn)都相對獨(dú)立。筆者作為一名多年從事儀器分析課程教學(xué)的專任教師,為增強(qiáng)教學(xué)效果、提高教學(xué)質(zhì)量,嘗試將課堂討論應(yīng)用在儀器分析的教學(xué)實(shí)踐中,讓學(xué)生主動參與討論問題的提出及討論過程的引導(dǎo),將不同儀器相關(guān)的知識點(diǎn)串接起來,取得了一定的成效。

      1 研討式教學(xué)法在儀器分析類課程中應(yīng)用的意義

      儀器分析依據(jù)物質(zhì)的物理或化學(xué)性質(zhì),采用各種方法,將這些不同物質(zhì)間性質(zhì)的差異轉(zhuǎn)化成可觀測的信號,獲得分析數(shù)據(jù),繼而鑒定物質(zhì)體系的化學(xué)組成及結(jié)構(gòu)形態(tài),確定其中有關(guān)成分的含量。儀器分析涉及的方法種類多,內(nèi)容繁雜,且分析對象間差異性很大,不同類別的分析方法的相對獨(dú)立性較強(qiáng)。例如,質(zhì)譜分析可以獲得化合物分子量信息,確定其分子式信息,并推測可能的分子結(jié)構(gòu);而使用光譜分析可以確定樣品中主要基團(tuán),確定物質(zhì)類別。同樣都是質(zhì)譜分析,氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用和液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用在離子化機(jī)理、定性分析的理論依據(jù)、分析對象范圍等方面也都存在很大的差異。傳統(tǒng)教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)知識的單向灌輸,要求學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)通過集中學(xué)習(xí)系統(tǒng)掌握某類知識,這種教學(xué)方法對于基礎(chǔ)類等較為系統(tǒng)課程的學(xué)習(xí)有一定的優(yōu)勢。但要掌握具有一定深度和難度,且各個(gè)知識點(diǎn)相對獨(dú)立的儀器分析課程,傳統(tǒng)的單向教學(xué)法有時(shí)候會讓教師和學(xué)生普遍感到力不從心,學(xué)生尤其會出現(xiàn)注意力不集中,掌握知識點(diǎn)不牢固,各個(gè)知識點(diǎn)易混淆等問題[2]。

      研討式教學(xué)是以解決問題為中心,發(fā)揮教師的主導(dǎo)和學(xué)生的主體作用,教師與學(xué)生作為雙主體的一種教學(xué)方法。具體做法是,老師為實(shí)現(xiàn)一定的教學(xué)目標(biāo),設(shè)立有思考價(jià)值的問題情境來啟發(fā)學(xué)生,讓學(xué)生積極主動參與問題的討論及解答,更深刻理解所討論學(xué)習(xí)的內(nèi)容[3]。這要求教師系統(tǒng)掌握儀器分析課程的知識體系,了解學(xué)生原有的知識基礎(chǔ)如先修課程。將儀器分析課程的知識點(diǎn)按不同類型的儀器加以分類,然后組織學(xué)生以小組為單位,每個(gè)小組分配一個(gè)課題。對于每一個(gè)小組,教師先提出若干思考的問題,組內(nèi)學(xué)生在教師的指導(dǎo)下通過查閱資料熟悉相關(guān)課題,在課堂討論過程中,協(xié)助教師以小組涉及的課題作為中心組織全體同學(xué)參與討論和辯論,從而深入了解每種儀器的原理、構(gòu)造和應(yīng)用。全體同學(xué)在老師主導(dǎo)、小組同學(xué)協(xié)助的討論過程中獲得了知識、增長了能力。例如在涉及質(zhì)譜儀器的教學(xué)中,筆者將部分學(xué)生分成氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用、液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用、質(zhì)譜成像技術(shù)等小組,既能涉及經(jīng)典的質(zhì)譜知識,又能兼顧質(zhì)譜技術(shù)的前沿。各小組同學(xué)在查閱文獻(xiàn)、課堂討論的主動學(xué)習(xí)過程中,加深對質(zhì)譜這個(gè)分析儀器的理解。研討式教學(xué)模式是將傳統(tǒng)教學(xué)模式中教師單主體發(fā)展為教師學(xué)生雙主體,將教師的"一言堂"或"滿堂灌"發(fā)展為師生一道共同開展的“群言堂”,將“授人以魚”發(fā)展為“授人以漁”,重能力培養(yǎng)、方法傳授,這樣有利于學(xué)生調(diào)動主觀能動性,從而發(fā)展學(xué)生主動探索等多種科研能力。其實(shí),研討式教學(xué)法早在中國古代私人授學(xué)中就存在,在西方則稱為Seminar,即研究討論課。筆者在美國留學(xué)期間,參加過許多的研討類課程,當(dāng)時(shí)作為學(xué)生感覺的這種教學(xué)方法能更加積極的促進(jìn)學(xué)生主動參與課堂教學(xué),若干年后筆者對自己當(dāng)年作為小組成員負(fù)責(zé)的研討課題仍然記憶深刻。

      2 研討式教學(xué)法在儀器分析類課程中的應(yīng)用要點(diǎn)

      因?yàn)閮x器分析類課程具有“雜”、“散”、“難”等特點(diǎn),研討式教學(xué)的組織實(shí)施要根據(jù)具體教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行切入。筆者結(jié)合多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),根據(jù)研討式教學(xué)的基本流程,談幾點(diǎn)應(yīng)用策略。

      2.1 精研教材,合理的研討問題是前提。

      將研討式教學(xué)法應(yīng)用到儀器分析類課程教學(xué)中,是否能夠取得預(yù)設(shè)的教學(xué)效果,前提是教師要提出合適的問題來討論。問題的創(chuàng)設(shè)應(yīng)立足于儀器的基本原理,又能兼顧學(xué)術(shù)前沿的部分研究,使得參與的同學(xué)具有一定的展開課題的空間,有討論的余地。各小組學(xué)生經(jīng)過前期的資料搜集可以協(xié)助教師來主導(dǎo)討論的方向與進(jìn)程,并形成自我的話語系統(tǒng),而參與的學(xué)生也可以在研討中通過與教師和小組學(xué)生的互動,加深對知識的學(xué)習(xí)[4]。教師對于教材的理解程度、對前沿和熱點(diǎn)科學(xué)問題的把握尺度、及自己的科研和教學(xué)的融合程度,將決定研討的問題設(shè)計(jì)得是否合適,并最終將影響學(xué)生對所涉及的知識點(diǎn)的理解。

      在給各小組學(xué)生設(shè)計(jì)討論的問題時(shí),教師要注意以下三點(diǎn):一是要認(rèn)真鉆研教材,熟悉教學(xué)大綱,立足儀器分析的基本原理,針對教學(xué)目的、要求、重點(diǎn)、難點(diǎn)等進(jìn)行提問;二是要緊緊把握學(xué)科的動態(tài)前沿,緊扣社會生活和科學(xué)研究的熱點(diǎn),激發(fā)學(xué)生的興趣點(diǎn)[5];三是要有總結(jié)性問題和引申性問題,激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)合作的意識,增強(qiáng)學(xué)習(xí)力與創(chuàng)造力。

      例如,在學(xué)習(xí)質(zhì)譜儀器部分時(shí),將質(zhì)譜儀器分成進(jìn)樣系統(tǒng)、離子源、離子聚焦系統(tǒng)、碰撞池、質(zhì)量分析器、檢測器等討論小組,以離子產(chǎn)生及通過路徑為主線,加入氣壓、溫度、離子損失等具體討論內(nèi)容,給各小組設(shè)計(jì)的問題要同時(shí)兼顧相鄰儀器部件,讓所有參與課堂討論的同學(xué)通過學(xué)習(xí)意識到一臺高性能的質(zhì)譜儀器需要每個(gè)部件的精雕細(xì)琢,同時(shí)更需要各個(gè)部件間的良好配合與銜接。

      2.2 拓寬視野,學(xué)生自主探索是重點(diǎn)

      教師應(yīng)引導(dǎo)各小組學(xué)生獨(dú)立思考,大量查詢并閱讀相關(guān)資料和書籍,進(jìn)行自主探索,在此基礎(chǔ)上理解需要討論的問題,并設(shè)計(jì)討論中的互動環(huán)節(jié)。在此過程中,教師可以向?qū)W生推薦相關(guān)數(shù)據(jù)庫,演示講解文獻(xiàn)檢索技能,提示學(xué)生應(yīng)閱讀哪些書籍(編者、出版社)、哪些課題組的研究論文,聆聽誰的學(xué)術(shù)報(bào)告等,讓學(xué)生的視野變得開闊起來,而不是局限于自己所在小組負(fù)責(zé)的若干知識點(diǎn)。要鼓勵(lì)學(xué)生選擇重要資料進(jìn)行仔細(xì)閱讀,同時(shí)撰寫讀書筆記和文獻(xiàn)綜述。此外,教師還可以通過典型案例的分析供學(xué)生進(jìn)行模仿借鑒,令學(xué)生窺一斑而見全豹。案例的設(shè)計(jì)思路能夠有效啟發(fā)學(xué)生思考,案例研究的具體方法,如問卷測試、資料查詢等,也可以鼓勵(lì)學(xué)生模仿與利用。

      例如,在學(xué)習(xí)紅外光譜相關(guān)知識點(diǎn)時(shí),在了解紅外光譜原理的基礎(chǔ)上,針對波譜數(shù)據(jù)的深度挖掘,讓學(xué)生查找涉及紅外波譜數(shù)據(jù)處理的化學(xué)計(jì)量學(xué)方法的文獻(xiàn),相當(dāng)于獨(dú)辟蹊徑的開展一個(gè)既涉及紅外光譜,又相對獨(dú)立研究領(lǐng)域的調(diào)研,通過自我學(xué)習(xí),從數(shù)據(jù)挖掘的角度理解與數(shù)據(jù)處理相關(guān)的關(guān)鍵性問題。引導(dǎo)參與的學(xué)生從基本的譜圖識別,進(jìn)入更高一級的數(shù)據(jù)分析的學(xué)習(xí)層次。

      2.3 開展研討,適時(shí)點(diǎn)撥評價(jià)是關(guān)鍵

      在各小組學(xué)生經(jīng)過充分自主探索前提下,教師應(yīng)精心組織研討,將課堂充分還給學(xué)生。學(xué)生可以預(yù)先在小組內(nèi)進(jìn)行研討,經(jīng)過完善后再在全班組織討論。在研討中,學(xué)生不再只是被動的聽課者,而是變被動為主動,在情境壓力下形成對于問題的研判并闡釋觀點(diǎn)。在此過程中,教師要控制討論的深度和廣度,把握好討論的內(nèi)容、時(shí)間和節(jié)奏[3]。

      因此,討論是否適當(dāng)、適時(shí)、適量,能否達(dá)到最初的預(yù)設(shè)目標(biāo),對于教師駕馭課堂能力提出了很高要求。在討論的過程中,教師要主導(dǎo)并參與,恰時(shí)恰當(dāng)?shù)呐c學(xué)生開展互動交流,使傳統(tǒng)的嚴(yán)肅安靜的課堂變得活潑生動。如果教師沒有進(jìn)行適當(dāng)?shù)挠行б龑?dǎo),研討可能會出現(xiàn)無從談起或偏跑主題等問題。在小組同學(xué)進(jìn)行展示時(shí),教師可以及時(shí)對其提問,追問其表述不夠清楚或需進(jìn)一步解釋的地方。在小組學(xué)生展示完畢后,教師還可以再拋出若干問題,供全體同學(xué)繼續(xù)討論,并因勢利導(dǎo),鼓勵(lì)其他學(xué)生進(jìn)行提問,踴躍發(fā)言。

      例如,在探討紫外可見光光譜時(shí),教師可以對全體同學(xué)拋出一個(gè)問題:如果你有一個(gè)煤焦油樣品要送到某檢測中心分析,操作人員說煤焦油樣品黑乎乎的,看起來很臟,建議去其他地方做樣時(shí),你該如何回答?接下來引導(dǎo)同學(xué)們從煤分子結(jié)構(gòu)特征出發(fā)回答這個(gè)問題,以縮合芳環(huán)為主的分子結(jié)構(gòu)正好在紫外可見光范圍內(nèi),所以呈現(xiàn)出黑色,與“臟”無關(guān)。

      2.4 有效反饋,改變考核機(jī)制是保障

      研討結(jié)束,對于立意準(zhǔn)確又新穎,論據(jù)又充分有力的學(xué)生,教師要給予高度贊揚(yáng)和肯定,從而增強(qiáng)學(xué)生的自信心、創(chuàng)造力等。對于闡釋有偏差的學(xué)生,教師應(yīng)以鼓勵(lì)為主,引導(dǎo)其形成正確的知識體系。對于態(tài)度不積極、參與不充分的學(xué)生,教師也可以適當(dāng)進(jìn)行批評和鞭策。教師要及時(shí)對研討內(nèi)容進(jìn)行小結(jié),提出更理想的方案,并要求各小組學(xué)生對原先的方案進(jìn)行完善。

      在儀器分析總課時(shí)的基礎(chǔ)上,要適當(dāng)安排研討課程的比例,加大研討課在課程總成績中的權(quán)重。對于研討要設(shè)立合理量化的考評指標(biāo),確立過程性學(xué)習(xí)質(zhì)量考評體系??己梭w系可以包括如下三個(gè)方面:一是對研討內(nèi)容調(diào)研的系統(tǒng)性;二是學(xué)生對課堂研討流程設(shè)計(jì)的合理性及對研討范圍的把握程度(如是否偏離課程內(nèi)容);三是各小組的研討總結(jié)。教師對小組內(nèi)每個(gè)學(xué)生的表現(xiàn)要有具體記錄和區(qū)分度[6-7]。

      此外,教師也需要組織研討式教學(xué)的調(diào)研,針對正在學(xué)習(xí)儀器分析類課程的同學(xué)進(jìn)行隨機(jī)訪談,了解學(xué)生對研討課的看法,隨時(shí)掌握學(xué)生的反應(yīng),辯證吸收學(xué)生的意見,并調(diào)整研討式教學(xué)內(nèi)容與方式,從而使研討式教學(xué)模式的成效更好。

      例如,在筆者之前的隨機(jī)訪談中,針對學(xué)生提及的研討課小組參與度不均衡,導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果參差不齊的問題,可以通過增加少量研討知識作為期末考試內(nèi)容來增強(qiáng)全體學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性,藉此達(dá)到較好的學(xué)習(xí)效果。

      研討式教學(xué)法在儀器分析類課程中的運(yùn)用,充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位,能夠增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生的邏輯思維、語言表達(dá)、查閱文獻(xiàn)等能力,促使學(xué)生主動學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考,運(yùn)用知識分析問題、解決問題。研討式教學(xué)將促使學(xué)生更好地掌握儀器分析知識體系,極大提高了學(xué)生的綜合素質(zhì),使之成為了適應(yīng)新時(shí)代動手能力強(qiáng)、高素質(zhì)的操作性人才。

      [1] 張 芬,曾榮昌,李碩琦,吳月華.儀器分析課程理論教學(xué)改革探索[J].山東化工,2015(17):156-157.

      [2] 毛雪華.應(yīng)用型高校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)儀器分析課程教學(xué)改革探索[J].廣州化工,2017(20):188-189.

      [3] 任玉蘭,邵艷秋,羅玉杰.討論式教學(xué)法在儀器分析教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育與職業(yè),2014(21):151-152.

      [4] 張貴喜,周 婷.研討式教學(xué)與研究生科研能力培養(yǎng)的關(guān)系——以文學(xué)類課程為例[J].浙江萬里學(xué)院學(xué)報(bào),2016(6):94-96.

      [5] 周曉光.現(xiàn)代教育技術(shù)背景下《儀器分析實(shí)驗(yàn)》課程研討式教學(xué)模式的研究[J].教育現(xiàn)代化,2016(8):279-280.

      [6] 曹文軒,張夢均,劉 明.分析化學(xué)研討課教學(xué)探索與實(shí)踐[J].現(xiàn)代醫(yī)藥衛(wèi)生,2017(5):774-775.

      [7] 李承勇,吳曉萍,盧虹玉,等.提升儀器分析教學(xué)效果芻議[J].山東化工,2017(13):130-131.

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