大学化学, 2018, 33(12): 8-11 doi: 10.3866/PKU.DXHX201803056

教学研究与改革

现代分析化学课程教学改革与实践

陈怀侠,, 王升富, 张修华, 黄建林

Teaching Reform and Practice on Modern Analytical Chemistry

CHEN Huaixia,, WANG Shengfu, ZHANG Xiuhua, HUANG Jianlin

通讯作者: 陈怀侠, Email: hxch@hubu.edu.cn

收稿日期: 2018-03-27   接受日期: 2018-04-26  

基金资助: 湖北省教育厅教改项目.  2014202
湖北大学教研项目.  020-150260

Received: 2018-03-27   Accepted: 2018-04-26  

Fund supported: 湖北省教育厅教改项目.  2014202
湖北大学教研项目.  020-150260

摘要

现代分析化学是分析化学及其相关专业研究生重要的专业方向课程,是分析化学课程知识的延续和提升,更是提高学生科研能力的关键课程,包括现代分离科学、现代电分析化学、现代光分析化学和高等分析化学等。开展现代分析化学课程的教学改革,是提高教学质量的重要保障。作者从教师队伍建设入手,首次将4门课程组建为现代分析化学课程群,正确归属知识内容、优化协同教学方法,共同开展课程群建设,包括不断开展教学模式和教学内容改革,适时编写特点突出的授课教材,并建立了内容丰富的课程群网站,保障了教学效果,为学生进行科研工作打下扎实的学科基础。

关键词: 现代分析化学 ; 教学方法 ; 教学改革

Abstract

Modern analytical chemistry is the important professional course for graduate students of analytical chemistry and the related majors. It is the continuation and promotion of knowledge of analytical chemistry course and the key course to improve the scientific research ability of students. The course includes modern separation science, modern electroanalytical chemistry, modern photoanalytical chemistry and advanced analytical chemistry. It is an important guarantee for improving teaching quality to carry out teaching reform of modern analytical chemistry. In the paper, starting from the construction of teaching team, the modern analytical chemistry course group including four courses was set up for the first time. The course contents are reorganized. The teaching methods are optimized and coordinated. The courses are constructed collectively, including reforming the teaching mode and teaching method, editing textbook appropriately and setting up website with a variety of teaching materials. Therefore, the teaching quality can be guaranteed and the disciplinary fundamentals for research work of students can be strengthened.

Keywords: Modern analytical chemistry ; Teaching method ; Educational reform

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本文引用格式

陈怀侠, 王升富, 张修华, 黄建林. 现代分析化学课程教学改革与实践. 大学化学[J], 2018, 33(12): 8-11 doi:10.3866/PKU.DXHX201803056

CHEN Huaixia, WANG Shengfu, ZHANG Xiuhua, HUANG Jianlin. Teaching Reform and Practice on Modern Analytical Chemistry. University Chemistry[J], 2018, 33(12): 8-11 doi:10.3866/PKU.DXHX201803056

现代分析化学是分析化学及其相关专业研究生的重要方向课程,包括现代分离科学、现代电分析化学、现代光分析化学及高等分析化学等,是本科阶段学习的化学分析及仪器分析课程知识的延续和提升。现代分析化学主要讲授分析化学学科新原理、新方法、新仪器和新应用等[1, 2],该类课程的教学目的主要是牢固研究生的分析化学学科基础,开拓分析化学学科思维,提升科研创新能力和科研成果水平。但是,长期以来,这些课程没有统一的教学大纲,也没有合适的教材或讲义,教师授课内容主要依托于自身对课程知识的理解而随意取舍,难免会有对仪器分析课程基础知识内容的重复,知识体系不清晰,缺少学科发展的前沿内容,而且,不同的课程是由不同的教师进行授课,教师之间缺少沟通和协调,后果是不同课程之间的内容重复比较多,学生学习缺少兴趣,教学效果不佳。

近些年,我们教学团队针对这些问题,将现代分离科学、现代电分析化学、现代光分析化学及高等分析化学组建成“现代分析化学课程群”,从教师队伍、教学模式、教学内容、教材和网站等方面进行现代分析化学课程群建设,有效提高了这些课程的教学质量,为培养高水平的分析化学及其相关专业人才奠定了扎实的分析化学专业基础,提升了分析化学专业研究生的人才培养质量。现将近些年来我们教学团队对现代分析化学课程群的建设内容及成效总结如下。

1 教师队伍建设

为了保证研究生方向课程的教学效果,我们组建了现代分离科学、现代电分析化学、现代光分析化学和高等分析化学课程的教学团队,目前承担4门课程授课任务的教师分别博士毕业于武汉大学和中山大学等,平均年龄49岁,具有丰富的教学和科研经验,特别是每一位教师的授课内容和自身的科研方向吻合,而且他们在授课内容相关的学科领域从事多年教学和科研工作,教学质量优秀,科研基础扎实。

如现代分离科学的授课教师是武汉大学分析化学专业的现代分离方法研究领域的博士毕业生,从事分析化学(包括仪器分析)及实验等基础课程和现代分离科学课程教学10多年,在现代分离科学领域开展研究20多年,主持国家自然科学基金等20多项科研项目,发表100多篇SCI研究论文,有丰富的研究成果,而且是湖北大学教学名师、优秀教师和优秀教学质量奖获得者。而现代电分析化学授课教师也是来自于武汉大学现代电分析科研领域的博士生,在电分析化学科研领域研究20多年,主持国家自然科学基金等10多项科研项目,也是学校教学名师和优秀教师等。如此,现代分析化学课程群的授课教师既能够高度概括课程基础内容和介绍学科发展前沿,也能够准确把握基础内容和前沿知识的关系,特别是展示课程内容中的新方法及其不同领域的新应用,加固学生对于现代分析化学课程的学习兴趣和创新思维的科研能力,提高课程的教学效果,让学生在专业课程的学习中学有所获、学有所用。

2 教学内容优化

现代分析化学课程都是在分析化学课程内容基础上的延伸和提升,所以,4门课程教学内容难免会有对基础分析化学课程内容的重复以及课程之间内容的重复。同时,4门课程分别涉及分离分析、电分析、光分析和高等分析等领域,研究生的一年级上学期和下学期各学习2门,不同的教师进行授课,学习周期为1年,教师之间没有沟通协调,缺少知识的关联性和系统性,难免会有知识脱节的问题,严重影响教学效果。

针对这些问题,我们组建的现代分析化学课程群教学团队,共同备课,首先从教学内容入手,修改完善教学大纲、授课计划和PPT课件,正确归属教学内容,去除重复内容,特别是避免和本科生的分析化学课程教学内容的重复,突出现代分析化学的应用性和前沿性,让学生熟悉分析化学中的新原理、新仪器、新技术、新方法和新应用,学有所获。

如现代分离科学中不涉及传统的柱色谱、纸色谱和薄层色谱,以及常规的液液萃取等内容,或者只是简单回顾一下基础知识,而主要是介绍基于这些内容而建立的新方法、新技术和新应用,如微波辅助萃取、加速溶剂萃取、双水相萃取、胶团萃取、固相萃取、固相微萃取、液相微萃取和离子色谱、制备色谱、超临界流体色谱、毛细管电泳等等。又如高等分析化学课程中涉及到实际样品的前处理方法,如浊点萃取、超声辅助萃取等,全部归属于现代分离科学课程中,这样学生在一年级上学期学习现代分离科学课程后,下学期开始学习高等分析化学课程时,就能够直接应用这些萃取方法解决相关的问题。而现代分离科学中的生物学、农学、医学和药学的新应用,如基因芯片、蛋白质组学、基因组学及代谢组学研究等,可以放在高等分析化学中详细讲解。同时,涉及到电分析化学知识中的电泳、电渗析等内容归属于现代分离科学课程中。每位授课教师在授课过程中,一方面需要强调课程的特色和主题内容,另一方面也能够关注和强调4门课程知识的相关性和系统性,尽量宏观传授现代分析化学学科的思维方式和应用性,提高学生的学科思维能力,更重要的是提高学生综合运用现代分析化学学科知识分析和解决相关问题的科研能力。

3 教学模式改革

不同于本科课堂教学,研究生课程的教学模式、教学形式和教学内容应该多样化、灵活化和前沿化,而且,互联网的发展及其在社会各个领域的快速渗透加速了高校各学科各层次的教学模式变革[3-6]。因此,和其他高校一样,湖北大学在近些年来十分重视研究生课程的课题教学质量,鼓励授课教师积极开展研究生教学研究,全面提升教学水平和教学效果。

我们现代分析化学课程群的教学一直坚持传统课堂教学和现代教学模式相结合,即对于学科发展、名词概念、公式推导和方法的基础应用等内容,依然采用课堂PPT课件教学和板书相结合的方式,采用启发式和引导式的课堂讲授方法,能够帮助学生建立课程内容的知识体系。而把课程中的重要知识点制作成微课课件,放在课程群网站上,提前布置微课学习任务,让学生课前进行自学和讨论,部分采用翻转课堂教学模式,课堂上小班分组讨论,提出关键问题,分析和解决问题,讲解关键知识点,培养学生的思维能力和综合应用能力。

如现代分离科学中的绪论、现代分离热力学理论、现代分离动力学理论、分子间作用力、萃取方法发展、色谱理论等内容采用课堂讲解模式,有节奏地把握教学进度,节约课堂时间。在绪论和萃取方法发展章节中,从各自然学科的发展与现代分离科学的关系着手,展示本学科的重要性,勾勒出重要的学科发展及应用事件,以及学科的基本方法类型,而分子间作用力的内容包括回顾范德华力、配位作用、氢键和静电作用力等内容,主要讲解现代分离方法中涉及到这些作用力的实例,以熟悉的知识内容引起学生的学习兴趣。热力学和动力学理论在现代分离科学中的应用需要推导公式,牢固学生的化学理论基础。而现代萃取方法如液相微萃取、固相萃取、固相微萃取、微波辅助萃取、加速溶剂萃取,以及制备色谱、离子色谱、超临界流体色谱、高效毛细管电泳、电化学分离、膜分离、超分子分离和分子印迹材料在样品前处理中的应用等采用微课形式的翻转课堂教学模式,提高学生的自学能力和教学效果。近些年来,我们教学团队将传统板书及PPT教学模式和微课的翻转课堂教学模式进行有机的交叉融合,深度开展教学模式改革,取得了良好的教学成效,提升教学效果,受到学生的好评。

4 考核方式更新

课堂考试是检验专业基础课程学习效果的有效方式,而研究生课程的教学效果更重要的是体现在培养学生理解和应用本学科知识的能力,所以,应综合考核学生的学习效果。目前,很多研究生课程是以一篇学科小论文作为考核依据,甚至没有统一命题,只是让学生写一篇相关综述,考核方法过于简单,打分没有依据,因而,学生不重视课程的学习,教学效果可想而知。

为了提高学生的学习积极性,改善教学效果,现代分析化学课程群不断探索和更新考核方式,旨在全面、公平、公正地评价学生的学习效果,特别是提升学习兴趣。本课程的考核方式包括课堂讨论(10%)、学生互评(10%)、课外作业(20%)与小论文(20%),以及期末考试(40%)等部分。研究生教学班级人数较少,便于设计课堂讨论环节,让每一位学生有充分的时间发言和讨论,积极参与到教学活动中,或者提前做好PPT进行讲解,之后,学生互评打分。同时,根据教学进展,布置相关作业和课外小论文,鼓励学生就学科相关内容,通过查阅文献书写小论文,培养其文献调研和综述能力。期末考试主要考查基本概念和综合运用专业知识的能力,督促学生上课学习和思考专业知识体系,保证了教学效果。

5 教材编写出版

现代分析化学课程内容既有成熟的新方法也有学科发展的前沿知识,对于应用广泛而且成熟的分析化学新原理、新方法、新技术和新应用等可以编入教材,让学生在课程学习过程中有可以预习和复习的参考依据。授课过程中再以学科发展的前沿新知识为辅助,扩宽和丰富授课内容。

我们总结过去几年的教学经验,编写出版现代分离科学与方法等教材,促进课程群的建设。这种依托教材而走出教材的教学方法,深受学生的好评,也能够较好地引起学生的学习兴趣,主动课下查阅相关资料,书写课程小论文,从而,提高了课程的教学效果。

6 课程网站建设

在现代分析化学课程群建设过程中,我们教学团队不断丰富教学内容,修改教学大纲,制定和完善教学计划,适时增补PPT课件内容,并以这些内容为基础建立了现代分析化学课程群网站,并被学校评为校级精品课程。

现代分析化学课程的网站内容包括课程简介、教学团队、教学大纲、授课计划、教学课件、教学视频、例题习题、教学案例和学科动态等栏目,其突出特点是有学科动态链接,包括学科前沿知识介绍、重要学术会议、重大学科研究成果等。教学视频中有微课课件栏目,供学生课前或课后自主学习和讨论。教学案例中展示丰富的学科应用示例,凸显现代分析化学的重要性和应用性。

7 结语

现代分离科学、现代电分析化学、现代光分析化学和高等分析化学是分析化学及其相关专业研究生的重要方向课程,其教学效果直接关乎学生科研能力的培养。将该4门课程组建成现代分析化学课程群,从教师队伍建设、教学模式改革、教学内容改革、教材编写和网站建设等方面共同开展教学改革,以有效提高教学质量,更是培养分析化学及其相关专业人才的保障。

参考文献

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张乾燕; 梁凤兰; 石鲁生. 教育教学论坛, 2017, 51, 130.

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陈怀侠; 党雪平; 黄建林. 大学教育, 2017, 32 (12), 12.

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刘永红; 文利柏; 胡先文; 王运; 梁建功; 吴承春. 大学教育, 2017, 32 (12), 31.

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