“雙創(chuàng)”背景下基于OBE 理念的儀器分析課程教學(xué)改革

“雙創(chuàng)”即“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”?！半p創(chuàng)”教育是高校旨在培養(yǎng)具有自主創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素質(zhì)和開創(chuàng)性品質(zhì)人才的教育，對促進我國就業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、推動經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。2021年10月，國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于進一步支持大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的指導(dǎo)意見》，提出：“深化高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革，健全課堂教學(xué)、自主學(xué)習(xí)、結(jié)合實踐、指導(dǎo)幫扶、文化引領(lǐng)融為一體的高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系，增強大學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)意識和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力?！盵1]以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)為導(dǎo)向的新型人才培養(yǎng)模式要求專業(yè)課程和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育有機融合。由于我國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育起步相對較晚，當前專業(yè)人才培養(yǎng)沒有實現(xiàn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)課程教學(xué)的有機結(jié)合，影響了“雙創(chuàng)”教育質(zhì)量。1儀器分析課程教學(xué)現(xiàn)狀與問題分析1.1儀器分析課程介紹儀器分析方法已經(jīng)成為科學(xué)研究和生產(chǎn)生活中解決分析化學(xué)問題的主要途徑，熟練掌握多種儀器分析手段并創(chuàng)新分析方法是化學(xué)工作者必不可少的技能。儀器分析課程是化學(xué)類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，其以解決復(fù)雜分析化學(xué)問題為導(dǎo)向，融合化學(xué)、光學(xué)、機械、計算機等多學(xué)科內(nèi)容，是化學(xué)及相關(guān)專業(yè)實現(xiàn)培養(yǎng)目標及達成畢業(yè)要求的重要支撐。儀器分析課程一般在大二下學(xué)期或者大三上學(xué)期開設(shè)，課程內(nèi)容分為理論部分與實驗部分，課程學(xué)時通常為96學(xué)時。儀器分析課程的理論部分內(nèi)容主要有十二章[2]：第一章，儀器分析導(dǎo)論；第二章，光學(xué)分析法導(dǎo)論；第三章，原子發(fā)射光譜法；第四章，原子吸收與原子熒光光譜法；第五章，分子發(fā)光分析法；第六章，紫外可見吸收光譜法；第七章，紅外光譜法和拉曼光譜法；第八章，核磁共振波譜法；第九章，質(zhì)譜分析法；第十章，電化學(xué)分析法；第十一章，色譜分析法；第十二章，其他儀器分析法。為了促進儀器分析專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的有機融合，各高校教研組開展了互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)[3-4]、線上線下混合教學(xué)[5]、科教融合教學(xué)[6]、BOPPPS教學(xué)[7]、項目教學(xué)[8]及OBE理念教學(xué)[9]等教學(xué)方式改革。本文基于OBE理念，開展了儀器分析課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標、教學(xué)方法方面的改革，探討創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)課程教學(xué)有機融合的有效途徑。1.2教學(xué)現(xiàn)狀與問題分析本文通過問卷調(diào)查、師生座談、畢業(yè)設(shè)計反饋等途徑，對課程教學(xué)的質(zhì)量進行了調(diào)研。調(diào)研結(jié)果表明，以教師講授為主的儀器分析課程理論教學(xué)和以儀器操作為主的實驗教學(xué)未能有效培養(yǎng)學(xué)生在分析化學(xué)方面的創(chuàng)新能力，多數(shù)學(xué)生尚未熟練掌握多種儀器分析方法，未了解儀器分析方法創(chuàng)新的途徑。同時，現(xiàn)有儀器分析的課程內(nèi)容、課程目標、教學(xué)方法、評價手段已難以滿足創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略下國家和行業(yè)對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的要求。儀器分析課程教學(xué)結(jié)合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育存在的問題主要有如下幾點：（1）教學(xué)內(nèi)容與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)有效銜接和融合不足。一方面，基本原理和基礎(chǔ)概念是儀器分析課程教學(xué)的重點，也是創(chuàng)新的起點和基礎(chǔ)；另一方面，掌握科學(xué)前沿和產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，了解行業(yè)存在的問題，是創(chuàng)新的關(guān)鍵。儀器分析教材內(nèi)容和教師教學(xué)的思路通常為根據(jù)儀器的分類，依次介紹光學(xué)分析法、電學(xué)分析法、色譜分析法、質(zhì)譜分析法等，側(cè)重于講授基礎(chǔ)概念和基本原理，缺少創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)所需的前沿知識。另外，教學(xué)內(nèi)容側(cè)重于介紹專業(yè)理論知識與操作技能，缺少創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教學(xué)素材，教師在教學(xué)過程中難以對儀器分析專業(yè)領(lǐng)域中創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)成功和失敗的案例進行深入分析。（2）缺少對創(chuàng)新意識和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力評價的方法。2022年，南寧師范大學(xué)儀器分析課程的評價采用期末閉卷考核結(jié)合平時成績的方式。期末閉卷考核占總成績的60%，側(cè)重考查學(xué)生對教學(xué)大綱中知識點的掌握程度。平時成績占總成績的40%，包括隨堂考試成績、課程參與度、課后作業(yè)成績等?？己说目偝煽儍H能部分反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，例如，選擇題、問答題、填空題、判斷題可以評價學(xué)生知識記憶、一般理解和判斷能力；分析題、計算題、應(yīng)用題、設(shè)計題能夠評價學(xué)生理解能力、歸納推理能力、組織和表達能力。但是，試卷考核和平時成績結(jié)合的考核形式無法評價學(xué)生運用知識并創(chuàng)新的能力。（3）課程培養(yǎng)目標與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)目標之間的聯(lián)系不緊密。2015年5月，國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實施意見》，提出：“健全創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育課程體系，各高校要根據(jù)人才培養(yǎng)定位和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育目標要求，促進專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育有機融合。”[10]2021年，儀器分析課程的能力培養(yǎng)目標為：學(xué)生通過對各種儀器分析方法的學(xué)習(xí)，掌握常用的儀器分析方法原理和應(yīng)用，具備運用適宜的研究與測試方法或措施解決實際問題的能力。由于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育實踐中沒有對培養(yǎng)目標進行細化，導(dǎo)致現(xiàn)階段專業(yè)課程培養(yǎng)目標與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育培養(yǎng)目標聯(lián)系不緊密，也進一步導(dǎo)致了專業(yè)課程未能有效支撐本科生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，有必要基于專業(yè)課程特色確定相關(guān)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)目標，加強專業(yè)課程培養(yǎng)目標與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育培養(yǎng)目標之間的聯(lián)系。2儀器分析課程教學(xué)改革實踐2.1OBE教育理論概述OBE（Outcome-BasedEducation，OBE）常被翻譯為成果導(dǎo)向教育或者目標導(dǎo)向教育[11-12]。OBE教育理念由三要素構(gòu)成：（1）學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向；（2）以學(xué)生為中心；（3）持續(xù)改進。在OBE教育理念下，教師應(yīng)從學(xué)生畢業(yè)時應(yīng)達到的能力和水平反向設(shè)計培養(yǎng)方案，尋求有效達到培養(yǎng)目標的教學(xué)支撐，在教學(xué)過程中對學(xué)生成長情況進行有效評價，并根據(jù)評價結(jié)果持續(xù)改進教學(xué)過程[13-14]。以儀器分析課程為例（見圖1），儀器分析課程內(nèi)容、教師團隊、教學(xué)條件屬于教學(xué)支撐；儀器分析課程目標應(yīng)該契合學(xué)校和專業(yè)的培養(yǎng)目標，教學(xué)實踐中可以采用考試成績分析、問卷調(diào)查分析、評分表分析、平時考查記錄等措施對課程目標達成度進行評價，并根據(jù)評價結(jié)果持續(xù)改進課程教學(xué)，從而建立有效的課程質(zhì)量監(jiān)控與反饋機制。圖1基于OBE理念的儀器分析課程教學(xué)模式2.2基于OBE理念的課程教學(xué)與“雙創(chuàng)”教育的融合路徑2.2.1結(jié)合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)確定課程目標在OBE教育理念下，課程目標的制定應(yīng)從學(xué)校人才培養(yǎng)目標和專業(yè)特質(zhì)出發(fā)，由課程負責(zé)人根據(jù)畢業(yè)要求制定課程目標[15]。南寧師范大學(xué)的人才培養(yǎng)目標是：以立德樹人為根本任務(wù)，著力提高學(xué)生社會責(zé)任感、開拓進取精神和創(chuàng)新實踐能力，培養(yǎng)具有“德才并育，知行合一”優(yōu)秀品質(zhì)，德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設(shè)者和接班人。培養(yǎng)目標中明確了畢業(yè)學(xué)生應(yīng)具有創(chuàng)新實踐能力。應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)目標為：面向化學(xué)、化工、新能源、新材料等化學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的國家重大戰(zhàn)略需求，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神，具備先進科學(xué)理念、寬厚扎實的化學(xué)基礎(chǔ)、突出的實踐能力，能在化學(xué)及應(yīng)用化學(xué)、化學(xué)相關(guān)交叉學(xué)科領(lǐng)域獨立地、創(chuàng)造性地開展技術(shù)創(chuàng)新及管理工作的高層次應(yīng)用人才。為了在儀器分析教學(xué)過程中有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力，教師圍繞學(xué)校人才培養(yǎng)目標和應(yīng)用化學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)目標，調(diào)整了儀器分析課程的課程目標，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的知識與儀器分析的知識有機融合。例如，第九章質(zhì)譜分析法，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容、應(yīng)用化學(xué)專業(yè)培養(yǎng)目標及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)的要求，設(shè)置了新的課程目標。與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培養(yǎng)相關(guān)的目標主要體現(xiàn)在兩個方面：一方面是過程與方法目標，另一方面是情感態(tài)度和價值觀目標。過程與方法目標為：讓學(xué)生體驗分析科學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)創(chuàng)新過程，引導(dǎo)學(xué)生運用批判性思維思考和分析科學(xué)證據(jù)和論點。情感態(tài)度和價值觀目標為：引導(dǎo)學(xué)生認識到興趣在研究工作中的重要性，使學(xué)生認識質(zhì)譜在定性定量分析中的重要作用，發(fā)現(xiàn)其理論價值和應(yīng)用價值。2.2.2針對新的課程目標改進教學(xué)支撐條件為了支撐課程目標的達成，教學(xué)實踐中需要改進支撐條件，這些支撐條件既有客觀條件也有主觀條件。客觀條件主要指：教學(xué)空間、教學(xué)器材、實驗用具、教師規(guī)模等；主觀條件主要指：學(xué)生的學(xué)習(xí)動機、學(xué)生的學(xué)習(xí)方法、教師的教學(xué)理念、教師的教學(xué)方法等。比如，在教學(xué)過程中，教師改善了教學(xué)方法，設(shè)計了以大學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的儀器分析課程的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。教學(xué)設(shè)計如表1所示。教師課前精心設(shè)計以創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力為培養(yǎng)目標的課程任務(wù)，學(xué)生通過完成任務(wù)，搜索問題素材、問題數(shù)據(jù)，探索完成任務(wù)的方案，體驗創(chuàng)新的過程。翻轉(zhuǎn)課堂課程任務(wù)的設(shè)計結(jié)合現(xiàn)有教材內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生了解學(xué)科前沿，挖掘儀器分析課程相關(guān)的優(yōu)秀創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)案例。教師依據(jù)科學(xué)創(chuàng)新的過程（發(fā)現(xiàn)問題、分析整理信息并提出假設(shè)、實驗驗證假設(shè)、分析整理數(shù)據(jù)并得出結(jié)論）設(shè)計翻轉(zhuǎn)課堂。在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中，教師首先提出科學(xué)問題，如：如何用質(zhì)譜法準確地定性定量分析頭發(fā)中微量違禁化合物？如何使用質(zhì)譜構(gòu)建電子鼻實現(xiàn)呼出氣中惡性腫瘤生物標記物的檢測？并將其作為課程任務(wù)布置給學(xué)生。學(xué)生則在教師引導(dǎo)下搜集整理信息并提出實驗方案，講解實驗方案，進行批判性思考。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法改進了傳統(tǒng)課堂固化教學(xué)模式，學(xué)生具有學(xué)習(xí)的主動性。教師通過開展翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，有效提高了學(xué)生創(chuàng)新能力，增強了創(chuàng)新意識。課后的問卷調(diào)查結(jié)果也顯示，大多數(shù)學(xué)生認為翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)設(shè)計有利于培養(yǎng)自身的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識。表1翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計2.2.3完善課程目標達成評價方法并持續(xù)改進在專業(yè)認證以及OBE教學(xué)理念下，課程目標達成度可以衡量教學(xué)效果與評價課程質(zhì)量，達成度的高低一定程度上反映了學(xué)生群體知識掌握的情況。課程目標達成度評價結(jié)果既是進行畢業(yè)要求達成度評價的重要依據(jù)，也是對教學(xué)過程持續(xù)改進的重要憑證[16-17]。教師改進了課程目標度達成評價方法，具體見表2的課程評價方式。采用閉卷考試和課程作業(yè)來直接評價知識和技能方面的課程目標，比如：在試卷中設(shè)置填空、選擇等題型來考查學(xué)生對質(zhì)譜儀的基本部件和構(gòu)成的掌握程度。采用課堂展示和問卷調(diào)查等方式，間接評價創(chuàng)新能力培養(yǎng)過程與方法、情感和價值觀等方面課程目標的的達成度。教師調(diào)查學(xué)生對“興趣是科學(xué)創(chuàng)新中最重要的動力之一”“質(zhì)譜研究在現(xiàn)代生產(chǎn)生活中具有重要的理論價值和應(yīng)用價值”等觀點的認同程度。通過直接與間接相結(jié)合、教師與學(xué)生評價相結(jié)合、他人評價與自我評價相結(jié)合的方式，完善課程目標達成評價方法。課后的問卷調(diào)查結(jié)果也表明大多數(shù)學(xué)生對該綜合評價方式感到滿意。表2課程評價方式及分數(shù)占比3結(jié)語儀器分析課程是化學(xué)、化學(xué)工程與工藝、制藥工程、環(huán)境工程、能源化學(xué)工程等近化學(xué)類專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程。本文根據(jù)OBE的教學(xué)理念，結(jié)合學(xué)校人才定位以及專業(yè)培養(yǎng)目標，結(jié)合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)，確定了新的課程目標。針對新的課程目標，教師改進教學(xué)支撐條件，如采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法促進“過程與方法目標”和