线上线下混合教学模式下“仪器分析”课程思政的设计与实践

丁 园 石 慧 杨利明

(南昌航空大学 环境与化学工程学院,江西 南昌 330063)

众所周知,物理学、电子技术、精密仪器制造技术的发展再加上社会化大生产的迫切需求造就了仪器分析的发展。现阶段,通过测定物质的物理或者物理化学性质确定物质的组成、含量以及结构的仪器分析技术已经成为科学的眼睛,帮助我们从复杂的事物表面看清客观世界的本质。因此,“仪器分析”课程不仅是分析化学领域的核心课程,也是环境工程、安全工程等工程类专业的必修课程[1]。

依据2020年教育部《高等学校课程思政建设指导纲要》(简称《指导纲要》),“仪器分析”课程不仅要传授光学、色谱、电化学等专业知识,更要通过专业知识的传授使学生掌握仪器发展规律,通晓其中的科学道理;强化学生的职业道德修养;培养学生精益求精、团结协作、坚持不懈的大国工匠精神;形成认真严谨、细致敏锐的科学素养;激发学生科技创新、科技报国的家国情怀和使命担当[2]。然而,在传统的教学模式下大学“仪器分析”教学过程中存在重知识,轻能力;重经典,轻前沿;重理论,轻实践;重教书,轻育人的特点,根本无法达成《指导纲要》对能力、品德同步培养的目标[3]。

因此,“仪器分析”课程教学团队采用线上线下混合教学模式,重新从课前、课中和课后全过程设计“仪器分析”课程的教学范式,将思政内容有机融入各个教学环节,并经过两轮的教学实践,探讨课程改革成效,以期为同类课程改革与推广提供借鉴。

1 “仪器分析”课程思政设计

1.1 “仪器分析”课程思政设计宗旨

“仪器分析”课程历史悠久,文化底蕴深厚,立德树人不仅是大学生思政工作的要求,更是学生掌握“通过物理或物理化学手段测定物质组成、含量、结构的分析方法”的相关专业知识,服务科学研究及质量监控目标的必要途径,所以课程思政是课程的灵魂[4],是检验课程的最高标准。互联网+时代背景为当今大学生认识世界、探索未来提供了广阔的平台,结合线上线下混合教学模式的优势,改传统的篇章教学为知识点短视频教学,设计融入思想指导的教学内容,有助于实现专业知识传授与育人工作的统一[5]。

结合仪器分析知识点短视频教学,将思想意识形态的内容融入仪器分析课程“课前预习-课中教学-课后考查”全过程,培养学生勇于探索、锐意进取的创新精神;精益求精、团结协作、坚持不懈的工匠精神;形成认真、严谨、细致、敏锐的科学素养;具备质量意识、安全意识、环保意识、成本意识,创新意识的新工科人才。

1.2 “仪器分析”课程思政与知识点的有机融合

鉴于“仪器分析”课程对本科生建立科学素养和培养创新创业能力两个方面的重要作用,结合国家发展需要,课程紧抓“辩证唯物主义”“科学发展观”“爱国主义”等育人要素开展课程思政设计[6]。为了避免“两张皮”,反复打磨提炼课程知识点相关的思政内容,再将其融入知识点教学,实现思政内容对知识点全覆盖、全引导[7]。表1仅选取课程绪论和原子发射光谱的内容说明课程知识点拆分、思政导入设计以及能力和品德培育的构建。

表1 课程思政教育与知识点的有机融合

依据表1对原章节内容进行知识点拆分,录制线上学习短视频,供学生零散时间随时完成线上预习和复习。其中,绪论部分主要讲述二个问题:仪器分析学什么?如何学?通过历史事件说明仪器分析的分类与进展,展现仪器分析在化学、生命科学、环境科学、材料科学等方面的广泛应用。例如比赛场上兴奋剂的滥用与检出,就是正邪技术力量的较量。现代仪器分析的发展,科技工作者能力和水平的提高,事实和真相必将水落石出。因此,同学们应当遵守职业道德规范,树立正确的人生观、价值观,坚信“邪不胜正”。

以原子发射光谱(OES)为例,从仪器导论、结构、定性定量、以及相似荧光光谱法(AFS)等方面拆分知识点。在此基础上,结合仪器分析专业知识的偶然性、特殊性与立德树人教育范式的必然性、普遍性特点,由专业知识导入育人要点。如知识点2.2.1原子发射光谱法(OES)的电感耦合等离子体(ICP)光源,讲解“利用高频感应电流的趋肤效应解决自吸对定量分析的干扰问题,扩大了OES的线性范围”,阐明逆向思维为科研和工作难题开辟新途径和新方法,培养学生分析问题、解决问题的能力。又比如,知识点2.4原子荧光光谱法简述(AFS),介绍我国的原子荧光仪的诞生与发展,讲述“20世纪90年代,我国科研团队研制的氢化物原子化装置与断续流动技术结合实现了AFS的自动化操作”的发展史,培养学生的大国工匠精神,建立民族自信心和自豪感。

2 “仪器分析”课程线上线下混合教学实践

2.1 “仪器分析”课程线上教学

混合式教学是经典课堂线下学习与网络课堂线上随时随地学习的结合,因此能有效解决专业课学时短,学生主动性不强的现状[8]。

图1为线上线下混合教学模式下“仪器分析”课程思政示意图如图1所示,团队教师依托校园网络平台——学习通供学生线上预习和复习,并完成课中辅助教学。学生可以利用零星时间对知识点短视频进行线上学习,有助于调动学生的主体作用。团队教师和助教利用平台数据,如课前是非题、课后简答题和思考题随时掌握学生学习情况,并通过微信群开展线上督导和答疑。线上教学不仅为学生提供了快速、便捷的学习平台,而且加深了师生情谊,有助于教师了解和掌握学生思想动态和变化,同步考察教书、育人成果。另外,在师生交流过程中,教师的人格魅力潜移默化地影响学生的人生观、价值观和世界观。

图1 线上线下混合教学模式下“仪器分析”课程思政

2.2 “仪器分析”课程线下教学

线上教学的成功开展,为线下翻转课堂、比较与拓展教学、案例教学等新型的教学模式[9]的探索奠定了良好的基础。课程线下教学主要采取学生讲堂、教师难点精讲、学生小组讨论汇报等形式(如图1所示)。针对线上简答题和思考题映射的知识点以学生讲堂的形式要求学生进行自主讲解。针对课程重点与难点,以及微信群中学生提问较多的知识点,线下难点精讲。合格的教师不仅是专业知识的传播者,还应该以德施教、以德立身。因此,线下教学,团队教师不但要做好专业知识的课前准备,而且在仪表着装、教学态度、师德师风等方面更要做好表率。仪器分析是工程师的眼睛,案例教学与应用体现了实用性、交叉性与综合性能力的培养[10]。为此,我们为学生定下“XX仪器在XX样品中的分析与应用”的开放式讨论主题。学生自由组队构建讨论组、细化仪器类型、样品的来源、前处理、分析及应用前景等内容。最后以翻转课堂的形式进行线下汇报、交流与答辩,培养学生应用仪器分析手段解决复杂环境工程问题的能力。

3 “仪器分析”课程线上线下混合教学效果与评价

协同作用是系统有序结构形成的内驱力和直接原因。章节与章节协同、线上与线下协同、教学考核与教学过程协同才能提高课程的教学效果[11]。因此“仪器分析”课程教学评价体系也应考虑思政因素。众所周知,传统的期末考试成绩无法全面反映学生对仪器分析专业知识的掌握与应用能力,更无法反映学生分析问题、解决问题的能力。因此,结合线上线下混合教学模式的优势,对原有的课程考核方式进行根本改革,综合评价学生专业知识掌握能力、自主学习能力、创新与协作能力、客观评价能力等。具体表现在:依据学习通平台学习时长、作业完成情况评价学生自学能力、学习态度;依据小组讨论汇报评价学生分析解决问题的能力和创新能力;通过小组讨论、线上作业的学生互评成绩评价学生对待事物是否客观公正。

尽管形成性评价代替“一考定终身”已取得了教育工作者的共识,但是形成性评价的科学性和合理性受评价因子和权重的影响较大,为此,团队教师在分析教学目标和同行讨论的基础上,拟由专业知识(权重0.4)、自主学习(权重0.3)、创新协作(权重0.2)和客观评价(权重0.1)等几部分构成学生的课程成绩,如图2所示。

图2 仪器分析学习能力评价

2022年采用线上线下混合式教学模式对仪器分析课程进行了两轮实践,对比实践前后,学生主持三小(小发明、小创作、小制作)项目的数量由6项增加至28项,且新增二项由团队教师指导的重点项目。说明课题改革开拓了学生思维,提高了学生的创新创业能力。

4 结语

仪器分析是工程师在复杂工程问题中识别污染源、分析成因及解决问题的眼睛,立德树人是课程教育的最终目标。针对线上线下混合教学模式的特点与优势,从课前、课中和课后全过程组织“仪器分析”课程的教学实践,将“辩证唯物主义”“科学发展观”“爱国主义”等思想意识形态的元素有机融入各个教学环节,做到润物细无声。