研究生“现代分析测试技术”课程建设的改革探索与实践

［摘 要］ 依托广东工业大学“现代分析测试技术”研究生课程建设的改革与实践，从课程的教学内容、教学方法、教学条件和教学效果等方面，提出通过构建多层次、广范围的课程内容体系结构，灵活应用多种形式相结合的立体化教学模式，实施基于项目的综合性仪器分析设计教学环节，建立稳定的课程教学团队与完整的课程教学资源，构建完备的课程网络教学环境等课程建设改革方法与举措，探索在研究生课程中实现课程基础性与创新性双结合和理论学习与实践学习一体化的特色。

［关键词］ 研究生教育；现代分析测试技术；课程建设；教学改革

［基金项目］ 2023年度广东省研究生教育创新计划项目（研究生示范课程建设）“现代分析测试技术”（2023SFKC_026）；2022年度广东工业大学研究生示范课程建设项目“现代分析测试技术”（广工大研字〔2022〕22号）

［作者简介］ 李永峰（1976—），男，河南许昌人，博士，广东工业大学轻工化工学院教授（通信作者），主要从事环境催化和电化学技术研究。

［中图分类号］ G643.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）32-0094-04 ［收稿日期］ 2023-07-24

引言

研究生教育是我国高等教育体系的重要组成部分，在培养创新人才、提高创新能力、服务经济社会发展、推进国家治理体系和治理能力现代化等方面具有重要作用［1］。近年来，我国研究生教育规模增长迅速，已经成为研究生教育大国，促进研究生教育高质量发展已成为中国特色社会主义新时代研究生教育的突出特征与核心主题，这样才能更好地满足我国科技发展和社会进步对高层次创新人才的迫切需求［2］。学校教育的最终效果取决于直接面对学生的课程建设和实施过程，重视课程学习、加强课程建设和提高课程质量是当前提高高等教育质量与深化研究生教育改革的核心环节［3-5］。

“现代分析测试技术”是高校化学工程与技术、材料化学与化工、制药工程和环境工程等相关专业硕士研究生的学位必修课程，重点介绍了现代物理化学新效应、新现象和新方法在材料研究中的应用，使学生全面掌握材料研究中常用的现代分析测试技术和方法，力求更精确地测定材料的晶型结构、表观形貌和价态变化，并向原子、分子层次发展，力求从时间、空间两个方面提高对材料自身所发生过程的分辨能力［6-7］。该课程很重要的一个特点就是所学的仪器设备与分析测试方法在研究生未来的科学研究和工程实践中会被广泛应用，是一门为学生今后科研和工作打下基础的重要课程［8-9］。

广东工业大学化学工程与技术一级学科是广东省“冲补强”重点建设学科，该学科依托广东省教育厅清洁化学技术重点实验室和广东省植物资源生物炼制重点实验室建立了完备的大型仪器分析测试平台，在广东省具有很强的实力和优势。因此，“现代分析测试技术”课程作为该学科硕士研究生的基础性主干课程，自开设以来不断进行课程建设和教学改革探索，先后获批学校和广东省研究生示范课程建设项目。本文主要对本校“现代分析测试技术”研究生课程的改革举措及成效进行重点介绍。

一、课程教学内容的改革探索与实践

（一）构建多层次、广范围的课程内容体系结构

广东工业大学“现代分析测试技术”研究生课程设立于2003年，自2016年开始成为化学工程与技术和材料与化工两个专业、学术型和专业型两类硕士研究生共同的学位必修课；目前课程为3学分，共48学时，属于多层次、广范围的基础性主干课程。鉴于广东工业大学轻工化工学院研究生导师的课题方向主要集中在无机有机功能材料和清洁催化技术等方面，且学院有广东省教育厅清洁化学技术重点实验室和广东省植物资源生物炼制重点实验室提供的仪器分析硬件平台，所以本课程在内容设置方面侧重于功能材料和催化材料表征方面，以期更能体现本课程在省内同类课程中的特色与影响。课程内容主要涉及材料的成分分析、结构测定、形貌观察和反应机理等四个方面，包括波谱分析技术（红外光谱、拉曼光谱、紫外光谱、核磁共振谱、质谱、荧光光谱等）、表面分析技术（X射线光电子能谱、电镜、俄歇电子能谱、原子力显微镜等）、微观结构分析技术（X射线衍射技术、电子自旋谱、热重、差式扫描量热分析、比表面积、粒径分布、孔径分布等）、反应机理分析技术（原位红外等表征技术、活性比表面积、程序升温脱附/还原/氧化技术等）等。

本课程在课程内容设置上，与“现代催化技术”“现代色谱分析”和“大型仪器实践与操作”等研究生课程相互联动，以进一步加深研究生对主干课程的学习，并拓展研究生的知识面；满足不同专业不同类型研究生对不同层次知识掌握的需求。

（二）强调基础性与创新性双结合和理论学习与实践学习一体化的教学内容组织方式

本课程作为硕士研究生的基础性主干课程，如何使研究生在掌握基础理论知识和基本实践技能的基础上，培养创新性和研究性学习的能力是重点［6-9］。因此，在教学内容组织上，采用大班讲授和小组研讨相结合的方法。先通过大班讲授明确融合理论知识之间的关联，再由研究生基于研究问题或实验结果展开小组讨论，最后通过小组汇报和课程论文的方式进行考核。在课堂教学内容上，引入科学研究的真实案例和前沿动态，培养研究生的研究性学习能力和创新意识。在研究生课后学习方面，通过课程教师的引导，培养研究生文献研究、自主思考、实践创新、小组合作和自主学习的能力，强化研究生在科学探究过程中深化理论知识的学习能力。在课程考核方面，采用课程笔试考卷成绩、专题汇报成绩、课程综合性设计成绩相结合的考核方式，进一步促进研究生研究性和创新性学习能力的培养。

本课程既需要理论知识的学习，也需要实践能力的培养，更需要理论与实践相融合，实现理论学习与实践学习一体化［3-8］。因此本课程在教学内容设置上，一方面强调课堂讲授各种仪器分析测试技术的理论知识；另一方面要求研究生必须根据各自课题的研究方向，在课后利用学院测试平台进行这些仪器分析测试技术的实践操作。同时在课程最后设立“基于项目的综合性仪器分析设计”教学环节，通过创设真实的任务情境，采用基于项目或课题的、以小组协作为主要组织形式的教学模式，促进课程理论知识和实践技能的综合性与创新性应用，培养研究生在科研实践过程中进一步升华理论知识的能力，强化研究生的科学探索精神和遵守科学规范的道德素养。

二、课程教学方法的改革探索与实践

（一）灵活应用多种形式相结合的立体化教学模式

“现代分析测试技术”课程作为多层次、广范围的研究生基础性主干课程，在重点讲授基础性理论知识的基础上，特别注重培养研究生的创新性意识，实现本课程基础性和创新性双结合的特点［6-9］。因此在课程教学上，以研究性教学模式为主线，灵活应用大班讲授、小组研讨、课后自学、案例分析、专题研讨、小组汇报、综合性设计教学、线上线下混合式教学等多种形式相结合的立体化教学模式，促进研究生自主性、研究性和创新性学习。具体来说，首先由主讲教师大班讲授基础知识、基础理论和知识点间的融合关联，然后通过翻转课堂的教学方式，让研究生结合自己的本科毕业论文或硕士研究课题，对某一种或几种分析测试技术的应用进行实例说明并展开讨论，促进研究生对课程基本原理、概念和技术的创新性应用，培养研究生在科研探究过程中进一步升华理论知识的能力。同时在课堂讲授中，通过穿插真实案例分析和举办前沿动态讲座等教学形式，培养研究生的科学探索精神和科研创新意识。

（二）基于项目的综合性仪器分析设计教学环节的实施

本课程强调理论学习与实践学习一体化，因此为了培养研究生理论学习、实践操作和研究创新的综合能力，设立了“基于项目的综合性仪器分析设计”教学环节，通过创设真实的任务情境，采用基于项目的小组协作的教学方法，培养研究生文献研究、实验创新、小组合作和自主学习的能力，并通过小组汇报、教师点评和课程论文等形式进行考核评价，使研究生在科学探究中进一步升华理论知识，实现课程理论学习和实践学习一体化的目标。同时在该教学环节建立了“过程分项考核”“专题汇报评价标准”和“综合性设计能力考核”的综合评价体系，进一步促进研究生整合理论学习与实践学习，培养创新性研究意识。

（三）现代教育技术在课程教学中的广泛应用

本课程作为研究生的基础性主干课程，不但强调基础性与创新性双结合，而且强调理论学习与实践学习一体化，因此现代教育技术手段在课程教学中被广泛应用［1-8］。首先，因为本课程涉及了较多的仪器结构、工作原理、实验操作模拟和实验图谱分析的内容，所以多媒体教学应用最多，借助学院的国家级大型仪器分析虚拟仿真平台，通过多媒体课件、计算机模拟辅助软件和多媒体教学软件等，模拟和演示分析测试过程，帮助研究生直观理解抽象的理论；还可以方便地处理和分析真实的实验数据和图谱，培养研究生的研究性和创新性意识。其次，互联网在本课程教学中占有重要地位，通过访问网络电子图书馆和国内外网络课程资源，研究生可以更好地开展文献查阅、自主学习和综合性仪器分析设计等。

三、课程教学条件的改革探索与实践

（一）建设稳定的课程教学团队

建设“现代分析测试技术”研究生课程教学团队，一方面要规范课程教学管理，要求教学团队中所有教师使用统一的教学大纲、考核要求和评分标准等，建立完整的教学档案；另一方面要加强团队成员的相互学习与交流，定期组织团队教师开展集体备课、专题研讨和教学经验交流等。目前本课程已形成以3名教授和1名副教授为核心成员的稳定课程教学队伍，各位成员的主讲内容各有侧重又相互衔接，同时还有8名高年级研究生作为辅导教师参与课程教学工作。

（二）建立完整的课程教学资源

本课程教学团队组织教师分工合作，逐步建立完整的课程教学资源，具体内容如下：（1）课程信息：包括教学大纲、教学进度、评价方式、课程负责人说课视频、教学设计说明等。（2）课程内容：包括讲授式和互动式的多媒体课件（用于课中教师讲授和研究生专题研讨）、视频讲座与国内外网络资源链接（用于课前预习和课后拓展）等，整体上涵盖了课前预习+课中教师讲授+课中研究生专题研讨+课后拓展的全过程。（3）课程考核：包括课堂小测、课后作业、专题小论文、考试试卷、参考答案及评分标准、研究生在线学习数据统计等。

（三）构建完备的课程网络教学环境

本课程教学团队还逐步构建起完备的课程网络教学环境，具体内容如下：（1）教学团队成员前期建立的“现代催化剂表征技术”研究生示范课程网站，可以作为本课程的辅助在线资源平台之一，在催化材料表征方面为研究生提供在线自测、模拟考卷、专题研讨、互动答疑等功能，有效促进研究生自主性学习、共享式学习和体验式学习，强化研究生在科研探究过程中深化理论知识的学习能力。（2）在学校建立的国家级虚拟仿真实验教学中心中，“轻工化工学院大型分析仪器虚拟仿真平台”为本课程实施实践教学环节和基于项目的综合性仪器分析设计环节提供了很好的线上硬件支持与辅助。（3）本课程依托雨课堂网络教学平台和学校“蕴瑜课堂”网络教学平台，建设了“现代分析测试技术”课程网站辅助教学，整体上涵盖课前预习+课中教师讲授+课中研究生专题研讨+课后拓展的全过程，实现了整个教学环节的线上全过程设计。

四、课程教学效果的分析

因为“现代分析测试技术”课程是本校学术型和专业型硕士研究生共同的学位课程，而且课程内容基本涵盖了材料的晶体结构分析（如XRD）、光谱和能谱分析（如IR、UV、拉曼、原子吸收、ICP、XPS、AES）、热分析（如DTA、DSC和TG）、表面分析（如TEM、SEM、EDS）、宏观物性分析（如比表面、粒径分布、孔径分布等）和催化反应机理分析（如原位红外、活性比表面、TPD、TPR等）等多个方面，课程讲授的相关测试技术涉及的又多是学校测试中心和学院测试平台拥有的各种通用型大型仪器设备，这些都是研究生开展自己专业学位论文研究工作时会频繁用到的分析测试装置，所以对研究生顺利完成学位论文、发表期刊论文和申请专利文件等都有很好的辅助作用。

结语

本文以广东工业大学“现代分析测试技术”研究生课程为例，通过灵活应用多种形式相结合的立体化教学模式，实现课程基础性与创新性双结合的特色。即以研究性教学模式为主线，让研究生结合自己的本科毕业论文或硕士研究课题，灵活应用大班讲授、小组研讨、课后自学、案例分析、专题研讨、小组汇报、综合性设计教学、线上线下混合式教学等多种形式相结合的立体化教学模式，促进研究生对课程基本原理、概念和技术的创新性应用，培养研究生在科研探究过程中进一步升华理论知识的能力。