摘要：基于工程教育专业认证的基本要求，以生物工程专业开设的仪器分析课程为研究对象，分析了该课程目前存在的问题和不足，从教学大纲制定、课程教学内容体系、实践教学模式和考核方式等方面提出了改革思路，可为同类课程提供借鉴。
关键词：仪器分析；工程教育专业认证；教学改革；生物工程    教育教学论坛
 
一、课程改革背景
工程教育专业认证是指专业认证机构针对高等教育机构开设的工程类专业教育实施的专门性认证。工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础^[1,2]。工程教育专业认证提出的成果导向完整地说明了学校定位、培养目标、毕业要求、课程体系、教学活动、师资及教学资源之间的关系。这是一个由上向下设计，由下向上支撑的过程。仪器分析课程是在分析化学基础上发展起来的一门专业课程。随着电子、计算机、激光等新兴技术的发展，分析化学和相关实验技术发生了深刻的变化和变革，促进了新的仪器分析方法的更新和出现^[3]。仪器分析本身不是一门独立的学科，而是多种仪器分析方法的组合。由于这些仪器分析方法在化学、生物工程、新能源科学与工程等学科中极为重要。因此，它们已经不单纯地应用于分析的目的，而是广泛地应用于研究和解决各种理论和基础问题的重要工具和载体。然而，仪器分析这门课程是一门交叉性和综合性很强的专业必修课程，学习内容涉及多个领域。因此，对于学生而言，学习基本原理和较为抽象；在学习过程中也缺乏全方位的理解和思考，严重影响了本课程教学的质量。为了克服这些问题，在教学过程中，教师应该在教学内容、教学方法、教学手段和策略等方面进行相应的改革，使学生可以容易地理解基本原理，并能将其应用于实际问题中去，为以后的专业学习和工作打下坚实的基础储备。
因此，本文结合当前工程教育专业认证的大环境，以生物工程专业开设的仪器分析课程为出发点，围绕工程教育专业认证的七项标准，对仪器分析这门课程进行教学改革方法和模式的初步探索具有非常鲜明的实际意义。本文从仪器分析课程的教学大纲设置和课程具体改革措施等方面探讨课程改革的具体细节。
二、课程教学改革方式
1. 完善课程教学体系建设、精选课程教学内容
由于该课程开设的学生所学的专业是生物工程，因此在课程教学内容上要精选。根据生物工程的专业特色，应着重于以下几大分析仪器和技术的学习：紫外-可见光分光光度法、红外光谱法、核磁共振波谱法、原子吸收光谱法、气相色谱法、高效液相色谱法、电化学分析法以及质谱法-联用技术。通过学习紫外-可见光分光光度法可以熟练掌握生物制造过程中吸光度的物理意义以及影响其出现偏离的各种因素；通过学习红外光谱法，可以分析生物活性物质的结构特征，为进行生物制品的研究和分析提供了重要的技术支撑；通过学习核磁共振波谱法，更能深入理解化学位移的意义，对一些未知的生物大分子进行结构解析将有利于专业知识的开展；通过学习气相色谱和高效液相色谱法，掌握不同色谱法的特点，在今后的微生物制造过程中可以根据需求选择不同的色谱条件和方法，为以后的学习提供前期的知识储备^[4]。
2. 以工程教育专业认证要求为导向，修订课程教学大纲
以工程教育专业认证的要求为导向，结合新的本科人才培养方案的具体指标，修订和完善大纲要点，细化教学要求。本课程以河北科技大学孙凤霞教授编写的《仪器分析》（第二版）为教材，该教材由化学工业出版社出版。该课程在设置过程中，总学时64学时，其中理论课32学时，实验课32学时。在具体教授过程中，从仪器分析绪论、光谱学分析法、色谱学分析法、电分析化学法、热分析法、质谱法和联用技术等五个篇章进行讲解。以光谱学部分为例，首先通过经典的物理学故事引入光谱学的来源，并以20世纪初量子力学发展历程中的跨时代物理学成就为素材让学生深入理解光谱学中紫外-可见光分光光度法、红外光谱法、原子吸收光谱及拉曼散射的理论背景，提高学生学习光谱学知识的兴趣。同时，在光谱学部分设置了紫外-可见光分光光度法实验和红外光谱法实验，每个实验设置4学时，每组学生2-3名。通过学生身临其境地操作仪器、分析和处理数据来感受这门课程理论与应用的关系。通过以上理论知识的讲解和实验环节的操作，保证学生对不同仪器具有初步的操作能力。
3. 丰富教学方式方法、充分调动学生的积极性
在以往的仪器分析教学过程中，授课老师大多以教师为主体的传统教学模式。授课方式也多以幻灯片展示为主。然而，根据工程教育专业认证的要求，课程教学应当以学生为中心，以培养目标和达成度为导向。如果仍然采取教师为主的授课模式，学生很难对学习产生兴趣，久而久之，授课教师的上课激情减退，授课质量大打折扣。因此，本课程的教学方法应当丰富完善，例如通过案例分析法引导学生产生对该门课程的兴趣；通过反转课堂提高学生在教授过程中的参与度。
4. 考核方法的完善和丰富、保持学习效果的过程性
目前，仪器分析这门课程的考核方式以期末考试为主，占比70%，平时考勤和作业占比30%。很多学生往往在学习仪器分析这门课程过程中并不用功。更多的是在期末考试之前临阵磨枪，虽然也能获得不错的成绩。但是，这样的学习方法更多的是体现在短暂性学习和记忆上。根据艾宾浩斯遗忘曲线可知，学习效果的优劣主要体现在学习的次数上，也就是复习的持久性上。因此，本课程强化平时考核的多样性和丰富性：一方面，保证一定的作业量让学习可以充分吸收课堂上的理论知识；另一方面，采取实验方案设计、文献阅读、学习小组研讨与幻灯片展示等环节丰富平时学习的效果；此外，结合前言的学科进展，组织学生分成不同的学习小组，例如以2017年诺贝尔物理学奖获奖的冷冻电镜技术（Cryo-EM）为例，该技术就是仪器分析的范畴，虽然本课程暂未讲授相关知识，但可以让学生在学术网站上查询其发展历程，并通过幻灯片展示的方式在课堂上进行讲授。通过这种教授模式，可以实现学生为主导的工程教育专业认证的要求，促进了学生深入理解仪器分析课程与生物工程专业的密切关系。通过以上措施，我们可以将平时成绩占比提高至45%，弱化期末考试的比重。这样，既保证了学习的持续性，也可以使得学生在期末考试阶段压力得到一定程度地降低。
三、结语
工程教育专业认证的广泛开展是对生物工程专业发展过程中的挑战和机遇，同时也是全面提高本校生物工程专业人才培养质量的契机。本文通过首先分析本校生物工程专业开展的仪器分析课程开设过程中存在的问题，结合工程教育专业认证的基本理论和要求，探讨了仪器分析课程改革的方式和方法。提出了一些仪器分析课程教学改革的一些意见和建议，希望能对同行具有一定的借鉴意义。
参考文献
[1] 顾佩华, 胡文龙, 林鹏, 等. 基于“学习产出”(OBE)的工程教育模式——汕头大学的实践与探索[J]. 高等工程教育研究, 2015, (1): 27-37.
[2] 赵卫红, 王彦斌. 基于“OBE”理念的精细化工专业实验课程建设[J]. 亚太教育, 2015, (7): 85.
[3] 孙凤霞. 仪器分析（第二版）[M]. 化学工业出版社, 2011.
[3] 罗洪镇. 不同底物流加/供氧和发酵还原力调控模式下典型发酵产物合成的关键技术[D]. 江南大学博士学位论文, 2016.


 
The Study of Instrumental Analysis Teaching Reform under the Environment of Engineering Education Professional Certification
LUO Hong-zhen, JIA Jian-bo, ZHAO Yu-ping, YANG Rong-ling, WANG Zhao-yu
(School of Life Science and Food Engineering, Huaiyin Institute of Technology, Huaian, Jiangsu 223003, China)
Abstract: Based on the basic requirements of engineering education professional certification, this paper analyzes the existing problems and shortcomings of the curriculum of the course set up by bioengineering specialty. The reform ideas are put forward, from the aspects of teaching syllabus, course teaching content system, practice teaching mode and assessment methods, etc., which could provide reference for similar courses.
Keywords: Instrumental analysis; Engineering education professional certification; Teaching reform; Biotechnology
基金项目：本文得到江苏省高等教育教改研究“基于国家特色专业建设点的生物工程重点专业类教学综合改革和建设研究”（2013JSJG126）经费的资助
作者简介：罗洪镇（1988-），男，山东枣庄人，博士，淮阴工学院生命科学与食品工程学院讲师，研究方向：发酵过程优化与控制。
 
收稿日期：2017-10-16