[出处] 教育教学论坛_2022年第29期

吴晓欣，杨小敏，杨绍明，彭家喜

（华东交通大学 材料科学与工程学院，江西 南昌 330013）

“谱学导论”课程是材料科学与工程专业的一门学科专业必修课程，是材料、高分子、化学类各专业本科生的一门重要课程。谱学技术是当代材料研究的重要手段，课程主要以有机物波谱分析、晶体结构分析和表面分析三部分为主。“谱学导论”作为一门与分析化学、物理化学、有机化学密切联系的基础理论与实践相结合的课程，通过学习，要求学生掌握各类谱学方法的基本知识、基本原理、基本解析方法，理解仪器的构造和测量原理，并能解析一些简单的物质结构，提高学生解决工程中应用问题的能力，使学生对各类波谱应用有了更深一层的认识，对于不同材料能够选用不同的方法进行处理，并且能够根据测量要求设计各类测量系统；能够合理处理和分析各类图谱等，达到理论与实践的高度统一，突出能力的培养。

为了适应社会的发展，进一步提高教学效果，加强大学生的思想政治素质，深化工程教育改革和“成果导向”“以学生为中心”的教育理念，从而提出基于工程教育认证背景和成果导向教育模式下的“谱学导论”课程的教学改革探索。通过优化教学内容、考核评价体系等全方位的建设，初步探索了以毕业生能力和创新精神为核心、专业技能为支撑、思想政治建设与专业课程相融合的教学模式。

一、课程教学改革背景及存在的问题

根据工程教育认证标准，“谱学导论”课程重点承担了其中的十二条毕业要求的四项能力的培养，所支撑的具体毕业要求包括以下四点：（1）能够运用波谱解析手段获得相关材料的特征信息，并用图谱或其他报告形式解析有机化合物的结构并表征其性能；（2）能够根据所得到的相关图谱或数据，分析和解释材料结构特征，并对其结果进行科学评价；（3）能够运用各种材料的基础知识和与现代先进手段之间的内在关系，解决材料在实际应用中所遇到的问题；（4）能够利用现代仪器科学地评价材料的结构、性能及制备工艺对社会、健康、安全、法律及人文所产生的影响。基于认证指标，如何设计教学目标和教学内容，实现以学生为中心的教学方式，并培养学生以过硬的专业技能为支撑的创新精神和解决复杂工程问题的能力，成为教学改革的重要内容。结合“谱学导论”专业课程认证教育理念和教学中存在的一些问题，从课程教学内容改革、考核方式与教学评价体系建设等方面进行教学改革探索。

二、教学大纲与教学内容优化措施

为了适应工程教育认证标准的要求，我们对该课程教学大纲进行了修订，针对特定的教学目标，将毕业要求具体化。在教学目标中，除了对教学过程中涉及的各种谱学方法的理论基础、仪器、适用范围等基本知识的理解外，还要注重学生的创新能力和解决复杂工程问题能力的培养环节。例如，能够掌握图书资源、数据库、计算机软件及程序开发设计等信息技术工具，并理解其局限性；能够查阅并理解波谱学在解析新材料的结构和性能的表征方面的应用，正确和客观评价材料的结构、性能及制备工艺对社会、健康、安全、法律及人文所产生的影响；教学大纲中需要着重提出分析复杂工程问题中材料的环境、结构设计、选材与波谱研究相关的复杂工程问题，并在教学过程中得以实现；能够针对高分子材料工程领域复杂工程问题的指标要求，提出多种解决方案和技术手段；能够了解高分子材料及相关领域涉及的环境、能源等问题，能运用现代分析手段科学地评价高分子材料的结构、性能及制备工艺对社会、健康、安全、法律及人文所产生的潜在影响，树立绿色可持续发展理念。

在教学内容改革中，通过精炼绪论和分子光谱基础计划学时，在期末考试前设置4学时的课堂讨论，组织学生围绕相关谱学方法在新材料研究和发展中的应用进行调研、总结与交流，通过小组团体作业和课堂PPT汇报进行讨论，通过锻炼学生的信息提炼、归纳总结知识点，以及分析问题、解决问题的能力，从而达到增强学生学习主动性和团队协作能力的目的。分组讨论教学充分发挥了学生的主体作用，体现了以学生为中心的教育理念，课堂气氛活跃，学生参与度高，在既往的教学中初步尝试取得了比较好的教学效果，受到学生的一致好评。

根据“谱学导论”课程应用性强、波谱解析教学比重大的特点，通过增加图谱解析教学比重的授课方式，促进学生从理论到实践的升华。在波谱解析教学方面，精选保留教材中的经典例题，选取波谱解析在新材料研发中的最新研究文献实例，启发学生对本学科前沿研究的兴趣和创新性思考。在高分子专业的教学过程中，针对高分子材料的谱学特点，设计与高聚物相关的与工程应用相结合的例题，将成果导向与工程教育相结合。例如，在《红外光谱解析》一章中加入例题：“某单位从一个进口聚合物产品的红外光谱分析中得到如下红外谱图，如图1所示，我们怎么判断该未知聚合物的组成？3000～3100cm区域的吸收带是芳环或者烯烃类的C-H伸缩振动产生的，还是含有芳环的聚合物产生的？”

图1 某进口产品的红外光谱

我们将红外光谱知识与高聚物材料研究相结合，通过分析得到初步的结果，根据初步分析结果查对标准图谱，最后得出该聚合物是丁二烯和苯乙烯的聚合物。通过该例题，学生了解了红外光谱法是聚合物研究中一种必不可少的方法，也是近代分析方法中最成熟有效的方法之一。

三、思想政治教育与专业课内容相结合

为了深入学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想，全面贯彻落实习近平总书记关于教育的重要论述，特别是习近平总书记在全国教育大会、全国高校思想政治工作会议、学校思想政治理论课教师座谈会上的重要讲话精神，贯彻落实教育部“实施时代新人培育工程”的部署要求，将思想政治教育与专业课相结合，以专业技能知识为载体，加强大学生的思想政治教育。只有将思想政治教育融入“谱学导论”课程教学，才能做到既贴近学生又吸引学生的兴趣，让课程有虚有实、有理有情、有滋有味，避免课程过于理论化。以“润物细无声”的方式将红色教育融入教学过程中，避免让学生感觉学习过程理论化、枯燥化、单一化。经过反复研讨和论证，我们以“榜样力量”“责任与担当”“家国情怀”为主题，结合科技进步在国家富强、民族复兴中的地位和作用，以中华民族伟大复兴的中国梦引领大学生的理想信念；通过科学技术对国家、社会、自然、人类的影响，提炼爱国情怀、法治意识、社会责任、科学伦理、文化自信、人文精神等要素；介绍与专业课相关的科学家，以及挖掘本学科的科学家的人格魅力和奉献精神，从而影响和感染学生，做到思想政治教育与“谱学导论”课程内容相结合。例如，在讲解拉曼光谱的过程中，向学生介绍我国科技工作者对拉曼光谱学的发展做出的重要贡献。吴大猷撰写了《多原子分子的结构及振动光谱》，这本著作是自拉曼获得诺贝尔物理学奖以来，第一部全面总结拉曼光谱研究成果的经典著作。在抗日战争时期，吴大猷和沈寿春两位先生依然坚持科学研究，在昆明西南联大进行了“硝酸镍氨晶体的拉曼光谱及其硝酸根离子上的晶体场效应”的研究，并获得了很高的成就。通过这些例子来感染学生，让学生了解到即使在艰苦的战争年代，我们的科学家也没有放弃对理想和科学技术的追求，从而增强学生对国家政治制度的认同感和自豪感，激发爱党、爱国、爱社会主义的热情。

四、教学与实训内容相结合

针对“谱学导论”课程的教学目的，有必要增加高分子材料与化学专业的实践教学环节。课堂教学和实验相结合的实践教学课程方式能够使课程的理论教学内容更加直观化与具体化，让学生更好地理解课堂所学的知识内容，掌握各种波谱涉及的仪器和操作，激发学生对该课程的学习兴趣，培养学生的学习主动性、动手能力及实验技能。在实验平台建设方面，专业依托华东交通大学材料学院分析测试中心，以及多个专业建设项目，实验中心已经具备了多种“谱学导论”教学内容中涉及的仪器设备。通过D8 ADVANCE X-射线衍射仪、红外光谱仪、拉曼光谱仪、质谱仪、高效液相色谱等多种仪器设备进行参观学习和实践操作，加强学生对各种光谱仪器的抽象的理论知识直观化和具体化的理解，锻炼学生的动手操作能力，从而达到理论和实践的统一。高水平实验平台的建设为该课程教学效果的提升奠定了坚实的基础。实践证明，理论教学内容和实践操作环节的有机结合显著地提高了学生的学习兴趣和本专业的教学质量。

五、面向毕业生能力的考核方式改革

在成绩考核方式方面，课程采用“平时成绩（30%）+期末考试（70%）”的复合考核方式。平时成绩核定由课堂表现、课堂讨论、小组课外作业三部分构成，主要围绕相关谱学方法在新材料研究和发展中的应用进行调研、总结与交流。培养学生从查阅相关学科文献开始，在调研现状、总结成稿、课堂做口头报告的交流过程中，充分发挥学生的创新性、发散性思维，以及学习的主观能动性，锻炼了学生的团队协作精神，提升了学生的学习能力。

期末考试以闭卷考试的方式进行，占课程总成绩的70%。结合课程特点设计了填空题、选择题、简答题、计算题等多种题型。考试以复杂的综合性试题为主，考核体系充分涵盖教学大纲规定的各章节。平时成绩占课程总成绩的30%。结合课程大纲设置了课堂小结、分组报告、平时表现、大作业四个部分的考核内容，并制定了详细的评价标准。标准如下：（1）小结：要求由三部分内容组成，分别是本章课程的主要内容、本章的重点和难点、本章的学习体会与感悟，要求学生手写完成。根据记录的完整性和清晰度，以及对所学内容的理解和对重点难点内容的把握等情况评定综合成绩。（2）分组报告：根据报告内容的正确性、逻辑的严谨性、层次的清晰性及现场表现综合评定给分。（3）平时表现（含课堂提问）：在教学过程中至少保证每一名学生有一次被提问的机会。如主动回答问题、课堂表现正面印象深刻为加分项；上课睡觉、迟到、早退等负面印象为减分项。正常表现为70分，在此基础上进行加减，最高100分，最低0分，且加分、减分规则明确。（4）大作业：根据作业完成情况评定分数。考试结束后，由任课教师对学生的课程毕业要求达成度进行分析评估，其方式包括成绩分析、试卷小结、学生毕业能力达成情况自评等。在课程教学开始的第一次课时，向学生公布成绩组成及权重设置，以及考核标准，做到成绩评定有理有据、公开透明。通过上述“平时成绩+考试成绩”相结合的复合评价体系，实现全面、客观地评价学生的成绩，为专业实现稳定并富有成效的学生评价体系提供了有力支持，并为教学效果的持续改进情况提供了清晰有效的数据支撑。

结语

在工程教育认证成为高等工程教育大趋势的背景下，在加快构建高校思想政治工作体系、不断提升高校思想政治工作质量的要求下，专业课程以成果导向和以学生为中心的教学理念持续改进，通过课堂教学改革和实践操作相结合、课程思政建设与“谱学导论”课程内容有机结合的方式，使工程类学生具备一定的专业素养、政治素养和良好的学习能力，为今后其他学科的学习和研究打下坚实的基础。