1.现代仪器分析课程特点与教学现状
2020年9月22日，习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上明确提出中国“双碳”目标。在“双碳”目标的大背景下，新工科建设正被赋予新的内涵，推动我国甚至全球低碳化转型成为了新工科建设发展的重要方向。近年来，《关于开展新工科研究与实践的通知》等一系列重要指导文件的发布，北京指南等一系列重要成果的产出[1]，具备全新内涵的新工科的发展与建设受到学界广泛的重视与积极的推行。化工，特别是能源化工，作为我国实体经济的重要基础与主要组成部分，既是碳排放的主要主体，也是减碳目标实现的主体，其人才培养应聚焦社会需求转变和学科发展变迁，探索出一条满足社会发展需要的新模式。我院化工专业作为北京市双一流学科建设专业，肩负着为培养高层次化工专业人才的社会责任，在新的历史背景下，我们积极开展人才培养模式的探索。近年积极探索OBE新模式，通过了工程教育专业认证[2]。随着国家对能源化工人才需求的变化，特别是“双碳”目标实现的需求，我专业人才培养也作出相应提升，在夯实学科基础的同时，着重突出培养学生的数据抽象能力、模型构建能力以及持续学习能力。《现代仪器分析》课程作为一门旨在向学生介绍前沿分析表征设备原理与应用场景，提升学生对于高端设备的了解，培养学生数据整合分析，构建物理、化学模型，独立发现、分析、解决问题的能力的课程，在新时期化工专业本科生培养过程中理应起到非常重要、积极的作用。
但是在教学实践过程中，本课程授课效果受到学生状态、课程衔接两方面的一定影响。一方面，由于能源化工行业自身发展的周期性，新冠疫情等对实体经济的冲击，以及相关行业负面新闻的报导，导致近年来社会面对于化工专业的认识存在偏差，一定程度上影响了学生学习的积极性，反映为课程学习动力不足[3]。经课堂调查发现，只有32%的受访学生明确将从事化工相关工作，高达54%的受访学生对于后续工作内容并不明确。通过对关联人群的另一项调查表明，超过80%有意愿从事化工相关工作的学生上课时优先选择教室前半部分的座位；而相对的，绝大多数对于将来工作内容不明确的学生对于座位的选择并无明显偏好。另一方面，本课程的前置课程要求较多，包括无机化学、有机化学、分析化学、仪器分析化学等多门课程，前置课程的分布横跨3个学期，这在一定程度上影响了学生调用前置课程知识点的熟练度与灵活性，对本门课程的教学存在一定不利的影响。经课堂调查发现，对于本课程引用的前置课程中的专业名词，如“HPLC”、“GC”、“IR”等，只有53%的同学能在短时间内反应出对应概念与全称，只有23%的同学能回忆起对应原理。
以上两方面综合作用的结果导致了突出的两个问题：第一，学习目的不明确，缺乏学习积极性，既认识不到本课程的科学性、重要性，也无法认可课程的实用性，换而言之不想学。第二，前置课程内容掌握不熟练，知识点模糊，大量根植于前置课程基础上的展开内容学习困难较大，换而言之学不会。两个问题互相影响，相互促进，是本课程教学中所面临的最大困境。
2.合理设计课程实施环节，调动学生内容动力，拓展授课时空界限，提升授课质量
通过课堂调查，学习内生动力不足是目前影响本课程教学质量的最为主要的因素。如何提升学科学生学习的主观能动性成为了提升本门课程教学质量的突破点。2021年《现代仪器分析》课程授课内容，授课方式进行了一系列新的教学实验，重点是引入科学史内容，以行业发展为脉络，一方面横向拓展选课学生对于化工行业的了解，主动纠正化工专业“傻、大、黑、粗”，引导学生通过对专业的全面认识，自主、客观的完成职业定位，明确学习目的，尝试引导学生由“不想学”过渡为“我要学”。另一方面纵向串联相关专业、技术的发展历程，梳理从原理、原型、产品、应用、前景的各个环节中各技术所经历的历程，帮助选课学生回忆、复习前置课程中的知识点，提升学习效率。实践表明以上措施获得了很好的效果，学生学习主动性，参与课堂互动积极性，以及实际学习效果均获得提升。
2.1 横向拓展了解，化工“大有可为”。
作为一所能源特色的高校，对于我校专业的认识通常都会有一层“煤灰”滤镜，这一情绪在很大程度上也对在校本科生，特别是部分对于专业研究内容缺乏了解的同学产生了“锚定”效应。总认为伴随化工专业的无外乎“下井”、“进厂”，与自身职业预期差异巨大，不自觉产生抗拒情绪，这无疑会导致学生对于课程的抵触，放大学习过程中任何困难与挫折。为解决这一问题，在授课内容的安排上，有意识将课堂讲授内容与专业研究方向进行关联，拓展“双碳”背景下，化工专业新工科的内涵。以研究领域为切入点，将本课程涉及的教学内容以全新的逻辑进行整合，以我院主要研究领域（包括新能源、生态恢复、先进制造等）为切入点，整合常用表征方法。以XRD为例，通过将其与先进材料，绿色催化，锂电池材料等研究热点进行关联，既介绍了储能材料等革新技术在化工专业中的地位，拓展学生认识，提升学习热情，也以三元锂电池、钠电池等的表征结果的解析，实地演示了晶体化学的相关内容，有效提升了学生对于布拉格公式的理解，从而理解通过XRD表征解决材料研究中晶体结构解析问题的原理。实践表明，以上措施有效提升了选课学生对于专业的认识，调查表明经过本课程的学习后，选课学生对于未来工作领域不明确的比例下降到13%。
2.2纵向串联知识，发挥“前置”作用
为了充分发挥前置课程的作用，在教学过程中，通过以科学史为脉络，对于前置课程的关键知识点进行串联，帮助学生理解本课程拓展而来的内容，从而起到避免由于基础薄弱所带来的学习困难。仍以XRD为例，通过从X射线发现、布拉格公式、谱图库、到主流设备性能、再到关键应用的顺序，依次梳理了前置课程所包含的空间点阵、晶胞参数、米勒指数等关键知识点，回溯前置课程的主要内容，以此为基础进一步开展XRD内容的讲解，有效提升了课程的学习质量。课堂测验表明，超过95%的选课学生可以正确掌握XRD的基本原理，了解该技术常见的应用场景。
3.结语
本课程旨在探索能够服务于“双碳”目标的实现的化工人才的新培养模式。立足于本专业学生特点，通过对课程内容的拓展、延伸，重新编排，一方面提升了选课学生的包括目的性、主动性在内的内容动力；另一方面也尝试解决与前置课程之间的衔接问题，提升学习质量，取得了很好的成果。此后，一方面我们会继续深化拓展本门课程的在教学模式上的探索，寻找更为高效的教学模式，另一方面我们也会积极的把成果进行推广，助力“双碳”大背景下高水平化工行业人才的培养。
参考文献
[1] 新工科建设形成“北京指南”[J].教育发展研究,2017,37(Z1):82.
[2] “新工科”建设行动路线(“天大行动”)[J].高等工程教育研究,2017(02):24-25.
[3] “新工科”建设复旦共识[J].复旦教育论坛,2017,15(02):27-28.
作者简介
铁偲（1986-），男，江苏南京人，副教授 主要研究方向：
研究领域聚焦色谱-质谱联用技术开发与应用；代谢组学、蛋白组学分析新方法、多组学联用策略研究，及其在疾病治疗新靶点、药物作用基质研究中的应用。
