《儀器分析》課程與實驗有效促進教學的探討

1、儀器分析課程與實驗有效促進教學的探討摘要：針對儀器分析課程教學過程與教學 方法中存在的問題，提出以實驗設計和人才培養(yǎng)為課 程調(diào)整方向，同時將實驗的教學模式由演示式轉(zhuǎn)為開 放和互動式，建立創(chuàng)新實驗體系和改革考評體系，實 現(xiàn)該門課程理論與實驗的相互促進，從而培養(yǎng)動手能 力較強的專業(yè)人才。關鍵詞：儀器分析；課程；實驗；教學；探討中圖分類號： G642.4 文獻標識碼： A 文章編號： 1674-9324（2012）02-0208-02儀器分析課程從上個世紀六七十年代就作為 化學化工、物理以及電子學等學科必選的重要課程， 學生通過對該課程的學習可以掌握科學儀器的原理、 構(gòu)造和分析方法，進而在實踐過程中

2、能利用大型儀器 解決傳統(tǒng)方法無法解決或很難解決的測試問題。進入 21 世紀后，幾乎所有的理學及工學專業(yè)都非常重視該 課程對專業(yè)培養(yǎng)的需要，相繼在環(huán)境科學及工程、生 物科學等領域作為專業(yè)選修科 1。但是，通過對若干 院校及相關專業(yè)的儀器分析課程教學的信息反饋， 教學過程與教學方法還是存在很大的問題，比較突出 的就是儀器分析課程的教學與相應實驗不能夠相 應促進，從而導致所學理論不能夠很好地應用于實際。 針對這種情況，結(jié)合筆者多年對該課程的教學實踐， 可以從以下兩個方面改善。一、儀器分析 理論課程設置以實驗為基礎， 專 業(yè)培養(yǎng)方向為導向過去儀器分析課程所占學時較多，個別“ 211 學校”（例如廈門大

3、學）該課程的理論教學課時達到 80 學時以上，但是由于人才培養(yǎng)模式的變化或?qū)I(yè)培 養(yǎng)方向的調(diào)整，大多學校對于該課程的學時都進行了 大大的壓縮，基本控制在 40 學時左右，隨之而帶來的 問題就是對授課內(nèi)容的縮減。但是為了保證學生對該 課程學習的完整性，許多研究者進行了大量的探索 2 由于學校之間的教學條件差異性很大，不可能提出一 套適合所有學校的教學模式。筆者認為， 儀器分析 課程是以培養(yǎng)學生動手能力為目的的學科，所以應該 根據(jù)實驗的開設情況合理安排理論課程的教學。而另 一方面， 由于專業(yè)培養(yǎng)方向的差異， 儀器分析 理論 課程的教學就可以作出適當?shù)恼{(diào)整。以我校儀器分 析的實踐教學為例，該課程主要

4、在化學師范、環(huán)境 科學以及應用化工技術專業(yè)開設。三個專業(yè)的人才培 養(yǎng)方向有很大差異，化學師范主要培養(yǎng)化學教學的教 師和教學研究人員，環(huán)境科學專業(yè)主要培養(yǎng)環(huán)境監(jiān)測 與分析的人員，應用化工技術專業(yè)主要培養(yǎng)化學工程 及生產(chǎn)過程的在線檢測與控制人員。化學師范專業(yè)的 該課程教學必選的實驗只要是電位法、紫外一可見吸 收光譜、原子吸收光譜以及紅外光譜，環(huán)境科學專業(yè) 主要是除了上述實驗以外還要選擇氣相色譜、液相色 譜分子熒光光譜等實驗，而應用化工專業(yè)還要學習熱 重、X射線衍射等內(nèi)容。與之相對應的，每個專業(yè)根 據(jù)專業(yè)背景，對該課程的理論教學也作出了調(diào)整。二、儀器分析 實驗教學模式由演示到開放、 互 動的轉(zhuǎn)變多數(shù)

5、高校儀器分析課程及實驗教學都是重理 論輕實驗，一方面是由于大型分析儀器價格比較昂貴， 稍有操作不當就很難維修，且成本很高；另一方面， 儀器種類雖然比較齊全，但是就單一種類的儀器數(shù)量 卻不多，無法滿足多人同時操作。所以，多數(shù)高校實 驗的模式都是以教師演示操作為主，由此帶來的問題 就是學生理論基礎再好也很難獨立完成實際工作 3 。 經(jīng)過多年的教學摸索，儀器分析 課程必須實現(xiàn)由演 示到師生活動的模式轉(zhuǎn)變。實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變的關鍵主要 在于兩個開放。其一，是實驗室的開放程度。即對實 驗室的資源進行整合， 對現(xiàn)有大型儀器進行分類規(guī)劃。 例如，我校將氣相色譜儀、液相色譜儀、離子色譜、 氣-質(zhì)聯(lián)用儀等為一組，紫外

6、 -可見吸收光譜儀、熒光 分光光度計、紅外光譜儀等為一組，放置于同一大型 實驗室內(nèi)。進行登記預約制度，由理論課教師與實驗 室管理人員協(xié)調(diào)溝通，合理安排師生同時上機。 其二， 建立實驗分組輪換制度。 即對教學班進行分小班， 56 人一組，按照實驗安排內(nèi)容，實驗前需與相關實驗教 師溝通協(xié)調(diào)，但是可同時在一組儀器實驗室同時從事 多種儀器的操作訓練。例如化學師范專業(yè)有學生 35 人，分為 6組，每組 56人，分別與光學儀器實驗室、 電化學教學實驗室、色譜教學實驗室、結(jié)構(gòu)分析實驗 室的老師預約時間，第一組同學第一周做色譜實驗， 第二組同學第一周做電化學實驗，依次類推，錯開相 應時間，并在學期期末前進行輪

7、換完畢。這樣做的好 處就在于，不僅避免了很多同學同時做一個儀器實驗 而很難有動手機會的局面，增加了接觸大型儀器的機 會；而且，由于同一時間，上機操作的同學不是很多， 實驗教師可以針對性較強地向同學們講授儀器的操作 和使用，從而同學們掌握的知識更具有完整性。三、創(chuàng)新實驗體系的建立與考評體系的重塑 由于儀器分析理論課的教學是以實驗的安排 為基礎的，所以實驗課的安排就顯得尤為重要。過去 的實驗課的設計基本上是實驗教師在課程開設之前就 確定實驗目標、實驗內(nèi)容與考核方式，學生很少能夠 根據(jù)自己的興趣選擇實驗項目，也就不能對所學知識 有足夠的興趣，所以始終處于被動接受的狀態(tài)，也就 不能保證理論學習和實踐教

8、學的有效促進。針對這種 情況，同時為了增強同學們的獨立思考能力，對實驗 體系進行大膽革新。即對于儀器分析實驗的目標 和內(nèi)容作出調(diào)整。首先，將實驗體系分為基礎實驗操 作和創(chuàng)新實驗兩個部分 4，其中基礎實驗操作主要根 據(jù)學科培養(yǎng)方向確定。例如化學師范專業(yè)主要培養(yǎng)從 事基礎教育的人才，所以更為強調(diào)儀器的基本原理部 分，而環(huán)境科學專業(yè)主要培養(yǎng)環(huán)境監(jiān)測人員，所以在 基礎操作上更為注意操作細節(jié)的培養(yǎng)。其次，將學生 的成績考評體系也分為基礎技能考核和創(chuàng)新考核兩個 部分。經(jīng)過多年的摸索實驗，基礎技能占 60%，創(chuàng)新 考核占 40%的比例比較適合該課程的考核?；A技能 實驗安排在 56 個實驗，而創(chuàng)新實驗安排

9、12 個實驗 即可。采用 56 個同學一組，獨立完成所有實驗過程。 建立創(chuàng)新體系需要對于該課程的教學目標進行調(diào)整， 不僅要學生掌握儀器分析的基本原理、構(gòu)造與應 用，更為強調(diào)的是利用大型儀器解決實際問題的能力。 例如，在講授儀器分析課的同時，對于近期備受 關注的塑化劑問題，要求同學們通過查閱相關資料， 自主設計監(jiān)測食品中塑化劑的實驗方案，教師只輔助 指導完善細節(jié)。結(jié)果，很多同學利用學習的有關色譜、 質(zhì)譜以及電化學的方法設計了相對合理的分析方案， 并嘗試了方法的可行性。通過對如上三個方面的改革探索，實現(xiàn)儀器分 析課程的體系改革，有效地促進了該學科的教學， 特別是改變了以往重理論輕實驗的教學模式，能夠更 為有效地培養(yǎng)學生的動手能力。但是，同時也應該看 到，如此的改革也面臨硬件、師資等問題。一方面需 要對于課程的具體設置提出大膽的改革，另一方面實 驗室的配備還需要完善，同時相應制度的建立也需要 付出大量的努力。參考文獻：1 賈長英，張曉娟，張丹陽.現(xiàn)代儀器分析及其教學改革J.化工高等教育，2007, (2): 45-47.2