儀器分析教學(xué)新探索

孫姣霞 潘瑾 劉雪蓮 陳晴空

摘要：針對傳統(tǒng)教學(xué)模式中儀器分析理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)分離、學(xué)生理論學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)不能有機(jī)結(jié)合的問題，提出理論與實(shí)驗(yàn)一體化教學(xué)。通過改革儀器分析理論授課方式—改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式—讓學(xué)生參與科研項(xiàng)目—設(shè)置開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的“四步”教學(xué)新模式，實(shí)現(xiàn)儀器分析理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)、學(xué)生理論學(xué)習(xí)與能力培養(yǎng)、教師教學(xué)與科研一體化。同時(shí)，提高儀器分析授課教師的教學(xué)和科研能力，使授課教師向既具備豐富的理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，又具備較強(qiáng)科研能力的“雙師型”教師轉(zhuǎn)變。

關(guān)鍵詞：儀器分析；理論教學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；一體化

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）36-0143-02

儀器分析是一種以物質(zhì)的物理和物理化學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)建立起來的分析方法。在測定過程中，常常需要使用比較復(fù)雜的儀器。隨著分析技術(shù)和電子學(xué)的發(fā)展，使分析化學(xué)從以化學(xué)分析為主的經(jīng)典分析化學(xué)轉(zhuǎn)變成以儀器分析為主的現(xiàn)代分析化學(xué)。儀器分析在制藥、食品分析、環(huán)境監(jiān)測以及生命科學(xué)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，因此也被越來越多的高等院校相關(guān)專業(yè)列為專業(yè)必修課程[1]。儀器分析是一門涉及化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)和電子學(xué)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的課程，所學(xué)知識(shí)點(diǎn)多、內(nèi)容抽象，學(xué)生較難理解和掌握，導(dǎo)致本課程在教學(xué)上一直是一個(gè)難點(diǎn)。此外，儀器分析是一門應(yīng)用性和實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，要求學(xué)生在掌握相關(guān)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，與具體的分析案例結(jié)合起來，知道為什么學(xué)，學(xué)了怎么用。

傳統(tǒng)的教學(xué)模式造成理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)分離、脫節(jié)，在時(shí)間和空間上不能有機(jī)結(jié)合[2]。在師資上，理論教師與實(shí)驗(yàn)教師是分開的，課程銜接性差。此外，傳統(tǒng)的教學(xué)模式使得學(xué)生的積極性、主動(dòng)性不高[3]。因而，如何將理論與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)一體化是關(guān)鍵。為實(shí)現(xiàn)本科儀器分析理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)一體化，提出了采用“四步”教學(xué)改革的新模式，初步實(shí)現(xiàn)本科理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)、學(xué)生理論學(xué)習(xí)與能力培養(yǎng)、教師教學(xué)與科研一體化。

第一步：改革儀器分析理論知識(shí)的授課方式

與傳統(tǒng)意義上理論授課方式不同的是，要求教師不斷更新自身的知識(shí)體系，在進(jìn)行儀器分析授課過程中，要把最新的學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)和最新的分析儀器產(chǎn)品等有機(jī)融合進(jìn)去。此外，盡可能把自己的科研與理論實(shí)驗(yàn)教學(xué)聯(lián)系起來。徐首芳等提出，在授課時(shí)，可以以美國《分析化學(xué)》（Analytical Chemistry）、《美國化學(xué)會(huì)雜志》（Journal of the American Chemical Society）、《色譜A》（Journal of chromatography A）等分析化學(xué)領(lǐng)域的高層次期刊中出現(xiàn)的相應(yīng)論文作為輔助材料，給學(xué)生介紹新型的儀器和分析方法，讓學(xué)生了解這些儀器在科研中的應(yīng)用，了解分析方法的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[4]。由于儀器分析課程所涉及的儀器種類教多，根據(jù)專業(yè)需求，對內(nèi)容進(jìn)行精選，使學(xué)生掌握該專業(yè)的常用儀器。比如說，對于環(huán)境工程專業(yè)，常用的儀器有紫外可見分光光度計(jì)、原子吸收光譜儀、氣相色譜儀、離子色譜儀、pH計(jì)等，在講授這些相關(guān)章節(jié)的內(nèi)容時(shí)要加以重點(diǎn)講解。而核磁共振儀等對環(huán)境專業(yè)的學(xué)生來說是不常用的儀器，可以讓學(xué)生簡單了解。在授課方式上，主張多種教學(xué)方式相結(jié)合，如啟發(fā)式、討論式和參與式等的有機(jī)結(jié)合。例如在學(xué)習(xí)“氣相色譜法”一章時(shí)，先拋出問題，怎樣采用氣相色譜測定空氣中的苯系物。通過本章的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生查找資料，分組自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，然后進(jìn)行討論。只有讓學(xué)生積極、主動(dòng)地參與到教學(xué)中去，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性、主動(dòng)性，師生之間充分交流、相互切磋，才能共同推進(jìn)儀器分析課程的教學(xué)。

第二步：改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式往往是實(shí)驗(yàn)教師與理論教師分開，理論教師不參與實(shí)驗(yàn)，而實(shí)驗(yàn)課往往作為理論課的補(bǔ)充，重視不夠，對實(shí)驗(yàn)教師的要求也相應(yīng)比較低，教師水平參差不齊。實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置與理論課程也常常不能很好的銜接，有時(shí)理論課還沒上到實(shí)驗(yàn)所需要的理論知識(shí)那一步，實(shí)驗(yàn)已開設(shè)，導(dǎo)致學(xué)生對儀器分析原理都不清楚，做實(shí)驗(yàn)基本是依葫蘆畫瓢，沒有思考和收獲；而有時(shí)理論知識(shí)已講解太久，實(shí)驗(yàn)才開始做，導(dǎo)致學(xué)生對理論知識(shí)已忘，實(shí)驗(yàn)也得不到很好的效果。為了避免以上問題的出現(xiàn)，急需改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式[5]。首先要提高教師的素質(zhì)，使授課教師既具有完成理論教學(xué)的能力，又具備完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)的能力，同時(shí)又有較強(qiáng)的科研能力，使教師向具備較強(qiáng)教學(xué)能力和科研能力的“雙師型”教師轉(zhuǎn)變，這樣才能使理論和實(shí)驗(yàn)得到很好的銜接。具體做法可以是理論教師參與到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中來，而實(shí)驗(yàn)教師也要提高自己的理論水平，了解前沿知識(shí)。其次，將理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)融為一體，即理論與實(shí)驗(yàn)同步進(jìn)行。比如說，在講解紫外可見分光光度計(jì)時(shí)，可以先讓學(xué)生來實(shí)驗(yàn)室參觀一下儀器，教師同時(shí)做演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生先有感性的認(rèn)識(shí)，然后再進(jìn)行原理、分析方法等的講解，最后在學(xué)習(xí)完理論知識(shí)后再做驗(yàn)證性或開放性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生進(jìn)一步鞏固所學(xué)的理論知識(shí)。此外，要讓學(xué)生早進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，使學(xué)生更早、更充分地利用實(shí)驗(yàn)室。為此，要重視實(shí)驗(yàn)室硬件和軟件兩方面的建設(shè)。在硬件方面，爭取經(jīng)費(fèi)，盡量多購買學(xué)生實(shí)驗(yàn)常用的大型儀器，以便學(xué)生都有機(jī)會(huì)動(dòng)手操作；此外，還需購買一些新型儀器，及時(shí)掌握儀器的發(fā)展動(dòng)態(tài)。同時(shí)，要不斷更新實(shí)驗(yàn)室的硬件設(shè)施以及改善實(shí)驗(yàn)條件。在軟件方面，可通過參加相關(guān)會(huì)議、派相關(guān)成員到國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等學(xué)習(xí)交流，吸取他人經(jīng)驗(yàn)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，拓寬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的覆蓋面，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的師資隊(duì)伍和教學(xué)評估體系。

第三步：課題、科研項(xiàng)目的參與

在這一教學(xué)環(huán)節(jié)，為了使學(xué)生能更早的知道怎樣應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)和解決實(shí)際問題，可讓學(xué)生更早加入到專業(yè)教師的科研課題和團(tuán)隊(duì)中來，及時(shí)將理論知識(shí)與實(shí)際問題聯(lián)系起來[6]。儀器分析是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的學(xué)科，簡單的一、兩次實(shí)驗(yàn)無法讓學(xué)生完全掌握儀器的應(yīng)用、操作和儀器故障的處理等，讓學(xué)生加入含有儀器分析實(shí)驗(yàn)的科研課題，可以加深學(xué)生對儀器的了解，更好地應(yīng)用儀器去解決相關(guān)問題，對后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)和以后的工作科研大有益處。

第四步：開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置

設(shè)置開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是以后實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)趨勢，它有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主能力、創(chuàng)新能力以及合作精神。開放性實(shí)驗(yàn)由學(xué)生自選題目，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，與教師討論之后，進(jìn)實(shí)驗(yàn)室自主操作。在前面三步的基礎(chǔ)上，學(xué)生已基本掌握了儀器的原理、操作及應(yīng)用，學(xué)生完全有能力自主設(shè)計(jì)課題，自主實(shí)驗(yàn)。目前，針對本實(shí)驗(yàn)室的情況，已開放了四個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并把開放性實(shí)驗(yàn)作為選修項(xiàng)課程，給有興趣的學(xué)生提供條件去自主實(shí)驗(yàn)。開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置，明顯提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的興趣，師生之間互動(dòng)增多，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考、自主實(shí)驗(yàn)的能力。

基于以上所述，儀器分析理論與實(shí)踐教學(xué)“一體化”可通過“四步”教學(xué)新模式來實(shí)現(xiàn)?！八牟健苯虒W(xué)新模式的開展可將儀器分析實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來，使學(xué)生自覺將所學(xué)理論和實(shí)踐緊密結(jié)合，同時(shí)還培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)。該教學(xué)新模式對教師素質(zhì)提出了更高的要求，教師需把教學(xué)和科研工作結(jié)合起來，努力提高自身教學(xué)和科研能力。

參考文獻(xiàn)：

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