工科儀器分析課程教學(xué)改革淺探

趙建波，孫雨安，劉應(yīng)凡，謝 冰，鄭先君

（鄭州輕工業(yè)學(xué)院材料與化工學(xué)院，河南鄭州 45OOO2）

工科儀器分析課程教學(xué)改革淺探

趙建波，孫雨安，劉應(yīng)凡，謝 冰，鄭先君

（鄭州輕工業(yè)學(xué)院材料與化工學(xué)院，河南鄭州 45OOO2）

針對工科儀器分析課程學(xué)時(shí)少、偏應(yīng)用等特點(diǎn)，通過總結(jié)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從優(yōu)選課程教學(xué)內(nèi)容、撰寫小論文、以科研促進(jìn)教學(xué)、注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)等環(huán)節(jié)對儀器分析進(jìn)行了教學(xué)改革，取到了良好的教學(xué)效果。

工科儀器分析；教學(xué)改革；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

儀器分析是我?；瘜W(xué)工程與工藝、高分子材料、環(huán)境工程以及食品科學(xué)、生物工程、生物技術(shù)、食品質(zhì)量與安全專業(yè)學(xué)生的必修課或必選課。由于儀器分析課程本身內(nèi)容繁多，涉及電化學(xué)分析法、光學(xué)分析法、色譜分析法、質(zhì)譜分析法、核磁共振分析法及熱分析法等，且每種分析儀器都有相對獨(dú)立的工作原理和結(jié)構(gòu)；加之工科儀器分析具有自身的特點(diǎn)和教學(xué)要求如學(xué)時(shí)少，偏應(yīng)用等，因而不能同理科專業(yè)一樣面面俱到，內(nèi)容豐富。如何在有限學(xué)時(shí)內(nèi)，使學(xué)生掌握常用儀器分析方法的基本原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并能正確地選擇分析方法，解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生思考問題和解決問題的能力，是工科院校教師同行們經(jīng)常思考的問題。筆者從優(yōu)選課程教學(xué)內(nèi)容、撰寫小論文、以科研促進(jìn)教學(xué)、重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)等環(huán)節(jié)對儀器分析課程進(jìn)行了教學(xué)改革，收到了不錯(cuò)的教學(xué)效果。

1 優(yōu)選課程教學(xué)內(nèi)容

課堂教學(xué)是整門課程教學(xué)的核心環(huán)節(jié)，精心處理教材，優(yōu)選教學(xué)內(nèi)容對提高理論課堂教學(xué)質(zhì)量至關(guān)重要。在教學(xué)實(shí)踐中，主要根據(jù)各專業(yè)的特點(diǎn)和實(shí)際需求安排內(nèi)容，比如食品相關(guān)專業(yè)儀器分析的檢測對象主要是六大營養(yǎng)素、食品添加劑、獸藥以及農(nóng)藥等，因此側(cè)重于講授光學(xué)分析法和色譜分析法，而很少涉及電分析法；而對于化學(xué)工程與工藝、高分子材料、環(huán)境工程專業(yè)儀器分析的檢測對象為各種無機(jī)物、有機(jī)物及聚合物等，電分析方法占有較重要的地位，因此在教學(xué)內(nèi)容上會(huì)有所體現(xiàn)。此外，同一門課可能有不同的授課順序，這在該門課程中尤為突出。教師可以先講授電分析法，而后光學(xué)分析和色譜分析法。為了便于學(xué)生接受和消化，我們將光學(xué)分析法放在第一方法模塊講，在光學(xué)分析法模塊，又將紫外可見吸收光譜法作為重中之重給予精講細(xì)講，講授分析方法的基本原理、儀器結(jié)構(gòu)、工作過程以及定性定量分析方法等內(nèi)容，而后面紅外吸收光譜、原子發(fā)射光譜和原子吸收光譜等要與前者進(jìn)行對照講解、學(xué)習(xí)。在實(shí)際測試中遇到的更多的是組成十分復(fù)雜的物質(zhì)，比如分析測試法國香水中的致香成分，必須先分離再測定，從而引入色譜分析法的內(nèi)容，這就使整個(gè)儀器分析的內(nèi)容體系邏輯性強(qiáng)、思路明晰，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果。

2 撰寫小論文

教師在主持、設(shè)計(jì)和調(diào)整教學(xué)的過程中，應(yīng)把調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性放在首位，使學(xué)生經(jīng)常保持較高的學(xué)習(xí)興趣和飽滿的精神狀態(tài)，特別要培養(yǎng)其勤于思考、敢于質(zhì)疑和勇于創(chuàng)新的精神。撰寫小論文便是為達(dá)這一目的而進(jìn)行的一項(xiàng)改革嘗試[1]。在實(shí)施該項(xiàng)措施時(shí)，會(huì)遇到一些問題如部分學(xué)生不重視、存在抄襲現(xiàn)象等。為使其發(fā)揮更大的作用，筆者結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為須把握以下三點(diǎn)：

2.1 把握好布置小論文的時(shí)間

撰寫小論文是學(xué)生在比較熟練掌握理論知識的基礎(chǔ)上，通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，就某一問題進(jìn)行歸納總結(jié)并闡述自己的見解。因此布置小論文的時(shí)間不宜放在課程剛講授不久，而應(yīng)該放在儀器分析課程內(nèi)容基本講完時(shí)為宜。

2.2 提出明確要求

為有效保證小論文的撰寫質(zhì)量，須對小論文提出明確的要求比如論文的題目、關(guān)鍵詞、字?jǐn)?shù)（通常不少于2OOO字）以及杜絕打印版等。

2.3 給予適當(dāng)獎(jiǎng)勵(lì)

為了使學(xué)生們重視并高質(zhì)量的完成小論文，我們對優(yōu)秀小論文也給予了適當(dāng)?shù)莫?jiǎng)勵(lì)，比如在班上口頭表揚(yáng)小論文撰寫優(yōu)秀的同學(xué)，并將其作為平時(shí)成績的一個(gè)重要組成部分。

3 以科研促進(jìn)教學(xué)

教學(xué)與科研之間是“一體不二、相輔相成”的辯證統(tǒng)一關(guān)系。真正高質(zhì)量的教學(xué)，不僅依賴于教師的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識的積累，還在于他們親自參加本領(lǐng)域的科研活動(dòng)，并在課堂教學(xué)中融入自己的科研成果。比如，孫雨安老師利用氣相色譜和高效液相色譜開展了藥物中間體的合成工藝改進(jìn)等工作，賈春曉老師利用氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀開展了天然產(chǎn)物的分離及分析等方面的工作，均取得了顯著的成績；筆者在講授紅外光譜分析時(shí)，結(jié)合自己在管理、使用傅里葉變換紅外光譜儀方面的心得以及科研成果，告訴學(xué)生紅外光譜儀不僅用于有機(jī)化合物/高分子化合物的鑒定和分析，現(xiàn)在已經(jīng)成為化學(xué)反應(yīng)的原位表征以及機(jī)理研究的有效工具。正是科研的有效開展及融入教學(xué)中，才使我們的課講得更具體、更生動(dòng)，從而促進(jìn)了教學(xué)質(zhì)量的提高。當(dāng)然，過猶不及。將科研成果融入教學(xué)中時(shí)，應(yīng)注意把握好信息量。不宜過多，否則學(xué)生可能理解不了，猶如上了一堂“高級科普課”，達(dá)不到預(yù)期效果。

4 注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)

儀器分析實(shí)驗(yàn)不僅僅是幫助學(xué)生加深和掌握儀器方法原理，更重要的是讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，培養(yǎng)和提高學(xué)生將學(xué)到的理論知識應(yīng)用到實(shí)踐中的能力，提出問題、分析問題和解決問題的能力，以及正確的思維方式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和團(tuán)隊(duì)精神，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)[2]。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐和探索，并借鑒兄弟院校的經(jīng)驗(yàn)，我們重點(diǎn)從以下兩個(gè)方面來對儀器分析實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革，并收到了不錯(cuò)的效果。

4.1 重視已有實(shí)驗(yàn)，適當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)數(shù)量

儀器分析所用儀器大都比較昂貴，如分子熒光、紅外光譜、原子吸收、氣相色譜、高效液相色譜儀等價(jià)格都在2O萬以上，且同類儀器比較少，不可能像化學(xué)分析那樣，一人一組進(jìn)行試驗(yàn)，一般是幾人或十幾人一臺儀器，大家輪流操作，這些直接影響儀器分析教學(xué)質(zhì)量的提高。鑒于這樣情況，我們首先保證已有儀器分析實(shí)驗(yàn)的數(shù)量和質(zhì)量，如嚴(yán)格要求學(xué)生認(rèn)真預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)并寫出預(yù)習(xí)報(bào)告，規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作，并做好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄和總結(jié)等。其次，充分利用大型精密儀器，適當(dāng)增加儀器分析實(shí)驗(yàn)的數(shù)量。以我校為例，河南省表界面科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室于2OO7年5月批準(zhǔn)成立。經(jīng)過連續(xù)幾年的投資和建設(shè)后，目前已經(jīng)擁有多臺大型貴重儀器如HPLC、ICP－MS、FTIR、XRD、AFM、SEM、TEM等。通過同院系及重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室申請和協(xié)商，我們已經(jīng)為部分專業(yè)學(xué)生增加了1～2個(gè)儀器分析實(shí)驗(yàn)，這樣既能提高儀器的利用率，又受到了學(xué)生們的普遍歡迎。目前我們正積極努力，爭取在不久的將來增開更多的儀器分析教學(xué)實(shí)驗(yàn)，并使更多的學(xué)生受益。

4.2 建立虛擬實(shí)驗(yàn)室

為了解決儀器套數(shù)不足的局面和提高儀器分析的學(xué)習(xí)效果，我校謝冰等老師在學(xué)校教改項(xiàng)目的資助下，經(jīng)過多年的艱苦努力建立了儀器分析虛擬實(shí)驗(yàn)室。借助于儀器分析虛擬平臺，學(xué)生們可通過計(jì)算機(jī)軟件模擬儀器分析的過程，并通過改變儀器分析的參數(shù)，得到相應(yīng)的結(jié)果。如使用模擬氣相分析過程，可以完成白酒中若干微量成分含量的測定等實(shí)驗(yàn)。通過儀器分析虛擬實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生不僅可以加深對儀器分析方法的原理的理解，更直觀、更形象的了解儀器的結(jié)構(gòu)，而且可以掌握儀器的調(diào)試和操作方法，同時(shí)大大降低了實(shí)驗(yàn)成本[3]。

[1]潘祖亭，劉 歡.小論文在分析化學(xué)教學(xué)改革中的應(yīng)用[J].大學(xué)化學(xué)，2OO3，18（4）：21－22.

[2]李紅枝，陳偉強(qiáng).加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革不斷提高學(xué)生的綜合素質(zhì)[J].中國實(shí)用醫(yī)藥，2OO8，3（6）：138－139.

[3]肖新生.食品質(zhì)量與安全專業(yè)《儀器分析》課程教學(xué)的討論[J1].湖南科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2OO8，（12）：47－49.

G42O

B

1OO3－3467（2O1O）17－OO58－O2

2O1O－O6－22

河南省教育廳自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2O1OA53OO13）；鄭州輕工業(yè)學(xué)院科研基金項(xiàng)目（2OO9xjjO43）；鄭州輕工業(yè)學(xué)院教學(xué)改革項(xiàng)目

趙建波（1975－ ），男，碩士，講師，從事化工教學(xué)與科研工作，E－mail：zjianb1124@163.com。