大型分析測試儀器實驗教學(xué)研究

張永忠 王宇昕 付 穎 李冬梅 高 爽

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，黑龍江哈爾濱150030)

大型分析測試儀器實驗教學(xué)研究

張永忠 王宇昕 付 穎 李冬梅 高 爽

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，黑龍江哈爾濱150030)

通過開設(shè)大型分析測試儀器實驗，滿足現(xiàn)代社會對分析測試人才的需求。具體采取固定時間實驗與分散時間實驗相結(jié)合的教學(xué)法，因材施教。實驗內(nèi)容與生產(chǎn)實踐和科學(xué)研究內(nèi)容密切結(jié)合，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。

大型儀器;分析測試;實驗教學(xué)

“儀器分析”是東北農(nóng)業(yè)大學(xué)順應(yīng)學(xué)科發(fā)展和社會需求而設(shè)立的一門理論與實踐密切結(jié)合的基礎(chǔ)課程，包括理論和實驗兩大部分。高等農(nóng)業(yè)院校開設(shè)的儀器分析實驗內(nèi)容要與所培養(yǎng)的人才目標(biāo)相適應(yīng)?？紤]到高等農(nóng)業(yè)院校的特點，儀器分析課程重點研究在科學(xué)研究和生產(chǎn)實踐中最常用的紫外與可見分光光度法、紅外吸收光譜法、分子熒光分析法、原子吸收分光光度法、電化學(xué)分析法、氣相色譜法和高效液相色譜法等。進(jìn)行儀器分析實驗要使用10萬元以上的大型分析測試儀器。這些儀器包括:紅外光譜儀、分子熒光(磷光)儀、原子吸收分光光度計、氣相色譜儀和高效液相色譜儀等。在“儀器分析”精品課建設(shè)過程中，課題組進(jìn)行了大型分析測試儀器實驗教學(xué)研究。

一、開設(shè)大型分析測試儀器實驗，滿足現(xiàn)代社會對人才的需求

高等院校要堅持教育為社會主義現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)，與生產(chǎn)勞動和社會實踐相結(jié)合，辦人民滿意的教育。高等教育要適應(yīng)于現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，要滿足生產(chǎn)實踐、科學(xué)研究對人才的需求。隨著國家的蓬勃發(fā)展，高等院校辦學(xué)條件的改善與科學(xué)技術(shù)水平的提高，每年都有許多大專院校、科研院所、企事業(yè)單位購置氣相色譜和高效液相色譜等大型分析測試儀器。但是本科畢業(yè)生中卻缺少既懂得分析儀器而又具備專業(yè)技能的人才。本科畢業(yè)生對自己所學(xué)的專業(yè)比較熟悉，但缺乏使用大型分析測試儀器的實踐能力，滿足不了現(xiàn)代社會的需求。雖然現(xiàn)在高等院校也開設(shè)“儀器分析”課程，但學(xué)生理論學(xué)得好而實踐能力不足。也就是所謂的“高分低能”。應(yīng)當(dāng)指出，“高分低能”不是學(xué)生的責(zé)任，而是高等教育的責(zé)任。高等院校擁有大量先進(jìn)的分析測試儀器，但主要不是用于本科教學(xué)，不是用于培養(yǎng)本科人才。這些先進(jìn)的儀器設(shè)備分散在各個院系或研究中心，主要用于進(jìn)行科學(xué)研究。而用于教學(xué)的分析儀器不但比較陳舊，而且數(shù)量不足。幾十人面對一臺高效液相色譜儀、氣相色譜儀、紅外光譜儀、原子吸收等分析儀器設(shè)備，很難培養(yǎng)出有理論、有實踐的人才，如果大學(xué)本科畢業(yè)生在高等院校中連先進(jìn)的分析儀器都沒碰到過，用人單位就不會選擇這樣的畢業(yè)生。培養(yǎng)大學(xué)生使用大型分析測試儀器的能力，可以滿足社會對人才的需求，為學(xué)生就業(yè)增加了一條出路。黑龍江省的經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要科學(xué)技術(shù)的支撐，需要懂得科學(xué)技術(shù)的人才。培養(yǎng)既有專業(yè)技能，又有使用分析測試儀器的經(jīng)歷，可以增加就業(yè)的幾率，可為將來的讀研或就業(yè)奠定堅實的基礎(chǔ)。目前，能熟練掌握分析測試儀器的人已成為了高教強(qiáng)省的緊缺人才。該研究對于滿足現(xiàn)代社會對分析測試人才的需求具有重要意義。開設(shè)大型分析測試儀器實驗，可以滿足現(xiàn)代社會對人才的需求。

二、開設(shè)大型分析測試儀器實驗具體實施辦法

目前高等院校雖然擁有大量高檔次的先進(jìn)的分析測試儀器，但主要不是用于本科教學(xué)，也不是用于培養(yǎng)本科人才的。這些先進(jìn)的儀器設(shè)備分散在各個院系或研究中心，主要用于進(jìn)行科學(xué)研究。而用于教學(xué)的分析儀器不但比較陳舊，而且數(shù)量不足。人們也試圖通過多購置一些大型分析測試儀器解決這一問題。然而幾十年的實踐證明，這是不可行的，也是不必要的。先進(jìn)的、高檔次的分析測試儀器幾十萬元一臺，如液相色譜儀、氣相色譜儀、紅外光譜儀、原子吸收、熒光分光光度計等分析儀器，各購置一臺(僅中低檔的)就是一百多萬元，且儀器運行成本較高(包括儀器維修保養(yǎng))，況且儀器的更新速度也比較快。一般的大學(xué)，這些大型分析測試儀器是不允許本科生使用的。本科生不能使用大型分析測試儀器是困擾大學(xué)幾十年沒有解決的問題。但這并不是不能解決的問題。課題組主要采取了下列方法:

1.采取固定時間實驗和與科研結(jié)合的分散實踐教學(xué)型結(jié)合的教學(xué)方法。將大型分析測試儀器實驗教學(xué)與科學(xué)研究相結(jié)合，把用于科學(xué)研究的大型分析儀器設(shè)備用于本科教學(xué)，這樣既可解決高等院校中大型分析測試儀器利用率低的問題，又能解決本科教學(xué)缺少先進(jìn)的分析測試儀器的問題。

分析儀器實驗教學(xué)內(nèi)容與科學(xué)研究有機(jī)結(jié)合?？蒲腥藛T正在研究檢測什么，我們的學(xué)生就學(xué)習(xí)什么，就實踐什么。學(xué)生學(xué)習(xí)儀器分析課程，主要學(xué)習(xí)儀器分析原理、儀器構(gòu)造和分析測定方法的應(yīng)用，與具體的實驗內(nèi)容關(guān)系不大。所以應(yīng)用大型儀器的實驗內(nèi)容，就是研究人員正在研究的內(nèi)容。學(xué)生僅僅是研究人員的下手，可以2～3個人一組，了解分析檢測試樣的全過程，掌握分析測試儀器在科學(xué)研究和生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用。東北農(nóng)業(yè)大學(xué)僅高效液相色譜就有10余臺，分散在各個學(xué)院或研究中心，研究內(nèi)容非常廣泛，且都是與生產(chǎn)實踐相結(jié)合的內(nèi)容。應(yīng)用大型分析儀器的研究人員正在檢測什么，學(xué)生就實踐什么。這樣既不影響研究人員的研究，其內(nèi)容又能與生產(chǎn)實踐和科學(xué)研究密切結(jié)合，使學(xué)生將來就業(yè)時更有競爭力。實踐過程中有教師和研究人員的指導(dǎo)，因此不必?fù)?dān)心損壞儀器。

學(xué)生主要進(jìn)行氣相色譜、液相色譜、原子吸收、紅外光譜儀和熒光分光光度計等生產(chǎn)實踐中常用的分析測試儀器的實踐。由于東北農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院應(yīng)用化學(xué)實驗中心有高檔次的紅外光譜儀和熒光分光光度計，所以有關(guān)原子吸收、紅外光譜和熒光分光光度計等方面的實驗則采取固定實驗時間的辦法;而應(yīng)用氣相色譜、液相色譜方面的實驗則采用與科研結(jié)合的分散實踐教學(xué)法。應(yīng)用分散實踐教學(xué)法，實驗時間不固定，綜合考慮研究人員與學(xué)生時間，一年進(jìn)行兩個學(xué)期，以便把學(xué)生分散開，減少儀器使用壓力。該研究解決了十幾名同學(xué)面對一臺儀器，缺少動手機(jī)會問題，同時培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新能力，提高了教學(xué)質(zhì)量。

2.因材施教，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。大型分析測試儀器實驗只為那些有志從事分析檢測技術(shù)、且對分析測試技術(shù)感興趣的同學(xué)開放。興趣是學(xué)習(xí)的動力，那些不愛學(xué)習(xí)且對高檔次儀器不感興趣的人，沒有必要做這樣的實驗。儀器都是幾十萬元的進(jìn)口儀器，運行成本比較高。不珍惜實驗機(jī)會，對國家財產(chǎn)是浪費，也枉費了教師的心血。因此我們要求，學(xué)生首先要提出申請，且要通過“儀器分析”理論考試，然后方可參加大型分析儀器實驗教學(xué)。高等院校要給那些有遠(yuǎn)大志向的同學(xué)提供便利條件，他們對大學(xué)的發(fā)展具有潛在的不可低估的影響。實踐證明，絕大多數(shù)同學(xué)能珍惜機(jī)會，積極參加大型分析測試儀器實驗。對于學(xué)習(xí)優(yōu)秀者，我們推薦他們?nèi)ズ邶埥≠|(zhì)檢院進(jìn)行大型分析儀器的實習(xí)。實習(xí)單位對我們的學(xué)生反映良好。

3.開設(shè)大型儀器綜合性試驗，與生產(chǎn)實踐和科學(xué)研究密切結(jié)合?？茖W(xué)理論是建立在實驗基礎(chǔ)上的，實驗是科技之母。實驗教學(xué)在培養(yǎng)人的科學(xué)實驗?zāi)芰Ψ矫嬗兄匾饬x。高新技術(shù)的發(fā)展，使實驗教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力方面的獨特和不可替代的地位也日益被顯示出來。試驗課在教學(xué)中占有十分重要的地位。大學(xué)生畢業(yè)之后，在生產(chǎn)實踐、科學(xué)研究中都離不開試驗。目前許多農(nóng)業(yè)院校的大學(xué)生已經(jīng)習(xí)慣了按照教科書要求和教師的安排去完成試驗，缺少獨立思考、獨立動手及實驗設(shè)計的創(chuàng)新能力。儀器分析試驗教學(xué)應(yīng)從根本上改變這種狀況，變被動接受過程為積極探索、自我設(shè)計、自我評價、自我提高的過程。培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會獨立學(xué)習(xí)和思考，獨立進(jìn)行試驗設(shè)計的能力。為了培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，為將來的研究打下堅實的基礎(chǔ)，我們開設(shè)了紅外光譜、熒光分析、氣相色譜儀和高效液相色儀大型儀器綜合性試驗。所做實驗內(nèi)容，就是目前有科研項目的教師正在為完成項目所做的實驗，科研人員研究什么，學(xué)生就做什么，使我們的實驗直接與科研和生產(chǎn)“面對面”。如我們安排了幾次大型儀器綜合性試驗，開設(shè)了應(yīng)用氣相色譜法測定除草劑、殺蟲劑在作物及土壤中的農(nóng)藥殘留量。如土壤中丁草胺殘留量測定研究，這是理學(xué)院葉非教授、資源環(huán)境學(xué)院李淑琴教授研究課題的部分內(nèi)容。我們還應(yīng)用高效液相色譜法測定了大豆異黃酮、紅三葉草異黃酮，紅甘藍(lán)中的矢車菊色素，這是理學(xué)院張永忠教授研究課題的部分內(nèi)容。通過大型儀器綜合性試驗的實踐，學(xué)生感到了儀器分析確實是一門與生產(chǎn)實踐和科學(xué)研究密切結(jié)合的課程，確實是一門上大學(xué)不得不學(xué)習(xí)、不得不學(xué)好的課程。學(xué)生也懂得了如何設(shè)計實驗，如何系統(tǒng)地分析樣品，如何解決生產(chǎn)實踐中遇到的具體問題。為了開闊大學(xué)生的視野，強(qiáng)化他們學(xué)到的知識，為這些大學(xué)生將來的工作和讀研奠定了堅實的基礎(chǔ)，我們還安排了學(xué)生參觀我校的大型儀器設(shè)備的活動。我校是國家211重點建設(shè)大學(xué)，學(xué)校購置了液－質(zhì)聯(lián)、氣－質(zhì)聯(lián)等上百萬元的大型儀器設(shè)備，學(xué)校發(fā)展的成果也應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生共享。安排參觀大型儀器設(shè)備的活動使學(xué)生的心靈感到震撼，這對于提高“儀器分析”課程的教學(xué)質(zhì)量起到了促進(jìn)作用。

4.應(yīng)用大型分析測試儀器遇到阻力時，課題組采取與國有資產(chǎn)處合作的辦法予以實施。利用建成的大型分析儀器開放共享平臺，負(fù)責(zé)儀器的使用協(xié)調(diào)。教學(xué)單位依托大型分析儀器開放共享平臺，負(fù)責(zé)實驗的具體實施，并協(xié)助使用儀器的人進(jìn)行指導(dǎo)。

總之，要開設(shè)大型分析測試儀器實驗，除了有優(yōu)秀的教師，還應(yīng)當(dāng)有先進(jìn)的大型分析測試儀器。東北農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院應(yīng)用化學(xué)實驗中心除了具有常規(guī)的可見紫外分光光度計、原子吸收分光光度計、自動電位滴定儀等分析儀器之外，還有日本島津的傅立葉變換紅外光譜儀和氣相色譜儀;美國PE公司的熒光分光光度計;美國安捷倫的高效液相色儀等大型的分析儀器設(shè)備。我們的學(xué)生通過“儀器分析實驗”課程，可以應(yīng)用這些先進(jìn)的儀器設(shè)備，極大地提高了“儀器分析”課程的教學(xué)質(zhì)量。大學(xué)本科生能直接應(yīng)用進(jìn)口的儀器設(shè)備，這在國內(nèi)一般大學(xué)是很少見的。通過課題組深入研究，采取與科研結(jié)合型及分散實踐教學(xué)法，因材施教。實驗內(nèi)容與生產(chǎn)實踐和科學(xué)研究密切結(jié)合，解決了大型分析測試儀器在本科教學(xué)中儀器數(shù)量不足的問題，提高了教學(xué)質(zhì)量，滿足了現(xiàn)代社會對分析測試人才的需求，取得了良好的效果。通過開設(shè)大型分析測試儀器實驗教學(xué)研究與實踐，為本科生將來的工作或讀研打下了堅實的基礎(chǔ)。

Research of Experimental Teaching on Large－scale Analytical Instruments

Zhang Yongzhong，Wang Yuxin，Li Dongmei，Gao Shuang
(Northeast Agricultural University，Harbin Heilongjiang 150030)

Through instrumental analysis experimental of large－scale Analytical instruments，it set up to meet the modern needs of analytical test talents.We taught students in accordence with their aptitude by means of teaching method of a fixed time combined with jitter time.Experimental content and production practice and scientific research contents united closely ，and it developed creative talents.

large-scale instruments，analytical，experimental teaching

G642

A

1672-3805(2011)03-0062-03

2010－11－30

黑龍江省新世紀(jì)高等教育教學(xué)改革工程項目(編號:7521);東北農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院教學(xué)研究基金項目

張永忠(1953－)，男，哈爾濱人，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院教授;研究方向:應(yīng)用化學(xué)及化學(xué)教學(xué)