儀器分析課程教學探索*

陳毅挺 林棋 張慶守

(1閩江學院化學與化學工程系 福建福州 350108; 2閩江學院科研處 福建福州 350108)

儀器分析是化學類、環(huán)科類、生化類專業(yè)及其相關(guān)專業(yè)的公共基礎課，課程具有一些其他課程所不存在的特點，如多學科交叉性、課程的實踐性、發(fā)展速度快等[1-2]。當今儀器分析方法發(fā)展日新月異，新儀器新技術(shù)不斷出現(xiàn)，在教學中，也隨之出現(xiàn)了各種各樣的問題，如教材內(nèi)容越來越多，而教學效果卻不好等。如何適應現(xiàn)代儀器分析的發(fā)展與教學改革新形勢，在有限的學時范圍內(nèi)，合理安排儀器分析課程內(nèi)容，既讓學生打下堅實的理論基礎，又激發(fā)他們的學習興趣，是儀器分析教學工作者需要解決的問題之一。筆者根據(jù)多年的理論和實驗教學的經(jīng)驗，在下面談一些教學體會。

1 合理調(diào)整教學內(nèi)容

由于儀器分析課程內(nèi)容多、課時量相對不足，從適應學生將來工作的實際需要出發(fā)，應合理選擇授課內(nèi)容，避免面面俱到。

由于我院學生的培養(yǎng)目標定位于實際應用型人才，因此我們在講授內(nèi)容上的選擇上有所側(cè)重。在課時分配中適當加大色譜及光譜分析的比例，特別是對于一些常用的分析方法，如紫外可見分光光度法、氣相色譜法、液相色譜法、原子吸收法等進行著重的介紹。由于目前電化學分析法在各單位使用相對較少，我們就適當減少其在授課中的比例，對于一些常用的電化學方法，如庫侖分析、電位分析等，仍然保證了充足的教學課時；但對于一些新型的現(xiàn)代伏安分析方法，則僅對其進行簡介。對于一些有志攻讀研究生的學生，我們通過課外輔導的形式幫助他們加強對相關(guān)部分的認識。對于一些有關(guān)大型儀器如紅外、核磁共振、質(zhì)譜、電鏡、X射線衍射的章節(jié)，則整合到其他課程中介紹，這樣可以緩解儀器分析課程內(nèi)容多、課時量不足的問題。此外，從注重應用的角度出發(fā)，對于教材中的公式推導，除一些重點公式外，一般不作要求，學生只要能靈活應用公式解決問題即可。

另外，隨著儀器分析技術(shù)的發(fā)展，一些教材原有的內(nèi)容相對比較陳舊。例如色譜分析法的信號處理中，現(xiàn)在基本上都用工作站來采集和處理色譜信號，記錄儀一般已不再使用。因此，對于課程中相關(guān)內(nèi)容(如記錄儀、峰面積手工測量與計算等)進行了刪減，這樣既可解決儀器分析課時不足的問題，又能避免學生在今后工作中感到所學知識與現(xiàn)實脫節(jié)。

2 改進教學方法

對于儀器分析課程，有些學生反映比較枯燥、知識點過多且瑣碎，復習難度大。因此，應充分發(fā)揮課堂教學的重要作用，提高教學質(zhì)量，改變教學偏重知識記憶、偏重教師灌輸?shù)膫鹘y(tǒng)教學模式，創(chuàng)建一種能充分發(fā)揮學生學習主觀能動性和發(fā)展個性的教學模式。

在課程教學中，使用主線法與比較法并重的方式。實際上，教材中各章的內(nèi)容雖然看似瑣碎，但基本都可以找到一些主線。在單個章節(jié)的教學中，主要應抓住各種儀器分析方法的原理、所用儀器的基本結(jié)構(gòu)、定性定量方法、干擾及其消除方法這一主線進行教學。這樣可使知識層次分明，條理清楚。另外，在不同的章節(jié)間可采用比較法進行教學。比如，在進行色譜法教學時，有程序升溫和梯度洗提這兩個概念，它們分別是氣相色譜法與高效液相色譜法中提高分離效果的有效手段，可謂目的相同，但實現(xiàn)的方法不同，可以在教學中進行適當?shù)膶Ρ?。在進行光譜分析法的教學過程中，可以對比各光譜儀結(jié)構(gòu)的異同點，并與方法原理相結(jié)合。如原子發(fā)射光譜儀與原子吸收光譜儀，它們雖然都具有光源這個部件，但由于兩種光譜分析法的原理不同，使得光源部分的作用和要求卻大不相同；同時，由于原子吸收光譜法測定的是氣態(tài)的基態(tài)原子，因此光譜儀中必須有原子化器，而這是原子發(fā)射光譜儀所沒有的。在教學中，應注意對這些容易混淆的內(nèi)容進行比較，這樣有助于學生理清知識脈絡。在對比原子發(fā)射光譜儀與原子吸收光譜儀的同時，也可以進行知識的延伸。如在原子吸收光譜儀中出現(xiàn)的原子化器這個部件，在原子熒光光譜儀中也出現(xiàn)，不同的是，原子熒光光譜儀中光源、原子化器、單色器是呈90°角排列的。此外，雖然原子熒光光譜儀的儀器結(jié)構(gòu)與原子吸收光譜儀類似，但是原子熒光光譜的產(chǎn)生原理卻又與原子發(fā)射光譜類似……通過教學過程中的一系列比較，將各章節(jié)內(nèi)容有機地聯(lián)系起來，有助于學生的理解與掌握。

隨著學習的深入，及時總結(jié)是很必要的，可由教師布置作業(yè)，列出提綱，鼓勵學生自己總結(jié)。筆者在色譜法與光譜分析法的教學結(jié)束后，就要求學生以大作業(yè)的形式分別對色譜法(氣相色譜、液相色譜)和光譜分析法(原子發(fā)射、原子吸收、熒光、紫外可見分光光度法)中類似的方法進行比較，而且不限形式、字數(shù)。以光譜分析法為例，引導學生從各個方面，如各種光學分析方法的原理、儀器、定性定量方法、干擾的產(chǎn)生與消除的異同等進行比較，從而加深理解。

重視課堂教學的導入，抓好緒論及每一章的概論教學，可以激發(fā)學生的學習興趣。講好緒論可以告訴學生為何要學，學有何用，如何去學[3]。在緒論教學中，可以結(jié)合身邊的一些具體事例來激發(fā)學生的學習熱情。比如食品安全、環(huán)境污染物的監(jiān)控等。同時，在每個章節(jié)開始都有概述部分，這部分內(nèi)容經(jīng)常被教師忽略，而實際上卻是引起學生學習興趣的重要一環(huán)，應好好把握。比如可以從該分析方法的發(fā)展歷程講起，引出其特點和應用范圍，再引出其原理等知識。

此外，由于儀器分析課程知識點多，因此在每章節(jié)教學結(jié)束前對本章節(jié)內(nèi)容進行總結(jié)，以幫助學生完成該章節(jié)的復習與理解，同時注意與以往學習過的儀器分析方法進行比較，在引入新知識的同時復習舊知識。實踐證明該步驟對于提高學生的學習效果有較好的作用。

在考前復習方面，筆者也進行了一些嘗試，安排學生分成若干個小組，以大作業(yè)的形式讓每組出一份儀器分析的期末考卷，要求考卷的考查內(nèi)容囊括課堂教學的部分，并且注意每章分數(shù)的合理分布，避免出現(xiàn)有的章節(jié)考得過多，而個別章節(jié)卻幾乎不考查的現(xiàn)象。該項嘗試收到了意想不到的效果，學生的熱情很高，為了出一份合格的試卷，他們對教材進行了認真的復習，查閱了大量的參考書與習題集，在完成任務的同時，也完成了對教材的復習、歸納，變以往的押題、猜題為主動、全面、細致的復習。收齊學生所出試卷后，筆者將其中具有代表性的題目作為習題課的內(nèi)容進行講解，并將各組的考卷匯編后印制給每個學生，讓他們將自己的考卷與其他組的考卷相比較，找出差距。該活動總的作用是發(fā)揮學生的主觀能動性，變應付考試為自覺學習。

3 合理應用多媒體教學手段

將多媒體技術(shù)引入儀器分析教學中，可以在授課時增大信息量、更好地突出教學重點和突破教學難點，同時可以在不增加巨大經(jīng)費的前提下，使學生更好地理解儀器分析的基本原理和儀器結(jié)構(gòu)，提高了儀器分析的教學效果[4]。多媒體技術(shù)的使用一般有兩種形式，一是將其用于課堂教學，常使用的是PowerPoint等軟件，另一種則是將課件制成軟件用于學生自學，常使用Flash、Authorware、ActionScript或一些專業(yè)的課件制作軟件。

在課堂教學中使用多媒體課件，對于提高課堂教學的效果是有很大幫助的，可以避免多次交換使用幻燈機、實物投影儀、掛圖等教具，既節(jié)約了寶貴的授課時間，又大大提高了信息輸出量。此外，還能更好地突出教學重點和突破教學難點，利用二維、三維動畫技術(shù)和視頻技術(shù)使抽象、深奧的儀器原理簡單化、直觀化，縮短了客觀實物與學生之間的距離。但是要注意多媒體輔助教學不能代替學生的主體作用，如果使用不當，會減少學生運用所掌握知識解決實際問題的機會，給學習造成不良影響。在制作課件時，應切忌全盤照搬教材或?qū)⒔處熆谑鲋v解內(nèi)容原封不動地顯示在課件中，這樣一方面會使學生無暇聽講、思考，而忙于記錄，另一方面會降低學生課堂的興奮度，吸引學生的注意力于顯示屏，而非教師授課。教師在授課過程中，還要引導學生學會如何做筆記，對于課件中教材上已有的內(nèi)容，應提醒學生在教材上作頁數(shù)、位置的批注，不必忙于抄寫課件上的內(nèi)容。

在課堂教學之外，筆者從課程大綱出發(fā)，設計了儀器分析以及儀器分析實驗兩種CAI課件，供學生課前與課后使用。在課件中針對不同的儀器分析技術(shù)采用了不同的表現(xiàn)手法，對難理解的實驗原理和過程使用動態(tài)模擬的方式介紹。

此外，有條件的單位或教師可以自行構(gòu)建或購買相應的虛擬實驗室，讓學生進行模擬儀器實驗，間接地加強其實際操作能力。在這方面有代表性的工作是大連理工大學設計的儀器分析多媒體虛擬實驗室。

4 注重實驗教學的每個環(huán)節(jié)

在我院應用化學專業(yè)的教學計劃中，雖然儀器分析實驗課程與儀器分析課程已經(jīng)各自獨立，但實際上實驗課程開展的情況直接影響著儀器分析課程的教學效果[5]。近幾年，隨著我系儀器設備的添置，學生已可以進行儀器分析課程中涉及的大部分儀器的實驗操作，這對提高學生的學習興趣，加深對理論課程的理解有重要作用。對于儀器分析的實驗教學，要抓好從學生預習到實驗開展再到實驗報告總結(jié)的每一個過程，從督促學生提高實驗預習質(zhì)量、規(guī)范實驗基本操作與養(yǎng)成良好實驗習慣、認真對待實驗報告等方面入手,提高實驗課程的教學效果，并通過合理的考核來促進學生的學習主動性。

同時，可以將理論與實驗教學有機地結(jié)合起來。比如理論教學中關(guān)于儀器分析方法的應用細節(jié)和數(shù)據(jù)處理的內(nèi)容可以放在實驗教學中完成；而在實驗教學中，對照儀器進行結(jié)構(gòu)的詳細講解，可以補充、完善理論知識，提高學生對儀器分析課程的學習興趣。

5 努力提高教師的業(yè)務水平

儀器分析的研究發(fā)展很快，作為一名合格的儀器分析課程教師,必須要表達清晰、知識淵博、掌握分析化學領(lǐng)域的前沿動向。因此，教師應不斷完善自己的知識結(jié)構(gòu)，掌握足夠的教學內(nèi)容；應經(jīng)常與同行、學生相互交流,探討教學中出現(xiàn)的問題，想方設法提高學生的學習效果；利用業(yè)余時間不斷查閱國內(nèi)外書籍及期刊，把化學、化工、藥物、生化、環(huán)境、石油、食品等領(lǐng)域涉及的儀器分析新動向和新技術(shù)不斷融合進教學內(nèi)容中，使儀器分析課程更加豐富多彩。

以上是筆者在儀器分析課程的教學工作中的一些體會及探索?？傊愫脙x器分析課程的教學不是一朝一夕的事，需要教師綜合運用各種教學方法和教學手段，積極改革，深入研究。

參 考 文 獻

[1] 王琦,張思銳.大學化學,2006,21(2):22

[2] 陳浩,李慶,李勝清,等.大學化學,2006,21(3):20

[3] 張智宏.江蘇工業(yè)學院學報(社會科學版),2006,7(2):78

[4] 張小燕,許豪杰,張粉燕,等.大學化學,2003,18(6):39

[5] 陳旭,雍克嵐.實驗室研究與探索,2009,28(4):118