環(huán)境工程專業(yè)“儀器分析”實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀及改革探討

摘要：“儀器分析”是河南理工大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，其實(shí)驗(yàn)課是加深和掌握理論知識(shí)的重要環(huán)節(jié)。剖析了“儀器分析”實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，通過(guò)采取增加實(shí)驗(yàn)課時(shí)、實(shí)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)制度、合理安排實(shí)驗(yàn)組織形式、豐富教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)形式等措施進(jìn)行了教學(xué)改革的初步探討。實(shí)踐表明，改革后的教學(xué)體系有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和實(shí)際動(dòng)手能力，教學(xué)效果明顯提高。

關(guān)鍵詞：環(huán)境工程；儀器分析；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

作者簡(jiǎn)介：武俐（1978-），女，湖北孝感人，河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，講師；邰超（1978-），男，河南南陽(yáng)人，河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，副教授。（河南焦作454000）

基金項(xiàng)目：本文系河南省高校青年骨干教師基金資助項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2010GGJS-051）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642.423#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文章編號(hào)：1007-0079（2012）13-0108-02

“儀器分析”是環(huán)境工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。它的內(nèi)容涉及物理學(xué)、化學(xué)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、激光技術(shù)等知識(shí)，是一門綜合性的課程，因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中對(duì)相關(guān)知識(shí)感到抽象、難以理解和掌握。然而，“儀器分析”實(shí)驗(yàn)課是學(xué)生對(duì)儀器結(jié)構(gòu)、工作原理、操作方法和適用范圍加深了解和掌握的重要環(huán)節(jié)，其效果直接關(guān)系到該門課程的教學(xué)效果。因此，如何提高實(shí)驗(yàn)課程的質(zhì)量備受關(guān)注。近年來(lái)，對(duì)“儀器分析”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)踐方面的報(bào)道不少。[1-3]筆者根據(jù)自身的教學(xué)經(jīng)歷，指出河南理工大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，并就其教學(xué)體系改革進(jìn)行了初步探討。

一、“儀器分析”實(shí)驗(yàn)課程存在的問(wèn)題

1.課時(shí)設(shè)置不合理

“儀器分析”學(xué)習(xí)的難點(diǎn)在于學(xué)生對(duì)儀器設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原理感到抽象，難以理解。實(shí)踐證明，實(shí)驗(yàn)課程對(duì)儀器設(shè)備的感性認(rèn)識(shí)起著至關(guān)重要的作用。在實(shí)驗(yàn)室里教師面對(duì)儀器講內(nèi)部構(gòu)造與原理，并通過(guò)演示和學(xué)生動(dòng)手操作，會(huì)加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解與掌握且學(xué)習(xí)效果明顯。但河南理工大學(xué)在該課程的學(xué)時(shí)設(shè)置中，理論教學(xué)所占比重較大，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)有限，學(xué)生很難在較短的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)內(nèi)掌握儀器的重點(diǎn)內(nèi)容，這種課程的設(shè)置方式不利于發(fā)揮實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)。

2.實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)薄弱

實(shí)驗(yàn)課是以理論知識(shí)為基礎(chǔ)，是掌握和提高理論知識(shí)的重要環(huán)節(jié)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前做好預(yù)習(xí)是提高實(shí)驗(yàn)效果的必要途徑。在實(shí)驗(yàn)前要對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、所用試劑、方法步驟、數(shù)據(jù)分析與處理手段、注意事項(xiàng)等內(nèi)容進(jìn)行全面了解，只有這樣學(xué)生才能加深對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解和掌握，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中游刃有余。但實(shí)際過(guò)程中，由于大型儀器精密貴重，學(xué)生接觸的機(jī)會(huì)較少，因此，學(xué)生對(duì)這些儀器都很陌生，在沒(méi)有見(jiàn)到儀器之前，即使通過(guò)理論的學(xué)習(xí)，也很難想象，甚至難以理解其結(jié)構(gòu)與特征。即便通過(guò)簡(jiǎn)單的預(yù)習(xí)，也對(duì)一些復(fù)雜的儀器琢磨不透，因此，學(xué)生往往對(duì)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)過(guò)程抱著應(yīng)付心理，重視程度不夠。

3.實(shí)驗(yàn)組織形式不當(dāng)

“儀器分析”實(shí)驗(yàn)課涉及到的設(shè)備均為貴重的大型儀器，并受到儀器數(shù)量的限制，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中往往將2個(gè)班60個(gè)學(xué)生分為4組，15個(gè)人一組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，容易造成小組里動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生主動(dòng)操作，而多數(shù)學(xué)生只是觀摩實(shí)驗(yàn)過(guò)程，未親自動(dòng)手參與實(shí)驗(yàn)的具體操作。在這種傳統(tǒng)的模式下，不能保證學(xué)生人人動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，限制了學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力的鍛煉，抑制了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性。

4.實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式單一

多數(shù)教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)采取先講解實(shí)驗(yàn)題目、所需儀器、試劑等內(nèi)容，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)示范，然后讓學(xué)生進(jìn)行操作的模式。由于“儀器分析”實(shí)驗(yàn)使用的儀器設(shè)備多數(shù)為貴重、精密的大型儀器，因此，教師擔(dān)心學(xué)生在實(shí)際的操作過(guò)程中由于誤操作而造成儀器的損毀，而將實(shí)驗(yàn)操作步驟講解得過(guò)于詳細(xì)，使學(xué)生機(jī)械、被動(dòng)地完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在這種教學(xué)模式下，不利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，同時(shí)也將抑制學(xué)生的積極性，使實(shí)驗(yàn)質(zhì)量大打折扣。

5.實(shí)驗(yàn)形式亟待豐富

在儀器價(jià)格昂貴和數(shù)量有限的情況下，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中通常采用傳統(tǒng)的驗(yàn)證性“告訴—驗(yàn)證—應(yīng)用”的教學(xué)模式，通過(guò)教師演示后學(xué)生再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生只是“照方抓藥”，按照設(shè)定好的流程來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，依賴性和固定性強(qiáng)，缺乏積極思考和分析問(wèn)題的機(jī)會(huì)，使學(xué)生處于一種被動(dòng)接受知識(shí)的狀態(tài)，不利于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和熱情，并且不利于其創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

二、“儀器分析”實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革探討

1.增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)

合理增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)，突出實(shí)驗(yàn)教學(xué)在該課程中的地位。實(shí)踐證明，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是讓學(xué)生親自動(dòng)手、手腦并用、獨(dú)立進(jìn)行儀器操作、將理論知識(shí)與實(shí)踐能力相結(jié)合的過(guò)程，既是對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解、加深與鞏固又是對(duì)技能技巧的訓(xùn)練和培養(yǎng)。目前，“儀器分析”課程為48學(xué)時(shí)，其中實(shí)驗(yàn)教學(xué)僅為8學(xué)時(shí)，學(xué)生很難通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)提高對(duì)儀器設(shè)備的感性認(rèn)識(shí)，難以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)事半功倍的效果。因此，適當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)，為學(xué)生創(chuàng)造更多接觸和操作儀器的機(jī)會(huì)，可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)枯燥難懂的基本原理、基本知識(shí)的理解和掌握，有利于提高教學(xué)效果。

2.加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)制度

實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)效果直接關(guān)系到整個(gè)實(shí)驗(yàn)質(zhì)量的好壞，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)情況的檢查是確保實(shí)驗(yàn)效果的有效方法，這就要求每個(gè)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)前進(jìn)行必要的預(yù)習(xí)，要了解實(shí)驗(yàn)題目、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、所用試劑和儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)步驟，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析方法和實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)做到心中有數(shù)，以確保實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。

加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)可采取以下形式：一是通過(guò)學(xué)生撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告、教師檢查報(bào)告內(nèi)容的方式來(lái)考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的程度。這就要求教師在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)前批改報(bào)告，對(duì)預(yù)習(xí)報(bào)告合格的學(xué)生可以進(jìn)入實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，不合格的學(xué)生則重新預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，直到報(bào)告內(nèi)容合格后，方可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。二是在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)過(guò)程中，采取啟發(fā)式提問(wèn)的方式，了解學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、步驟、注意事項(xiàng)等內(nèi)容的了解情況，掌握學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的預(yù)習(xí)程度，這樣做既活躍了課堂氣氛又培養(yǎng)了學(xué)生分析問(wèn)題、思考問(wèn)題的能力。三是利用現(xiàn)代教育技術(shù)手段，將枯燥、難以理解的內(nèi)容（如實(shí)驗(yàn)過(guò)程中涉及到的儀器構(gòu)造、原理等）做成仿真動(dòng)畫(huà)提供給學(xué)生，使這些內(nèi)容變得直觀和形象化，以拓寬學(xué)生的視野，增加學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，并對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有一個(gè)準(zhǔn)確的認(rèn)知。

3.合理安排實(shí)驗(yàn)組織形式

目前，儀器分析實(shí)驗(yàn)共涉及4個(gè)內(nèi)容，15個(gè)人一組，這樣不能保證每個(gè)學(xué)生親自操作儀器，不利于學(xué)生掌握儀器設(shè)備的操作流程，也不利于學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)與提高。針對(duì)這種情況，筆者認(rèn)為應(yīng)該從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改革：一是增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，為學(xué)生提供10個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，2～3個(gè)人一組，并且采取大循環(huán)的方式，保證每個(gè)學(xué)生都能參與實(shí)驗(yàn)的各個(gè)步驟，以提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。二是加大實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放力度，為學(xué)生提供更多的接觸大型儀器設(shè)備的機(jī)會(huì)，從而提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力。讓學(xué)生根據(jù)自己業(yè)余時(shí)間的情況，選擇感興趣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可以選擇創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)題目，也可以自擬實(shí)驗(yàn)題目，從而充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性思維，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，提高學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力和科學(xué)研究的能力。

4.豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，不利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的能動(dòng)性。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，采用提問(wèn)式、啟發(fā)式、互動(dòng)式等靈活多樣的教學(xué)方式，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，積極尋找解決答案的求知欲望；有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性，啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力；有利于改變學(xué)生被動(dòng)聽(tīng)講的消極性，發(fā)揮其學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，使學(xué)生通過(guò)自己的積極思考領(lǐng)會(huì)所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和創(chuàng)新精神，從而促進(jìn)其創(chuàng)造性思維的發(fā)展。

例如在“離子色譜法測(cè)定自來(lái)水中氯離子含量”的實(shí)驗(yàn)中，讓學(xué)生帶著問(wèn)題思考工作曲線的測(cè)定順序。為何在做工作曲線時(shí)測(cè)定溶液的濃度要從低濃度到高濃度？如果測(cè)量進(jìn)樣濃度時(shí)從高到低，會(huì)對(duì)工作曲線有何影響？引導(dǎo)學(xué)生分析和思考兩種測(cè)定順序的差異，對(duì)照實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出正確的測(cè)定工作曲線的方法，使學(xué)生在交流的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，掌握工作曲線的測(cè)定方法，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力。

5.實(shí)驗(yàn)形式多樣化

以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容偏重于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程學(xué)生很難主動(dòng)去思考問(wèn)題，不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，必須改變傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)方式，開(kāi)出一些內(nèi)容新穎、趣味性和實(shí)用性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)，增加綜合性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)、開(kāi)放實(shí)驗(yàn)，甚至可以讓學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn)，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，從而增加學(xué)生的科研興趣，提高學(xué)生的能動(dòng)性，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)思考，以提高教學(xué)的質(zhì)量。

綜合性實(shí)驗(yàn)有利于學(xué)生糅合相關(guān)知識(shí)并掌握綜合技能。例如，在“熒光光度法測(cè)定維生素D含量”的綜合性實(shí)驗(yàn)中，使學(xué)生掌握生物樣品溶液和維生素D標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置方法，學(xué)會(huì)用直接比較法測(cè)定樣品中維生素D的含量，既鞏固了理論課的知識(shí)又開(kāi)闊了學(xué)生的視野，將理論與生活實(shí)際相結(jié)合，對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力、科研能力起到了積極的促進(jìn)作用。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)有利于學(xué)生了解和掌握最新的分析技術(shù)與方法，增強(qiáng)學(xué)生的好奇心，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維模式。學(xué)生自擬實(shí)驗(yàn)題目，要求學(xué)生從查閱文獻(xiàn)、確定所用試劑與儀器、擬訂實(shí)驗(yàn)方法和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容到完成實(shí)驗(yàn)，整個(gè)過(guò)程均由學(xué)生獨(dú)立完成，這樣，既發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，又促進(jìn)了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用，培養(yǎng)了學(xué)生的科研素養(yǎng)。

三、結(jié)語(yǔ)

儀器分析實(shí)驗(yàn)是“儀器分析”課程中重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，其教學(xué)的改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)。本文對(duì)河南理工大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)該實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀及改革方向進(jìn)行了一些初步的探討，通過(guò)增加實(shí)驗(yàn)課時(shí)、實(shí)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)制度、合理安排實(shí)驗(yàn)組織形式，采取提問(wèn)式、啟發(fā)式、互動(dòng)式等教學(xué)方式，增加綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)形式等方法，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)其主動(dòng)能動(dòng)性，培養(yǎng)了其創(chuàng)新思維能力和實(shí)際動(dòng)手能力，推動(dòng)了復(fù)合型人才的培養(yǎng)，大大提高了教學(xué)效果。

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（責(zé)任編輯：王祝萍）