《儀器分析》實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐

張 玲，吳景梅，郭春燕 （蚌埠學(xué)院應(yīng)用化學(xué)與環(huán)境工程系，安徽 蚌埠233000）

儀器分析技術(shù)以其分析速度快、準(zhǔn)確度和精密度高以及易于實(shí)現(xiàn)分析過程的自動化而備受青睞，在石油、化工、冶金、醫(yī)藥、食品、環(huán)保等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用［1］。作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，《儀器分析》匯集了化學(xué)、物理學(xué)、儀表電子學(xué)、數(shù)學(xué)和計算機(jī)科學(xué)等學(xué)科的最新成就，是一門理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的課程。與其他實(shí)驗(yàn)課程不同，儀器分析實(shí)驗(yàn)具有儀器設(shè)備種類多、分析方法更新速度快等特點(diǎn)［2－3］，如何在有限學(xué)時內(nèi)讓學(xué)生掌握更多的儀器分析實(shí)驗(yàn)技能，是一個亟需解決的問題。為此，筆者結(jié)合教學(xué)實(shí)踐情況，對 《儀器分析》實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革進(jìn)行了探討??蚌埠學(xué)院教育教學(xué)研究項(xiàng)目 （2013gcjy24）。。

1 《儀器分析》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

《儀器分析》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在如下問題：①儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要大量儀器設(shè)備，其中很多都具有價格昂貴、對環(huán)境要求嚴(yán)格、設(shè)備維護(hù)費(fèi)用高等特點(diǎn)，導(dǎo)致個別儀器無法購買，教學(xué)中只能開出部分實(shí)驗(yàn)課程，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)脫節(jié)。②同種大型儀器的數(shù)量一般很少，基本都是一臺，同時受實(shí)驗(yàn)課時的限制，很難保證每個學(xué)生均能上機(jī)操作，從而使得學(xué)生的儀器操作技能不能得到很好鍛煉。③由于分析儀器型號多樣、更新速度快，且不同院校共同采用不同教材，這樣導(dǎo)致教材的針對性欠佳。④實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，導(dǎo)致學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理掌握不充分，其學(xué)習(xí)積極性也不高。

2 《儀器分析》實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革措施

2．1 合理編排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

傳統(tǒng)的儀器分析實(shí)驗(yàn)所設(shè)立的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基本為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，雖然實(shí)驗(yàn)方法成熟，但實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊，不能體現(xiàn)技術(shù)的發(fā)展，且學(xué)生是在實(shí)驗(yàn)儀器運(yùn)行正常、實(shí)驗(yàn)條件確定的情況下被動地 “按方抓藥”，依照實(shí)驗(yàn)步驟一步步機(jī)械地完成，不容易發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中的問題，最終不能達(dá)到提高學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。為了改善上述狀況，可適當(dāng)增加綜合性實(shí)驗(yàn)。例如在傳統(tǒng)的氣相色譜歸一化定量分析實(shí)驗(yàn)中，一般通過給定相對定量校準(zhǔn)因子的方法求樣品含量，導(dǎo)致學(xué)生只是機(jī)械地驗(yàn)證歸一化法定量的理論，內(nèi)容枯燥無味。若將純物質(zhì)對照法定性分析、定量校正因子的測定及歸一化法定量3個實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合起來，可使學(xué)生對整個氣相色譜的定性和定量分析過程進(jìn)行宏觀系統(tǒng)地把握。再如在用分光光度法測定微量鐵的實(shí)驗(yàn)中，通常采取給定顯色條件的辦法讓學(xué)生完成樣品的測定，但對為什么選擇這些顯色條件以及如何對顯色條件進(jìn)行優(yōu)化等問題，學(xué)生卻一無所知。如果將分光光度法測定微量鐵的條件實(shí)驗(yàn)補(bǔ)充進(jìn)去，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容則更加系統(tǒng)完整，這樣既能夠理解該方法的原理，同時又可以了解影響因素及優(yōu)化方法，從而充分鍛煉學(xué)生分析和解決問題的能力。另外，為了激發(fā)學(xué)生的求知欲，增加實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用性，可盡量選擇貼近生活的探索性實(shí)驗(yàn)素材。如 “原子吸收儀測定黃酒中微量銅和鎘”，“牙膏中氟離子含量的測定”等實(shí)驗(yàn)?zāi)芤龑?dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識應(yīng)用到生活和實(shí)踐中。

2．2 調(diào)整實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)方式

《儀器分析》課程的教學(xué)內(nèi)容主要包括色譜分析法、電分析化學(xué)法、光學(xué)分析法3大部分，每一部分的分析方法都有其獨(dú)特的原理和與其相對應(yīng)的儀器，如何正確并熟練地操作各種儀器是進(jìn)行樣品定性和定量分析的關(guān)鍵，因此課前對儀器分析實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)習(xí)顯得格外重要。為此，可以借助計算機(jī)輔助教學(xué)設(shè)備，利用圖片和視頻介紹分析儀器的結(jié)構(gòu)和操作流程，從而使學(xué)生更直觀地了解各種儀器的特點(diǎn)和使用方法，為實(shí)際上機(jī)操作打下良好的基礎(chǔ)。由于很多分析儀器都有配套的工作軟件，可以在實(shí)驗(yàn)課前向?qū)W生演示其操作方法，并讓學(xué)生反復(fù)練習(xí)直至熟練操作為止。通過以上計算機(jī)輔助預(yù)習(xí)方式不僅保證實(shí)驗(yàn)課程快速有效的進(jìn)行，也為更多學(xué)生上機(jī)操作爭取時間，同時又加深學(xué)生對理論知識的理解和記憶，一舉三得。

2．3 采取大循環(huán)教學(xué)模式

由于大型分析儀器價格昂貴，在高校實(shí)驗(yàn)室中通常數(shù)量較少。此外，作為一門交叉學(xué)科，《儀器分析》涉及到化學(xué)、物理、儀表及計算機(jī)等學(xué)科，而且不同分析儀器其結(jié)構(gòu)、原理和操作過程均不相同，若讓一名教師精通所有儀器并順利完成教學(xué)任務(wù)，其難度較大。針對上述問題，可采取分小組、多個教師同時進(jìn)行多個實(shí)驗(yàn)的大循環(huán)教學(xué)模式，這樣既可以提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率，又可以為學(xué)生提供更多動手操作的機(jī)會。

2．4 加強(qiáng)教材建設(shè)

目前，分析儀器種類和型號多樣，操作方法也不盡相同。此外，每個實(shí)驗(yàn)中相關(guān)儀器對實(shí)驗(yàn)條件的設(shè)置、參數(shù)的確定都有特定要求，因此編寫一套針對各種特定儀器的實(shí)驗(yàn)教材十分必要。在教材內(nèi)容編排上，可將全部實(shí)驗(yàn)分為必做實(shí)驗(yàn)和綜合性選做實(shí)驗(yàn)，前者包括色譜分析、電化學(xué)分析和光學(xué)分析等，主要鍛煉學(xué)生操作各種大型儀器的實(shí)際動手能力，后者由師生根據(jù)教學(xué)情況自由選擇，讓學(xué)生在掌握儀器分析原理和設(shè)備基本操作技能的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高對理論和實(shí)踐知識的綜合運(yùn)用能力。

2．5 建立多層次的考核與評價體系

要實(shí)現(xiàn) “工程化”教育教學(xué)改革目標(biāo)，培養(yǎng)應(yīng)用型人才，必須構(gòu)建與其對應(yīng)的考核機(jī)制。針對 《儀器分析》實(shí)驗(yàn)課程，應(yīng)建立既能反映學(xué)生的操作技能、又能反映學(xué)生綜合應(yīng)用能力的考核體系，為此將考核內(nèi)容設(shè)置為4個部分：實(shí)驗(yàn)報告 （占20%）；平時實(shí)驗(yàn)操作 （占40%）；筆試 （占10%）；實(shí)驗(yàn)技能考核 （占30%），其中實(shí)驗(yàn)技能考核可分小組進(jìn)行，題目由學(xué)生提前抽簽決定，通過查閱資料，設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最終提交相關(guān)實(shí)驗(yàn)總結(jié)。該評價體系加大了實(shí)驗(yàn)技能考核比重，旨在培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊意識，能夠很好地考察學(xué)生對各種分析儀器的實(shí)際應(yīng)用能力。

3 結(jié) 語

在高等教育 “工程化”改革的全新視角下，為實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，實(shí)施了相應(yīng)改革措施，提高了分析儀器的使用率，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，很好地培養(yǎng)了學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。今后，要在教學(xué)實(shí)踐中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，大膽創(chuàng)新，最終形成更系統(tǒng)、更科學(xué)的 《儀器分析》實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

［1］徐光憲 ．對分析化學(xué)教學(xué)的兩點(diǎn)初淺看法 ［J］．大學(xué)化學(xué)，2008，23（2）：3－10．

［2］李愛峰 ．儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐 ［J］．大學(xué)化學(xué)，2012，27 （5）：26－28．

［3］董毅 ．實(shí)施工程化教育教學(xué)改革提高應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量 ［J］．應(yīng)用型高校探索，2006，20（1）：1－4．