儀器分析課程教學(xué)改革與探索

張麗華

摘 要 儀器分析是分析化學(xué)的一部分，它是借助于精密的分析儀器，依據(jù)物質(zhì)的物理性質(zhì)或物理化學(xué)性質(zhì)來確定物質(zhì)的化學(xué)組成、含量及結(jié)構(gòu)的分析方法。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、激光技術(shù)等新技術(shù)應(yīng)用于儀器中，經(jīng)典的化學(xué)分析不斷被儀器化。儀器分析的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛，它不僅應(yīng)用于醫(yī)藥、化工、冶金還應(yīng)用于食品、地質(zhì)、環(huán)保、國防等領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞 儀器分析 教學(xué)改革 教學(xué)方法

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Instrumental Analysis Course Teaching Reform and Exploration

ZHANG Lihua

（Chifeng Industry Vocational Technical College， Chifeng， Inner Mongolia 024005）

Abstract Chemical analysis is a part of the instrument， it is by means of sophisticated analytical instruments， according to the physical or physicochemical properties of the substance to determine the chemical composition analysis of the content and structure. As electronic technology， computer technology， laser technology and other new technologies applied to the instrument， classical chemical analysis continue to be instrumented. Instrumental analysis applications are increasingly being used， it is not only used in pharmaceutical， chemical， metallurgical also used in food， geology， environmental protection， national defense and other fields.

Key words instrumental analysis； teaching reform； teaching method

儀器分析課程在教學(xué)過程中存在以下問題：其一，因一些大型精密儀器價(jià)格昂貴，普及較困難。而學(xué)校儀器的數(shù)量又有限，特別是精密貴重儀器，有時(shí)只有一兩臺，由于儀器嬌貴，擔(dān)心學(xué)生使用過程中誤操作而損毀，所以，上課時(shí)學(xué)生只能觀摩或者觀看教師演示，學(xué)生直接動(dòng)手操作機(jī)會(huì)很少。其二，目前職業(yè)學(xué)生文化知識基礎(chǔ)薄弱，而儀器分析所包括的分析方法很繁多，如：電化學(xué)分析法、光學(xué)分析法、光譜分析法、質(zhì)譜分析法、差熱分析法等分析方法。而每一種分析方法根據(jù)被測物參數(shù)和原理的不同又有不同的分析方法，就以光學(xué)分析法為例，又可分為紫外-可見光譜法、紅外光譜法、原子發(fā)射光譜法、原子吸收光譜法、熒光光譜法、核磁共振波譜法，自然，每一種分析儀器的操作過程及應(yīng)用情況也不同。怎樣把繁多而難懂的理論簡單明了化成為儀器分析課教學(xué)的一大難題。其三，通過對食品和化工兩個(gè)不同專業(yè)學(xué)生儀器分析的教學(xué)，筆者發(fā)現(xiàn)儀器分析教材很多，絕大多數(shù)是不分專業(yè)，不論學(xué)生水平而通用的，想選擇適合本專業(yè)本校學(xué)生的的儀器分析教材卻很難。其四，目前儀器分析課程教學(xué)仍然是一種以教師講授為主、課堂學(xué)習(xí)為主、書本內(nèi)容為主教育方式，“教師講得辛苦，學(xué)生聽得疲勞”， 使儀器分析教學(xué)陷入了一種兩難的境地。

針對這些問題，應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)改革。

1 利用多種教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量

對于容易普及而又相對便宜的儀器，學(xué)校要多配置一些，并采用現(xiàn)場教學(xué)，也就是直接把學(xué)生帶到實(shí)驗(yàn)室，對著儀器進(jìn)行講解，邊觀察邊講解，利用直觀教學(xué)的方法來提高教學(xué)質(zhì)量。這樣，在增加學(xué)生感性認(rèn)識的同時(shí)增進(jìn)學(xué)生對儀器工作原理的理解。還要盡可能地用一些報(bào)廢的舊儀器來進(jìn)行結(jié)構(gòu)原理的講解。比如，在講可見分光光度計(jì)時(shí)，就可用報(bào)廢的721型可見分光光度計(jì)，首先讓學(xué)生觀察儀器外部控制按鍵并熟悉其用途和操作方法，再拆開儀器，讓學(xué)生觀察可見分光光度計(jì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和主要部件，教師進(jìn)一步講解每一個(gè)零部件的作用，再讓學(xué)生試著組裝儀器，并畫出儀器的光學(xué)系統(tǒng)簡圖。這樣就會(huì)使學(xué)生對這個(gè)儀器結(jié)構(gòu)和原理充分理解，對內(nèi)部光路印象深刻。像酸度計(jì)、離子計(jì)、旋光儀等常用儀器都可采用類似的教學(xué)方法。

對于價(jià)格昂貴且操作復(fù)雜的大型儀器，本身儀器數(shù)量有限，又擔(dān)心學(xué)生操作過程中損壞，所以往往是教師在課堂上以黑板加粉筆的形式講解結(jié)構(gòu)和原理，有時(shí)用圖片輔助教學(xué)，之后在實(shí)驗(yàn)室里教師操作演示學(xué)生觀摩，學(xué)生自主操作儀器的機(jī)會(huì)是少之又少，也就不能做到熟練操作。筆者認(rèn)為應(yīng)采用現(xiàn)代多媒體教學(xué)手段，將復(fù)雜的方法原理、儀器結(jié)構(gòu)、內(nèi)部構(gòu)造、分析流程、圖譜及數(shù)據(jù)分析等制成圖片、動(dòng)畫或視頻材料，再結(jié)合聲、形、色等，將復(fù)雜難懂的內(nèi)容形象直觀的表現(xiàn)出來，通過多種感覺來刺激學(xué)生的想象力，加深學(xué)生的理解，活躍課堂氣氛，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，提高教學(xué)效果。例如，在講解高效液相色譜時(shí)，先讓學(xué)生觀看圖片熟悉儀器外觀，理解每個(gè)分儀器的作用，然后讓學(xué)生觀看每個(gè)分儀器的剖面圖，理解其工作原理，再將整個(gè)儀器的工作流程制成動(dòng)畫，演示流動(dòng)相流動(dòng)過程。淺顯易懂地描繪了復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和原理，最后用自制的視頻演示所使用的高效液相色譜儀操作過程。多次觀看視頻至學(xué)生能熟練掌握為止，之后讓學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)際動(dòng)手操作，學(xué)生操作起來就容易上手。在儀器數(shù)量有限的條件下，采用分組實(shí)驗(yàn)協(xié)同合作的方式，增加學(xué)生對儀器的操作機(jī)會(huì)，爭取做到人人動(dòng)手多次演練。也可以通過模擬實(shí)驗(yàn)對大型儀器進(jìn)行多次演練，例如通過氣相色譜虛擬實(shí)驗(yàn)室，了解儀器內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理并熟悉操作過程。

2 合理選擇儀器分析教材

首先，儀器分析教學(xué)內(nèi)容最主要的是光譜學(xué)、電化學(xué)和色譜學(xué)三部分內(nèi)容，并應(yīng)該按這一順序來編寫，大部分教材正是采用這一順序編寫的，較為合理。因?yàn)檫@樣做，可以使學(xué)生在懂得光學(xué)分析法和電學(xué)分析法后，更容易接受色譜分析的學(xué)習(xí)，因?yàn)楣庾V檢測器和電化學(xué)檢測器是色譜學(xué)中常用的檢測器，所以在講色譜部分之前應(yīng)該先有光譜學(xué)和電化學(xué)知識的準(zhǔn)備。

其次，選用教材時(shí)要考慮到學(xué)生的專業(yè)情況。不同專業(yè)的學(xué)生儀器分析課程學(xué)習(xí)的要求不同：食品類專業(yè)的學(xué)生，要講求課程內(nèi)容的實(shí)用性，通過儀器分析課程的學(xué)習(xí)讓他們知道在面臨某一項(xiàng)分析任務(wù)時(shí)應(yīng)選用何種儀器，并掌握常任分析儀器的基本操作方法。盡量選擇理論淺顯易懂實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較多的教材，且以光學(xué)分析法和色譜分析法為主而以電化學(xué)分析法為輔的教材。比如詳細(xì)講授紫外、可見、原子分光光度儀、紅外光譜儀，色譜分析中主要講授氣相色譜和液相色譜，離子色譜儀，電化學(xué)分析中只選酸度計(jì)、電位滴定儀等有限的幾個(gè)詳細(xì)講解，其他不做重點(diǎn)講授，再結(jié)合儀器連用內(nèi)容?；ゎ悓I(yè)的學(xué)生，需要對基礎(chǔ)理論、分析原理、儀器構(gòu)造及數(shù)據(jù)處理都必須熟練掌握，選擇教材時(shí)要注重理論知識的介紹，且要以電化學(xué)分析法為主，結(jié)合光學(xué)分析法和色譜分析法等分析技術(shù)。必要時(shí)可以介紹新的分析方法和新的分析技術(shù)給學(xué)生作為知識的擴(kuò)展。

再次，選用教材還要考慮理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的問題?，F(xiàn)在許多儀器分析教材以大篇幅的理論為主，涉及的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容卻很少。對于職業(yè)院校學(xué)生來說，培養(yǎng)的目標(biāo)是培養(yǎng)技能型的實(shí)用人才或操作人才。更應(yīng)該重操作輕理論，這就要求教材選用上既要注重理論課的教學(xué)內(nèi)容更要注重實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)內(nèi)容。

最后，教材選定后，在實(shí)施教學(xué)前，要根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)、學(xué)生知識結(jié)構(gòu)水平和學(xué)校儀器配置情況對教材內(nèi)容進(jìn)行合理的取舍，節(jié)選出與專業(yè)密切相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容。選講部分內(nèi)容、精講重點(diǎn)內(nèi)容、減輕教學(xué)壓力。為了彌補(bǔ)學(xué)校實(shí)驗(yàn)條件的不足，補(bǔ)充教材內(nèi)容，讓學(xué)生接觸到學(xué)科前沿的知識，可以考慮其他辦法傳授給學(xué)生?？沙浞掷镁W(wǎng)絡(luò)信息資源進(jìn)行教學(xué)，通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂，給學(xué)生推薦一些視頻網(wǎng)站，如氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)操作視頻，或者將教學(xué)內(nèi)容錄制成教學(xué)錄像上傳至網(wǎng)絡(luò)以供學(xué)生自學(xué)，再或者，以課下作業(yè)的形式，把需要學(xué)生補(bǔ)充學(xué)習(xí)的內(nèi)容布置下去，讓學(xué)生通過查找參考書或網(wǎng)絡(luò)，在完成作業(yè)任務(wù)的過程中學(xué)會(huì)這部分知識，教師通過檢查批閱，找出學(xué)生自學(xué)過程中的不足或欠缺，課上利用幾分鐘的作業(yè)講評時(shí)間予以補(bǔ)充。

3 加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比重，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手操作能力

詳細(xì)講解重點(diǎn)內(nèi)容，簡單講解次要內(nèi)容，這樣可適當(dāng)減少理論課時(shí)，從而加大實(shí)驗(yàn)課時(shí)內(nèi)容。在學(xué)校條件允許下多購置常用儀器，采用在實(shí)驗(yàn)室中授課的方法，邊講解邊操作來減少常用儀器的實(shí)驗(yàn)課。加大精密分析儀器的實(shí)驗(yàn)課時(shí)，并將學(xué)生合理分組進(jìn)行動(dòng)手操作?？梢宰寣W(xué)生參與教師的科研項(xiàng)目，通過與教師共同完成科研內(nèi)容提高動(dòng)手能力。也可以與企業(yè)和當(dāng)?shù)貦z測機(jī)構(gòu)合作，讓學(xué)生不計(jì)報(bào)酬去頂崗實(shí)習(xí)，增加學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)。

傳統(tǒng)的教學(xué)手段及教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)不能滿足高職學(xué)生對實(shí)踐操作及知識更新的需示，所以有必要進(jìn)行教學(xué)改革的探索，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力。