本科院校儀器分析實驗教學(xué)實踐分析

張 藝 ,朱振華

(伊犁師范學(xué)院應(yīng)用化學(xué)重點實驗室，新疆 伊寧 835000)

本科院校儀器分析實驗教學(xué)實踐分析

張 藝*,朱振華

(伊犁師范學(xué)院應(yīng)用化學(xué)重點實驗室，新疆 伊寧 835000)

結(jié)合儀器分析實驗課中分子熒光法實際教學(xué)經(jīng)驗，針對儀器分析實驗課的特點、主要問題，探討如何提高教學(xué)質(zhì)量、激發(fā)學(xué)生興趣的方法。望能為今后的儀器分析實驗課教學(xué)提供一定參考。

儀器分析實驗課；大型儀器；教學(xué)改革

儀器分析實驗課是我?；瘜W(xué)教育、應(yīng)用化學(xué)、環(huán)境科學(xué)和環(huán)境檢測專業(yè)必開設(shè)的一門實驗課[1-2]。其提高儀器分析實驗課的學(xué)習(xí)，加深了學(xué)生對儀器分析理論課的理解、一定程度上提高的實踐動手能力、使學(xué)生掌握了計算機(jī)軟件處理實驗數(shù)據(jù)的能力(Excel, Origin軟件等)，為將來的本科、碩士、博士畢業(yè)論文及以后工作打下必要的基礎(chǔ)。

然而，相比較于基礎(chǔ)化學(xué)實驗課，儀器分析實驗課開設(shè)時間較短，在我校教學(xué)工作還存在一定程度的問題，如大型儀器數(shù)量較少、缺少專門管理大型儀器的老師或?qū)ｉT管理員技術(shù)不精、學(xué)生較難接受儀器分析實驗課等。因此，對本校儀器分析實驗課教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，以具體的分子熒光光度法教學(xué)為例，對儀器分析實驗課程進(jìn)行改革分析，從而提高儀器實驗課教學(xué)質(zhì)量。

1 我校分子熒光光度法實驗課現(xiàn)狀

本校儀器分析實驗課教材為華中師范大學(xué)、東北師范大學(xué)、陜西師范大學(xué)和北京師范大學(xué)四校合編的《分析化學(xué)實驗》[3]，高等教育出版社出版(第三版)。利用分子熒光光度法原理(低濃度條件下，熒光強(qiáng)度與物質(zhì)的濃度成正比：I=kc)測定奎寧含量。

1.1 實驗課與理論課不同步

實驗課是化學(xué)課程的一部分，其與理論課相輔相成、缺一不可，然而，我校在課程安排時出現(xiàn)理論課與實驗課不能同步，即使將2門課安排在同一學(xué)期，也會出現(xiàn)理論課跟不上實驗課情況，理論課使用的教材為同一系列的《分析化學(xué)》下冊，光學(xué)部分是紫外可見、紅外先于熒光。因此，實驗過程中，學(xué)生無法理解理論部分，更難掌握大型儀器工作原理，實驗課效果不好。而且往往實驗課老師與理論課老師不是同一人，調(diào)節(jié)起來困難更大。

1.2 儀器分析實驗課教學(xué)方式老舊

儀器分析實驗課區(qū)別于基礎(chǔ)化學(xué)實驗課最大一點為要使用大型儀器，而基礎(chǔ)化學(xué)實驗課，在學(xué)生動手操作之前，實驗課老師只是簡單介紹下實驗原理、實驗過程等。但這種教學(xué)方式明顯不適合儀器分析實驗課教學(xué)，大型儀器的構(gòu)造很難通過板書講解清楚。

1.3 實驗課課前準(zhǔn)備工作難度大

一般來說，實驗課教學(xué)前，實驗課老師要與理論課老師、實驗員先進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)，確保實驗課順利[4]。然而儀器分析實驗課，除了上述三位老師之外，還有大型儀器管理員，所以協(xié)調(diào)起來更困難，這都需要實驗課老師課前一周進(jìn)行溝通，了解理論課進(jìn)度、實驗課所需試劑與儀器、詢問大型儀器是否毀壞能否開展實驗等。

1.4 大型儀器維修起來耗時、管理員技術(shù)落后

由于資金有限，一般大型儀器只能購買一臺，如我校分子熒光發(fā)光光度計為美國Perkin Elmer公司LS-55熒光/磷光/發(fā)光分光光度計，且大型儀器占用一定面積的專用實驗室，工程師安裝儀器時，會簡單給儀器管理人員進(jìn)行培訓(xùn)如儀器的操作方法、注意事項等，但沒有培訓(xùn)儀器的維修。然而，大型儀器使用一段時間后，難免會出現(xiàn)故障，遇到這樣的情況，儀器管理員就束手無策了，只能通知工程師過來維修，但這個過程相當(dāng)耗時，管理員要上報實驗室主任→同意后，院系領(lǐng)導(dǎo)簽字→再上報固定資產(chǎn)管理處，等待審批→同時上報教務(wù)處，等待審批→聯(lián)系購買儀器的公司，安排工程師上門維修，等工程師上門維修時，已經(jīng)過去一個學(xué)期了，在此期間，此大型儀器相關(guān)實驗課及科研工作均要停止，造成嚴(yán)重后果。

1.5 學(xué)生不重視實驗課、自學(xué)動手能力較差

我校為師范類二本民族院校，相比較于工科、綜合型大學(xué)，本校學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力不高，表現(xiàn)在實驗課上敷衍了事，不認(rèn)真聽課、不仔細(xì)觀察實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)處理馬虎、不愿意思考問題，做完了事。尤其是儀器分析實驗課，大型儀器數(shù)量少，更是得過且過。由于儀器分析實驗數(shù)據(jù)要用特殊的計算機(jī)軟件處理，這部分內(nèi)容要實驗課老師事前將下載的軟件拷貝給學(xué)生，并且要進(jìn)行演示操作，即使如此，學(xué)生交上來的實驗報告冊數(shù)據(jù)處理得還是一塌糊涂。現(xiàn)在的學(xué)生很少有自愿學(xué)習(xí)的，已經(jīng)很嚴(yán)重了。

2 以分子熒光光度法實驗探討實踐教學(xué)改革

奎寧在酸性條件下，有兩個激發(fā)波長(250nm，350nm)，在450nm處有發(fā)射峰。學(xué)生首先配制不同濃度的奎寧標(biāo)準(zhǔn)溶液，選擇中間濃度的某一溶液，儀器調(diào)節(jié)合適的激發(fā)狹縫和發(fā)射狹縫，在200nm～400nm范圍內(nèi)掃描激發(fā)光譜，在400nm～600nm范圍內(nèi)掃描發(fā)射光譜。利用標(biāo)準(zhǔn)曲線法測定奎寧含量，設(shè)激發(fā)譜為350nm(250nm)，450nm為發(fā)射光譜，測量系列濃度溶液的熒光強(qiáng)度，并用計算機(jī)軟件做出標(biāo)準(zhǔn)曲線。最后測定未知濃度溶液的熒光強(qiáng)度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線一元線性方程計算出濃度，或從軟件中直接讀取。針對以上實驗內(nèi)容及上述問題進(jìn)行分析探討。

2.1 課前準(zhǔn)備

若理論課與實驗課不同步，實驗課老師應(yīng)將學(xué)生集中起來，把對應(yīng)的理論部分的內(nèi)容詳細(xì)地講解清楚。以往實驗課所用一定濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液均為實驗員老師課前準(zhǔn)備的，不妨這部分工作讓學(xué)生參與進(jìn)來，學(xué)生不僅可以進(jìn)一步練習(xí)移液管、燒杯溶解固體、容量瓶定容等操作，也是一種課前預(yù)習(xí)手段。而不是簡單的抄寫實驗書本內(nèi)容，如此效果很好。其次，實驗課老師應(yīng)事先聯(lián)系分子熒光分光光度計管理員老師，雖說，大型儀器的操作由專門管理員進(jìn)行，但管理員不清楚實驗課的內(nèi)容，無法針對性的進(jìn)行講解，所以實驗課老師也應(yīng)該學(xué)習(xí)所需大型儀器的操作，將原理和儀器構(gòu)造結(jié)合起來進(jìn)行講解。儀器分析實驗課的準(zhǔn)備工作要比基礎(chǔ)化學(xué)實驗課繁雜的多。適當(dāng)開設(shè)儀器分析實驗開放課，增加學(xué)生使用儀器次數(shù)，提高儀器使用率。建議院校定時送儀器操作人員出去培訓(xùn)，并且精簡毀壞儀器的維修流程，一切為儀器分析實驗課的順利開展做好準(zhǔn)備。

2.2 儀器分析實驗課授課方式

儀器分析實驗課要求掌握大型儀器工作原理，這部分內(nèi)容利用簡單的板書講解很難達(dá)到效果。引入多媒體授課，以動畫方式展現(xiàn)儀器的構(gòu)造、操作步驟等，形象生動進(jìn)行教學(xué)，提高學(xué)生實驗課興趣[5]。如Perkin Elmer LS-55熒光/磷光/發(fā)光分光光度計，在網(wǎng)上搜索相關(guān)材料，其構(gòu)造為光源→單色器→樣品池→檢測器，儀器分析實驗課在授課的時候，學(xué)生圍在一起觀看儀器的操作步驟，難免后面的學(xué)生看不到、聽不到，影響教學(xué)效果，也可以采用多媒體課件展示。

2.3 合理分配實驗組數(shù)[6]

《儀器分析實驗》為36課時，一般開展8個實驗，一個班級學(xué)生30人，大型儀器數(shù)量較少，一般只有一臺，開展起來較困難。我校儀器分析實驗課一般同時開2～4個實驗，課前將理論部分、注意事項等采用多媒體形式講解，4～6人為一組，做完后交換實驗，既節(jié)省時間，也能保證每個學(xué)生都能自己動手操作大型儀器。

2.4 實驗課教學(xué)與科研相結(jié)合

高校儀器分析實驗課一般參考教科書進(jìn)行實驗課教學(xué)，實驗課程幾年不變。高校老師不僅要承擔(dān)教學(xué)任務(wù)也都有自己的科研領(lǐng)域，科學(xué)研究的過程中會涉及到大型儀器的使用，因此這個老師對相應(yīng)的儀器比較熟悉，而且研究內(nèi)容比較新穎。相比較傳統(tǒng)的教學(xué)模式，采用導(dǎo)師制教學(xué)，更能吸引學(xué)生的興趣，提高儀器分析實驗課的教學(xué)效果。

2.5 豐富考核手段

學(xué)生的實驗效果反應(yīng)了實驗課成績，但只用實驗報告冊的成績進(jìn)行考核很明顯不全面。將考核范圍擴(kuò)大為實驗課的前期準(zhǔn)備、大型儀器的操作、數(shù)據(jù)的后期處理(Excel，origin軟件的使用)、思考題等，并按一定比例算分，我校儀器分析實驗課比例為：實驗報告冊分：操作分：考試分=35:35:30比例。如此可以較全面的考察實驗課前后效果。

3 結(jié)語

以分子熒光光譜法實驗為例，分析了儀器分析實驗課存在的常見問題、探討了解決問題的方法，以提高儀器分析實驗課教學(xué)質(zhì)量。引導(dǎo)學(xué)生愛好實驗，并能通過實驗解決現(xiàn)實問題，培養(yǎng)新世紀(jì)需要的復(fù)合型人才，給兄弟院校提供一些參考意見。

[1] 李紅亮, 韓寶瑜, 高永生, 等. 《儀器分析》實驗課程的教學(xué)與實踐[J].教育教學(xué)論壇,2012(9):233-235.

[2] 翁艷英. 儀器分析實驗中HPLC的教學(xué)分析[J]. 廣東化工, 2014, 41(21):280-281.

[3] 華中師范大學(xué), 東北師范大學(xué), 陜西師范大學(xué), 等. 分析化學(xué)實驗[M]. 第3版. 北京:高等教育出版社, 2001.

[4] 俞 嵐. 如何通過改進(jìn)細(xì)節(jié)提高儀器分析實驗教學(xué)水平[J]. 化工管理, 2014,(8) :45-46.

[5] 毛新宇, 王志軍. 實驗課研討式教學(xué)實際問題探討-已北京大學(xué)電子線路實驗課為例[J]. 實驗技術(shù)與管理, 2015, 32(2):32--35.

[6] 李蓮花, 王正平, 吳 莉，等. 協(xié)作式實驗教習(xí)模式在儀器分析實驗中的探索推廣-以氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用實驗為例[J].大學(xué)化學(xué), 2013, 28)(5):15--18.

(本文文獻(xiàn)格式：張 藝 ,朱振華.本科院校儀器分析實驗教學(xué)實踐分析[J].山東化工，2016，45(04)：100-101.)

Study of Experimental Teaching of Instrumental Analysis in Undergraduate Colleges

Zhang Yi*,Zhu Zhenhua

(Key Laboratory of Applied Chemistry, Yi Li Normal University, Yining , Xinjiang 835000,China)

Combined with the practical teaching experience of the molecular fluorescence method in the experimental course. Aiming at the characteristics and main problems of the instrument analysis experiment , How to improve the teaching quality and to stimulate students' interest were discussed, It hoped that it can provide a reference for the instrument analysis experiment teaching in the future.

instrumental analysis experiment; large instrument; teaching reform

2016-01-11

伊犁師范學(xué)院教改課題(JGYB201535)

張 藝(1985—)，女，漢族，安徽靈璧，實驗師，碩士，從事發(fā)光材料研究。

G652

A

1008-021X(2016)04-0100-02