儀器分析課程教學(xué)改進(jìn)的建議*

蔣林玲

(長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州 434023)

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儀器分析課程教學(xué)改進(jìn)的建議*

蔣林玲

(長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州 434023)

《儀器分析》作為與化學(xué)相關(guān)各專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程隨著物理學(xué)、電子學(xué)、計算機(jī)科學(xué)的飛速發(fā)展在與時俱進(jìn)，因此課程建設(shè)勢在必行。本文概述了高校《儀器分析》課程的普遍教學(xué)模式與實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，分析了該課程的具有理論抽象、內(nèi)容廣泛、更新速度快等特點(diǎn)，并從不同層面剖析了教學(xué)中存在的問題，從激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，實(shí)施實(shí)驗(yàn)室預(yù)約制度等方面分析，繼而提出和探討了教學(xué)中的一些適宜新方法和途徑，以期改善教學(xué)效果，提升教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

儀器分析；教學(xué)模式；教學(xué)質(zhì)量

大學(xué)人才培養(yǎng)模式的轉(zhuǎn)變和學(xué)科技術(shù)的發(fā)展，讓許多大學(xué)在培養(yǎng)人才時越來越重視學(xué)生實(shí)踐動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[1]?！秲x器分析》課程在理工科和醫(yī)藥類高等院校的教學(xué)設(shè)置中是一門具有實(shí)踐性的重要基礎(chǔ)和專業(yè)課程?！秲x器分析》課程是研究運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)技術(shù)來分離識別與測定物質(zhì)的組成、種類、成分含量及化學(xué)形態(tài)的學(xué)科。教學(xué)中涉及到光學(xué)分析、電化學(xué)分析、色譜分離等分離分析技術(shù)，匯集了化學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)、電子學(xué)、計算機(jī)科學(xué)等多學(xué)科的知識和最新成果；且各種儀器分析方法具有相對獨(dú)立的原理和理論基礎(chǔ)，各章節(jié)之間內(nèi)容聯(lián)系較少，因而課程體系十分龐雜。絕大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程時并未見過這些真正的大型儀器，有很多甚至連名字都沒聽過，因此在學(xué)習(xí)起來會有相當(dāng)?shù)睦щy。如何合理安排《儀器分析》課程的教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生打下堅(jiān)實(shí)的學(xué)科基礎(chǔ)，成為教師教學(xué)的一個重要目的。下面筆者通過多年授課中的一些經(jīng)驗(yàn)對課程的教學(xué)提出一些改進(jìn)的方法。

1 《儀器分析》課程體系的構(gòu)建

《儀器分析》課程有別于其它的化學(xué)理論課程，它是化學(xué)、物理、電子等多門學(xué)科交叉滲透，相互關(guān)聯(lián)的綜合性學(xué)科，具有發(fā)展性和前沿性的特點(diǎn)，同時具有理論深、實(shí)踐強(qiáng)、更新快的特點(diǎn)，課程體系中包含理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩部分組成。

在化學(xué)化工類學(xué)科專業(yè)中，《儀器分析》理論教學(xué)部分通常包括電化學(xué)、色譜分析、光化學(xué)分析等幾個部分，在教學(xué)內(nèi)容上由于各個高校實(shí)驗(yàn)儀器資源的區(qū)別，可能會涉及到氣相色譜、液相色譜、紅外、紫外、極譜伏安分析、原子吸收光譜、原子發(fā)射光譜等。但無論哪所高校，在課程內(nèi)容上一定會保障學(xué)生掌握主要的、常用的分析儀器的原理、方法、性能、操作、應(yīng)用等基本知識。但由于學(xué)時的原因，肯定不能面面俱到，只能對相關(guān)重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行講授，使之與該門課的實(shí)驗(yàn)課程體系形成互補(bǔ)。

《儀器分析》實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分是配合理論教學(xué)課程[2,3]，通過對相關(guān)大型儀器的講解和使用，進(jìn)一步深入了解各類分析儀器的組成、原理和相關(guān)概念，并學(xué)會相關(guān)的儀器操作方法及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，了解儀器的應(yīng)用范圍?！秲x器分析》實(shí)驗(yàn)的種類繁多，通常各個高校會根據(jù)自身資源選擇開設(shè)實(shí)驗(yàn)的個數(shù)和類型。通過儀器分析實(shí)驗(yàn)課程達(dá)到鞏固所學(xué)理論知識，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力及良好的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，為學(xué)生繼續(xù)從事相關(guān)高層次科學(xué)研究工作奠定良好的基礎(chǔ)。

2 存在的問題

多年來的教學(xué)工作，筆者發(fā)現(xiàn)，在《儀器分析》理論課程教學(xué)中存在一些問題，使得部分學(xué)生在學(xué)習(xí)時對該課程不感興趣，沒有意識到儀器分析對今后從事化學(xué)工作和化學(xué)相關(guān)工作的重要性，以及對畢業(yè)論文和科研工作的重要性。在《儀器分析》實(shí)驗(yàn)課上，同樣也存在著部分學(xué)生走馬觀花，做完實(shí)驗(yàn)就走，做了等于沒做等一系列問題。下面就這些問題進(jìn)行一一闡述。

2.1 理論課程內(nèi)容多，課時少

《儀器分析》課程包括的分析方法眾多，內(nèi)容非常繁雜，各種儀器的知識中都可能涉及到物理學(xué)、電子學(xué)、計算機(jī)科學(xué)等其它學(xué)科的最新成果。例如原子吸收光譜、原子發(fā)射光譜、色譜、極譜等分析方法，雖然這些方法的名稱只有微小的差別，但儀器的工作原理、使用方法、應(yīng)用卻完全不同，都需要教師講解清楚，這些都需要用一定的課時來完成。高?！秲x器分析》課程所給學(xué)時量一般僅有24學(xué)時或36學(xué)時，要在這么短時間讓學(xué)生接受這些儀器分析方法，對于從未接觸過大型儀器的學(xué)生來講要完全理解教師所講內(nèi)容肯定是有一定難度的。

2.2 教材內(nèi)容更新落后

隨著各行業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，分析儀器的發(fā)展也是日新月異，儀器的更新周期也越來越短，目前《儀器分析》教材更新的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上儀器更新的速度。所以教師在選材和講解上需要花更多的時間和精力進(jìn)行篩選，選出更適合學(xué)生的課堂內(nèi)容進(jìn)行講授，真正做到因材施教。

2.3 儀器設(shè)備與學(xué)生數(shù)量的比例問題

在《儀器分析》實(shí)驗(yàn)課程中也存在著非常突出的問題就是儀器設(shè)備與學(xué)生之間的問題[4]。一方面，多數(shù)高校儀器分析實(shí)驗(yàn)中都不同程度存在著儀器設(shè)備數(shù)量不足、儀器更新速度太慢、維修經(jīng)費(fèi)不足、維修不及時等問題。另一方面，每次做實(shí)驗(yàn)的學(xué)生人數(shù)相對儀器數(shù)量來講是過多的。由于一般的大型儀器價格都比較昂貴，因此每所學(xué)校在儀器購置數(shù)量上不會太多。一般高校中，《儀器分析》實(shí)驗(yàn)課通常是少則3～4個學(xué)生一起使用一臺儀器完成同一個實(shí)驗(yàn)，多則可能7～8個學(xué)生共用一臺儀器。在這種情況下，學(xué)生獨(dú)立使用和操作儀器的時間相對于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)要少很多，更有不少同學(xué)會出現(xiàn)“打醬油”的情況，結(jié)果是做沒做實(shí)驗(yàn)都一樣。

2.4 對實(shí)驗(yàn)課的認(rèn)識程度不深

由于上述種種情況的影響，加之大學(xué)生在本科生階段沒有什么科研任務(wù)，需要獨(dú)立完成的研究任務(wù)幾乎為零，因此，不少學(xué)生認(rèn)為這些儀器分析實(shí)驗(yàn)根本沒什么用處，從根本上放棄了對實(shí)驗(yàn)的興趣。實(shí)驗(yàn)課前不預(yù)習(xí)，老師講時不仔細(xì)聽講，實(shí)驗(yàn)時草草完成實(shí)驗(yàn)，有的則連實(shí)驗(yàn)都沒有自己動手做過，基本做不到對各種儀器的了解、熟悉和掌握。

3 教學(xué)中的幾點(diǎn)建議

3.1 激發(fā)興趣，增強(qiáng)自學(xué)能力

教學(xué)內(nèi)容多與課時少的問題是多數(shù)高校《儀器分析》課程客觀存在的矛盾，通過單純的想增加課時來解決這一問題可能性不大。激發(fā)學(xué)生興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率應(yīng)該是可行的。目前很多學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)常是被動的，教師講什么就聽什么，沒有經(jīng)過腦子想，學(xué)習(xí)效率低。多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在講每一種大型儀器時可以先講出一些生動的例子，一下抓住學(xué)生想學(xué)習(xí)這個東西的愿望。例如，在講紅外與核磁共振章節(jié)時，我首先給同學(xué)們講解反恐的一些檢查手段，同時結(jié)合自己的科研課題中制備熒光傳感薄膜的材料就可以用于反恐檢測,而這些材料的表征其實(shí)就依賴于紅外、紫外、核磁等這些很常見的手段。這樣學(xué)生一下子覺得這些儀器好像也沒有看起來那么“高大上”，反而會有一種覺得它們還是很接地氣的，起到事半功倍的效果。

3.2 增加課堂討論教學(xué)，啟發(fā)思路

在理論教學(xué)中大部分教師都是在課堂上采取滿堂灌的方式將知識點(diǎn)告知學(xué)生，雖然這樣能按計劃按時地將教學(xué)任務(wù)完成，但往往收到的效果并不理想。學(xué)生課下不及時看筆記和書本，很快就會將老師所講的內(nèi)容忘記。適當(dāng)采用啟發(fā)式、討論式的教學(xué)模式能將教師由“填鴨人”變?yōu)閷W(xué)生的指導(dǎo)者，將學(xué)生那入學(xué)習(xí)的主體，變被動參與為主動參與。例如，在講授色譜理論基礎(chǔ)時，影響物質(zhì)在色譜柱中的滯留行為，固定相、流動相、溫度等各種因素的變化到底怎樣影響物質(zhì)，讓學(xué)生參與分析，讓學(xué)生將他們對知識的理解講出來，教師來傾聽，不僅可以及時糾正學(xué)生愛犯的錯誤，也讓學(xué)生對知識點(diǎn)的記憶更深刻了。

3.3 實(shí)驗(yàn)預(yù)約制度的實(shí)施

在我國影響儀器分析實(shí)驗(yàn)課程質(zhì)量的一個重要原因也是課時不足。在西方國家如美國，一個實(shí)驗(yàn)為8學(xué)時[5]，而我國僅有3～4學(xué)時，因此實(shí)驗(yàn)前處理及數(shù)據(jù)后處理很多被剝離。加之儀器少，學(xué)生人數(shù)多，學(xué)生根本不可能真正體會到實(shí)驗(yàn)開設(shè)的目的性。因此，允許延長實(shí)驗(yàn)室開放時間尤為重要。在儀器分析實(shí)驗(yàn)室建立一個實(shí)驗(yàn)預(yù)約平臺，學(xué)生在聽完教師講解之后，可以根據(jù)自己的時間安排預(yù)約一個時間段完成整個實(shí)驗(yàn)。在時間充裕的情況下，學(xué)生可以反復(fù)不斷地摸索儀器，達(dá)到對儀器真正的認(rèn)識。

3.4 操作視頻上傳得分制

建立預(yù)約實(shí)驗(yàn)制度后，另一個好處是能公正地給出學(xué)生一個實(shí)驗(yàn)的分?jǐn)?shù)。常規(guī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件中，三四個、五六個人在一個實(shí)驗(yàn)小組做實(shí)驗(yàn)，教師很難分清誰做的好，誰做的差，給分也只能憑印象，很難做到真正公平。預(yù)約制的實(shí)施，每個同學(xué)都將獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，那么教師講如何知道學(xué)生實(shí)驗(yàn)的過程及結(jié)果呢？學(xué)生可以將自己實(shí)驗(yàn)的視頻及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)上傳給教師，教師通過視頻及每個人的數(shù)據(jù)結(jié)果給出一個相對公平的分?jǐn)?shù)。

4 結(jié) 語

改善教學(xué)質(zhì)量，優(yōu)化教學(xué)結(jié)構(gòu)，應(yīng)從本校本單位的實(shí)際軟硬件條件出發(fā)，從教學(xué)管理入手，將教學(xué)和科研有機(jī)結(jié)合在一起，使學(xué)生在科研中發(fā)現(xiàn)問題，從發(fā)現(xiàn)的問題促進(jìn)新一輪的學(xué)習(xí)。只有不斷更新觀念，完善《儀器分析》課程的教學(xué)體系和考核方法，才能不斷提升教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

[1] 李滿秀,趙二勞,張海容,等.儀器分析研究型開放實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新與實(shí)踐[J].大學(xué)化學(xué),2007,12(6): 28-30.

[2] 范潤珍.大學(xué)儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式探析[J].廣州化工, 2015,43(4):181-183.

[3] 張坤,徐靜,尹洪宗,等.提高儀器分析實(shí)驗(yàn)課教學(xué)質(zhì)量的幾點(diǎn)措施[J].高校實(shí)驗(yàn)室研究工作, 2014,4(2):112-114.

[4] 蔡向忠, 王秀紅,李銀生.改革儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索, 2014, 33(1):168-170.

[5] 張靜,劉芬芬,龔波林.基于中美兩所大學(xué)儀器分析實(shí)驗(yàn)課程比較的思考[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2012,29(8):175-177.

Discussion on the Teaching Reform in Instrumental Analysis*

JIANGLin-ling

(College of Chemistry and Environmental Engineering, Yangtze University, Hubei Jingzhou 434023, China)

With the development of electronics, physics and computer science, etc,InstrumentalAnalysisis developing rapidly as a result of professional basic course of chemistry related major in College. The current teaching mode and teaching methods of instrument analysis were summarized，and the characteristics of this course such as theoretical abstraction, wide content and update speed were analyzed. Concrete measure to stimulate the students’ interest was discussed and proposed. The new teaching mode and teaching methods were put forward in order to improve the teaching effect and teaching quality ofInstrumentAnalysisand the students’ professional quality and practical ability.

InstrumentalAnalysis; teaching mode; teaching quality

長江大學(xué)博士科研啟動基金(801090010117)。

蔣林玲(1974-)，女，副教授，主要研究方向熒光探針的合成及性質(zhì)研究。

O657

A

1001-9677(2016)020-0176-02