從UV—VIS①的一體化教學(xué)實(shí)踐談《儀器分析》課程教學(xué)改革

翁婷婷 張春堯

摘要：《儀器分析》是中等職業(yè)學(xué)校工業(yè)分析與檢驗(yàn)專業(yè)的一門主干課程。它在分析檢測(cè)領(lǐng)域中應(yīng)用廣范而普及，發(fā)展很快。然而其牽涉的知識(shí)多，對(duì)于知識(shí)起點(diǎn)低的中職學(xué)生來說學(xué)好它確實(shí)是一件難事。如何讓中職學(xué)生學(xué)好本課程，使學(xué)生滿意，用人單位滿意？我們帶著這個(gè)問題進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐，認(rèn)為采用一體化教學(xué)可以解決好該問題。

關(guān)鍵詞：儀器分析；教學(xué)實(shí)踐；一體化

中圖分類號(hào)：G712文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1005-1422（2016）02-0094-03

收稿日期：2016-01-04

作者簡介：翁婷婷（1979-），女，廣東省石油化工職業(yè)技術(shù)學(xué)校講師，博士研究生。研究方向：教學(xué)教研、材料化工及其分析測(cè)試等。（廣東 廣州/510260）

張春堯（1963 -），男，廣東省石油化工職業(yè)技術(shù)學(xué)校高級(jí)講師、高級(jí)技師。研究方向：課程教育教學(xué)研究、材料化工及其分析測(cè)試、安全環(huán)保等。（廣東 廣州/510260）

在當(dāng)今的分析檢驗(yàn)中，借用儀器進(jìn)行分析在生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用廣范而普及，已經(jīng)成為當(dāng)今分析領(lǐng)域不可缺少的一種分析方法?！秲x器分析》是中等職業(yè)學(xué)校工業(yè)分析與檢驗(yàn)專業(yè)的一門主干課程，它主要是讓學(xué)生經(jīng)過系統(tǒng)的理論學(xué)習(xí)和儀器的實(shí)際操作，既學(xué)習(xí)到一定的理論知識(shí)，又能熟練地掌握儀器操作技能，對(duì)物質(zhì)的含量、成分、結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

一、《儀器分析》教學(xué)模式改革的必要性和可行性

分析儀器發(fā)展速度很快，智能化、人性化、操作簡單化的高精確度的分析儀器將不斷涌現(xiàn)，分析儀器的操作將來會(huì)像操作數(shù)碼相機(jī)一樣變得簡單、容易。因此，用人單位對(duì)這方面的人才素質(zhì)（包括理論知識(shí)和操作技能）的要求也隨之改變并提高。然而《儀器分析》所涉及的知識(shí)多，是多學(xué)科交叉應(yīng)用于一體的產(chǎn)物。對(duì)于知識(shí)起點(diǎn)低的中職學(xué)生來說，晦澀難懂的儀器理論（原理+分析技術(shù)、方法），往往令學(xué)生望而卻步，學(xué)好儀器理論確實(shí)是一件難事，但又由于一般人只需簡單學(xué)習(xí)，就能掌握儀器的基本操作技巧而自行使用，而陷入理論沒用、操作也不過如此的誤區(qū)，到頭來理論基礎(chǔ)沒有，操作技能也不扎實(shí)。在以往《儀器分析》教學(xué)實(shí)踐過程中，我們也感到那種課堂上先理論滿堂灌，再到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，考核只采用書面答卷（理論 + 實(shí)驗(yàn) + 書面考核）的傳統(tǒng)教學(xué)模式的效果并不理想。

筆者帶著這個(gè)問題，在教學(xué)過程中進(jìn)行了探究。首先，我們對(duì)人才市場(chǎng)需求進(jìn)行了調(diào)查、分析，認(rèn)為用人單位需要既懂得儀器的操作，又要有一定的理論知識(shí)，具備分析問題、解決問題、分工合作而富有啟發(fā)創(chuàng)新思維能力的分析工，這與我們中職學(xué)校的人才培養(yǎng)目標(biāo)是符合的。其次，對(duì)《儀器分析》的學(xué)習(xí)內(nèi)容和能力培養(yǎng)進(jìn)行了確定：主要學(xué)習(xí)紫外—可見光分光度計(jì)、原子吸收光譜法、電位分析法和氣相色譜法這些常用而普及的分析方法；能力培養(yǎng)方面在于應(yīng)用介紹的分析儀器進(jìn)行樣品分析，培養(yǎng)他們分析問題、解決問題和分工合作的能力。再次，對(duì)《儀器分析》知識(shí)結(jié)構(gòu)和學(xué)生認(rèn)知規(guī)律作了分析，發(fā)現(xiàn)各章知識(shí)結(jié)構(gòu)都有一個(gè)共同點(diǎn)：理論（原理 + 分析技術(shù)、方法）+ 結(jié)構(gòu) + 維護(hù) + 操作（技能訓(xùn)練），指出了“講明操作—略懂維護(hù)—學(xué)好理論—做好技能訓(xùn)練”教學(xué)思路，運(yùn)用人類由“感性認(rèn)識(shí)—理性認(rèn)識(shí)—實(shí)踐檢驗(yàn)”的螺旋上升的認(rèn)識(shí)規(guī)律，結(jié)合中職學(xué)生知識(shí)基礎(chǔ)差、好動(dòng)、學(xué)習(xí)主動(dòng)性差等特點(diǎn)，培養(yǎng)他們的學(xué)習(xí)興趣，提出了采用“理論實(shí)踐一體化啟發(fā)式”教學(xué)模式來進(jìn)行《儀器分析》課程教學(xué)改革。

我們?cè)诒菊n程的教學(xué)中，嘗試了“理論實(shí)踐一體化啟發(fā)式”的教學(xué)模式。所謂“理論實(shí)踐一體化啟發(fā)式”就是一反原有傳統(tǒng)教學(xué)模式，改為“實(shí)驗(yàn)室 + 課堂教學(xué) — 實(shí)驗(yàn)室仿真操作（或生產(chǎn)實(shí)習(xí)）— 書面理論考試+實(shí)際操作考核并重”的教學(xué)模式，其核心是將基礎(chǔ)理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)訓(xùn)操作融為一體，盡可能地使學(xué)生感受現(xiàn)場(chǎng)氛圍，直觀、立體地觀察儀器，讓學(xué)生在充分了解儀器結(jié)構(gòu)、目的、用途和方法應(yīng)用的基礎(chǔ)上，要求學(xué)生在探究問題中學(xué)習(xí)所要掌握的理論基礎(chǔ)知識(shí)和操作技能，培養(yǎng)分析問題、解決問題和分工合作而富有啟發(fā)創(chuàng)新思維的能力。這種“理論實(shí)踐一體化啟發(fā)式”的教學(xué)模式，我們?cè)趯?shí)踐中取得了良好的效果。

二、理論實(shí)踐一體化啟發(fā)式在《儀器分析》教學(xué)中的運(yùn)用

下文以《儀器分析》中“紫外-可見光分光光度法”這一章的教學(xué)實(shí)踐為例，介紹我們進(jìn)行“理論實(shí)踐一體化啟發(fā)式”教學(xué)改革的具體過程。

紫外-可見光分光光度法是利用物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收而建立起來的一種儀器分析法，它主要適用于試樣中微量組分的測(cè)定，在實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)中，應(yīng)用非常廣泛，因此，它在《儀器分析》課程中所占的比例較大，約為30%，同時(shí)它也是學(xué)生參加“分析工”證考試的重點(diǎn)。按照以往的課時(shí)安排，一般學(xué)習(xí)這一章用30課時(shí)，教學(xué)是按照“原理→儀器→實(shí)驗(yàn)技術(shù)→技能訓(xùn)練”的順序，理論歸理論講，實(shí)驗(yàn)歸實(shí)驗(yàn)做的方式進(jìn)行。然而，大多數(shù)學(xué)生由于入學(xué)時(shí)知識(shí)起點(diǎn)低，尤其對(duì)于分析儀器，沒有聽說過，也沒有見過，面對(duì)著教師在課堂上所講的抽象理論，相當(dāng)部分學(xué)生聽起來感覺云里霧里，腦海中不能有效建立起儀器的概念，容易導(dǎo)致學(xué)生對(duì)這門課程失去興趣，無法很好地掌握必要的基本理論。而當(dāng)學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室時(shí)，教師又不得不花大量時(shí)間將講過的理論知識(shí)重復(fù)講授，浪費(fèi)了有限的課時(shí)。

為了提高教學(xué)效果，我們?cè)谝婚_始就將學(xué)生帶到實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生在分光光度計(jì)面前，給學(xué)生講解分光分度計(jì)儀器的結(jié)構(gòu)、各部件的功能。我們還有意識(shí)地在講課的過程中騰出時(shí)間，將已經(jīng)報(bào)廢的分光光度計(jì)讓學(xué)生自行拆裝，平時(shí)不易見到的儀器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如單色器、分光光度計(jì)的光路，學(xué)生也能親眼見識(shí)。由于直觀明了，學(xué)生很快就掌握了必要的基本知識(shí)，同時(shí)也熟悉了儀器及其使用。講課過程中我們注意講練結(jié)合，先設(shè)問題，讓學(xué)生測(cè)定不同濃度溶液、不同厚度溶液的吸光度和透射比，學(xué)習(xí)分光光度計(jì)的使用，進(jìn)而驗(yàn)證“朗伯-比爾定律”。

在《紫外-可見光分光光度法》的模擬實(shí)訓(xùn)中，我們首先通過多媒體手段播放采樣時(shí)的錄像（采用的樣品是由工廠采取得來的廢棄水，用“鄰二氮菲顯色法”測(cè)定其中鐵的含量），向?qū)W生簡單講解采樣過程、檢測(cè)目的等，讓學(xué)生清晰他們此項(xiàng)檢驗(yàn)在整個(gè)工廠生產(chǎn)流程中所起的作用，從而引起學(xué)生的興趣。然后，讓學(xué)生明白實(shí)驗(yàn)中選擇各種試劑的原則，讓學(xué)生知道，實(shí)驗(yàn)中各種試劑如顯色劑、緩沖溶液等的加入所起到的作用，顯色劑的吸光情況，為什么在測(cè)定中用試劑空白作參比等。由于測(cè)定是以任務(wù)的形式分派給各小組學(xué)生，測(cè)定過程操作的正確與否會(huì)影響到測(cè)定結(jié)果，因此學(xué)生也會(huì)格外認(rèn)真。最后，由學(xué)生自行完成實(shí)驗(yàn)，教師在實(shí)驗(yàn)過程中輔導(dǎo)解疑。學(xué)生在操作時(shí)的動(dòng)作教師一覽無遺，對(duì)于學(xué)生出現(xiàn)錯(cuò)誤操作，教師得以當(dāng)場(chǎng)糾正，這為學(xué)生以后的“分析工”考證實(shí)操部分的考核打下良好的基礎(chǔ)。

學(xué)生通過前面的實(shí)操訓(xùn)練，已經(jīng)能夠熟練地操作分光光度計(jì)，同時(shí)每位學(xué)生也擁有各自的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。接下來的任務(wù)便是由學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出結(jié)果。然后將學(xué)生分成若干小組，對(duì)其實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較、分析。學(xué)生所得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可能各自不同，精密度與平行性也優(yōu)劣各異。學(xué)生們對(duì)于自己勞動(dòng)所得的成果，其重視程度不亞于檢測(cè)部門工作的正式員工。當(dāng)學(xué)生之間意見出現(xiàn)分歧時(shí)，他們甚至重復(fù)試驗(yàn)以驗(yàn)證自己的結(jié)論。經(jīng)過同學(xué)間的比較和討論，他們學(xué)會(huì)了分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生誤差的原因，并且在以后的實(shí)驗(yàn)工作中避免出現(xiàn)。同時(shí)，教師將準(zhǔn)備好的一些實(shí)驗(yàn)中可能產(chǎn)生的異?，F(xiàn)象，或儀器可能出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，分發(fā)給各個(gè)小組，讓學(xué)生們討論這些異常、故障可能產(chǎn)生的原因，修復(fù)方法，然后再將討論結(jié)果向老師與同學(xué)匯報(bào)。學(xué)生在分組討論過程中，由于先前對(duì)儀器已經(jīng)有了感性認(rèn)知，對(duì)于掌握數(shù)據(jù)及操作的理論分析也就事半功倍了，同時(shí)，在實(shí)訓(xùn)中也培養(yǎng)了學(xué)生們分析問題、解決問題和分工合作而富有啟發(fā)創(chuàng)新思維的能力。

三、《儀器分析》“理論實(shí)踐一體化啟發(fā)式”教學(xué)實(shí)踐的反思

從UV—VIS的一體化教學(xué)實(shí)踐談《儀器分析》課程教學(xué)改革

教學(xué)教法

1.有利于理論聯(lián)系實(shí)際，提高教學(xué)效率

這種基于對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)的改進(jìn)而發(fā)展起來的一體化教學(xué)方法，更加注重課堂理論同實(shí)驗(yàn)實(shí)踐以及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)感的緊密結(jié)合，相互滲透、彼此融合，教師不需要紙上談兵，而是結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行理論授課；學(xué)生也不需要去憑空想象一些自己沒有親眼見過的物體，而是依據(jù)教師本身的理實(shí)一體化教學(xué)思路，聯(lián)系實(shí)驗(yàn)設(shè)備就可以現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行理論消化，在較輕松地掌握理論知識(shí)的同時(shí)，也能熟練掌握實(shí)操技能，而且也節(jié)省了課時(shí)。以“紫外-可見光分光光度法”教學(xué)為例，原本需要30個(gè)學(xué)時(shí)完成的課程，而今22個(gè)學(xué)時(shí)就可以解決。

2.有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)

采用理實(shí)一體化教學(xué)法，并不是重實(shí)操輕理論，學(xué)生必需具有的理論知識(shí)，是中職學(xué)校教育目標(biāo)的重要組成部分。中等職業(yè)學(xué)校與培訓(xùn)中心的最大區(qū)別在于強(qiáng)調(diào)學(xué)生整體綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)知識(shí)的延續(xù)性，以提高其再學(xué)習(xí)的能力。盡管現(xiàn)在儀器技術(shù)更新速度快，然而萬變不離其宗，特別是中職《儀器分析》教學(xué)大綱所要求的幾種儀器方法，其基礎(chǔ)理論部分變化不大。如：紫外-可見光分光光度法就是在“朗伯-比爾定律”的基礎(chǔ)上建立起來的儀器分析方法。因此，不能對(duì)理論基礎(chǔ)知識(shí)傳授有所偏廢，其出發(fā)點(diǎn)應(yīng)該是科學(xué)地對(duì)學(xué)生的知識(shí)起點(diǎn)作出評(píng)估，根據(jù)本課程的教學(xué)大綱要求，精心設(shè)計(jì)，編排好教案，巧妙地把枯燥的理論知識(shí)講授和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)結(jié)合起來。理論知識(shí)傳授應(yīng)盡量公式化、圖表化、應(yīng)用化，便于學(xué)生消化理解，以求突破教學(xué)難點(diǎn)，所以，通過一定課時(shí)的課堂教學(xué)，把學(xué)生所得到的理論知識(shí)，特別是基本定律、原理、操作技能要求加以歸納、強(qiáng)化，使學(xué)生牢牢地掌握，從而讓學(xué)生在扎實(shí)的理論基礎(chǔ)上具有較強(qiáng)的動(dòng)手能力，這是“理論實(shí)踐一體化啟發(fā)式”教學(xué)必不可少的環(huán)節(jié)。這既保證了學(xué)生到生產(chǎn)一線就能直接頂崗，也利于學(xué)生畢業(yè)后的繼續(xù)深造，更重要的是使培養(yǎng)出來的學(xué)生具有廣闊的視野，有能力在不斷涌現(xiàn)的新技術(shù)面前自我更新知識(shí)。

3.采用多媒體手段進(jìn)行輔助教學(xué)

要善于將多媒體手段應(yīng)用到“理論實(shí)踐一體化啟發(fā)式”教學(xué)中去。囿于現(xiàn)有條件，讓學(xué)生直接在生產(chǎn)一線真刀真槍地上崗實(shí)操，暫時(shí)難以全面做到；其次，新技術(shù)、新設(shè)備的不斷涌現(xiàn)，也使我們的教材有點(diǎn)滯后，而且也不可能要求每一個(gè)學(xué)校都把價(jià)值數(shù)十萬元計(jì)算的設(shè)備大批量充實(shí)到實(shí)驗(yàn)室。我們也遭遇到實(shí)訓(xùn)設(shè)備匱乏導(dǎo)致教學(xué)過程難以為繼的情況，特別是像原子吸收光譜儀、色譜儀等大型儀器，數(shù)十人圍著一臺(tái)儀器轉(zhuǎn)，容易導(dǎo)致教學(xué)紀(jì)律混亂的現(xiàn)象，這時(shí)候最好能有分析儀器仿真軟件來作為補(bǔ)充。因此，采用多媒體手段進(jìn)行輔助教學(xué)，特別是計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)，是一種事半功倍的好方式。除了上面介紹的用多媒體手段播放采樣時(shí)的錄像，讓學(xué)生明了所學(xué)的課程在生產(chǎn)中所起的作用，從而引起學(xué)生的興趣外，我們還盡可能利用分析儀器仿真系統(tǒng)，使學(xué)生能在虛擬的環(huán)境下進(jìn)行實(shí)操練習(xí)，感受企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)氛圍。我們?cè)谑谡n的過程中，還通過多媒體等現(xiàn)代化教學(xué)手段將新的設(shè)備、新的技術(shù)介紹給學(xué)生，讓學(xué)生能夠與突飛猛進(jìn)的現(xiàn)代工業(yè)同步。

4.大膽改進(jìn)考試考核方法

傳統(tǒng)的檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)成果的方法是通過卷面考試作為學(xué)生的學(xué)習(xí)成果評(píng)價(jià)，而學(xué)生的基本操作、動(dòng)手能力并未得到恰如其分的評(píng)定。為了使考核的目標(biāo)與“理論實(shí)踐一體化啟發(fā)式”的教學(xué)目標(biāo)相一致，有必要對(duì)學(xué)生的考核方式及成績?cè)u(píng)定方法進(jìn)行改進(jìn)。一般以總評(píng)成績?yōu)?00分，然后分解為筆試成績占25%，學(xué)習(xí)態(tài)度占10%，實(shí)驗(yàn)操作占25%，小組討論占10%，現(xiàn)場(chǎng)考試占15%，作業(yè)、報(bào)告占15%為宜。教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、知識(shí)掌握程度、技能熟練水平、團(tuán)隊(duì)合作精神、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度與精密度以及在理論實(shí)踐學(xué)習(xí)中所體現(xiàn)出來的能力等，作出全面的綜合評(píng)價(jià)，給予評(píng)定分?jǐn)?shù)，這就促使學(xué)生自覺地把學(xué)好理論知識(shí)與掌握實(shí)操技能放在并重的位置。

5.創(chuàng)造條件讓學(xué)生到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)觀摩

盡管讓學(xué)生到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)觀摩有困難，但是再難也要完成這一教學(xué)環(huán)節(jié)。我們?cè)凇秲x器分析》的授課過程中，在學(xué)生對(duì)課程達(dá)到一定理解的基礎(chǔ)上，安排學(xué)生到廣州市分析測(cè)試中心、佛山塑料集團(tuán)股份有限公司等單位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)觀摩，效果非常顯著，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性大增，而且消化吸收知識(shí)能力大為提高。

現(xiàn)在，“理論實(shí)踐一體化啟發(fā)式”教學(xué)雖處于探索階段，但也取得了一定的成果，學(xué)生的動(dòng)手能力、理論水平與采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法相比都有明顯的提高。同時(shí)，我們也感到還有一些必需要解決的問題，例如如何最大限度地整合教學(xué)資源，把教師資源與實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)資源融合于一體，以適應(yīng)這種有別于傳統(tǒng)教學(xué)的新模式；如何改變教師長時(shí)間在教學(xué)一線而與生產(chǎn)實(shí)際脫離，不利于掌握行業(yè)新技術(shù)新動(dòng)向等狀況，這些都有賴于我們?cè)诮窈蟮慕虒W(xué)工作中不斷探索、改進(jìn)。

注釋：

① UV-VIS （Ultraviolet-visible spectroscopy），即紫外可見吸收光譜。

參考文獻(xiàn)：

魏波，劉劍洪，鐘健，孫連杰.儀器分析教學(xué)中的學(xué)科交叉及教學(xué)改革[J].深圳大學(xué)學(xué)報(bào)（理工版），2002（6）.

責(zé)任編輯 陳春陽