《儀器分析》教學(xué)改革探究

張志強(qiáng)

（衡水學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院 河北 衡水 053000）

1 教學(xué)大綱

1.1 課程定位。 《儀器分析》是環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)的一門必修課。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握各種儀器分析方法的基本原理、特點(diǎn)、適用范圍和使用方法，以便更好利用各類分析儀器獲得所需要的各種數(shù)據(jù)和信息，掌握應(yīng)用儀器進(jìn)行分析操作的基本技能。

1.2 課程目標(biāo)。通過學(xué)習(xí)，要求學(xué)生能基本掌握主要儀器分析方法及其原理，并初步具有應(yīng)用這些方法解決相應(yīng)問題的能力，為以后的專業(yè)實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)實(shí)習(xí)及畢業(yè)論文等教學(xué)環(huán)節(jié)奠定基礎(chǔ)。

1.3 學(xué)時(shí)分配。 《儀器分析》理論課程共計(jì)32學(xué)時(shí)。其中，引言1學(xué)時(shí)，氣相色譜分析法7學(xué)時(shí)，高效液相色譜法5學(xué)時(shí)，電位分析法4學(xué)時(shí)，原子吸收光譜法4學(xué)時(shí)，原子發(fā)射光譜分析4學(xué)時(shí)，紫外吸收光譜法4學(xué)時(shí)，分子發(fā)光分析法3學(xué)時(shí)。

2 教學(xué)過程存在的問題

《儀器分析》是在分析化學(xué)的基礎(chǔ)上建立的一門課程，其教學(xué)內(nèi)容包括光學(xué)分析法、電學(xué)分析法、色譜分析法、質(zhì)譜分析法以及其他分析方法。與其他課程相比，儀器分析課程講解的是大型、精密儀器的工作原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及操作流程，所以涉及到的知識(shí)點(diǎn)特別多，導(dǎo)致在教學(xué)過程中出現(xiàn)很多問題。

2.1 課時(shí)相對(duì)較少。近年來，隨著高等教育改革的不斷推進(jìn)，許多高校對(duì)教學(xué)學(xué)時(shí)或者學(xué)分進(jìn)行了限制，在教學(xué)課程沒有減少的情況下，只能通過精減各教學(xué)課程的學(xué)時(shí)實(shí)現(xiàn)，因此，儀器分析課程的教學(xué)課時(shí)不斷壓縮，由最初的48學(xué)時(shí)壓縮到32學(xué)時(shí)。儀器分析課程的教學(xué)內(nèi)容比較晦澀難懂，在學(xué)時(shí)減少的情況下，對(duì)師生來說是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

2.2 學(xué)生基礎(chǔ)較差。儀器分析是以物質(zhì)的物理或物理化學(xué)性質(zhì)作為基礎(chǔ)的一類分析方法，它的顯著特征是以儀器作為分析測(cè)量的主要手段[1]。由于這類方法依據(jù)了物質(zhì)的物理或物理化學(xué)性質(zhì)，因此，亦曾被稱為物理和物理化學(xué)分析法。例如，光譜分析儀器設(shè)備的工作原理利用的是物質(zhì)與電磁輻射相互作用(吸收、發(fā)射、散射、反射、折射、衍射、干涉和偏振等)，測(cè)量信號(hào)都是電磁輻射，許多學(xué)生物理或者物理化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)薄弱，在基礎(chǔ)知識(shí)薄弱的情況下，利用物理或者物理化學(xué)知識(shí)進(jìn)行儀器設(shè)備的講解，對(duì)學(xué)生來說理解起來比較困難。

2.3 儀器設(shè)備昂貴。儀器分析課程講解的主要儀器設(shè)備有氣相色譜儀、高效液相色譜儀、pH計(jì)、原子吸收分光光度計(jì)、紫外分光光度計(jì)、熒光分光光度計(jì)等。除了pH計(jì)的價(jià)格相對(duì)較低，其它儀器設(shè)備的價(jià)格基本都在幾萬、幾十萬，特別是一些進(jìn)口的儀器設(shè)備，價(jià)格甚至能夠超過百萬元。高昂的價(jià)格，使得大批量購(gòu)買儀器設(shè)備成為不可能，設(shè)備數(shù)量的短缺反過來限制了學(xué)生的動(dòng)手能力，對(duì)儀器設(shè)備的工作原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)理解不夠深刻的學(xué)生來說，更是雪上加霜。

2.4 學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度不端正。隨著大學(xué)的擴(kuò)招，大學(xué)錄取分?jǐn)?shù)線不斷下降，一方面使得更多的學(xué)生有了進(jìn)入高校學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，另一方面許多學(xué)習(xí)態(tài)度不端正的學(xué)生也進(jìn)入了高校。該部分學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后，感覺許多課程的學(xué)習(xí)沒有意義，特別是對(duì)儀器分析這種知識(shí)比較晦澀的課程，更是存在消極的學(xué)習(xí)態(tài)度，認(rèn)為學(xué)習(xí)儀器分析課程知識(shí)根本沒有用武之地，期末考試只要能突擊學(xué)習(xí)幾天、作弊或者替考就可以及格。這樣的學(xué)生如果達(dá)到一定的數(shù)量就會(huì)反過來帶壞其他學(xué)生，使其他學(xué)生認(rèn)為即使不好好學(xué)習(xí)也能及格。

3 教學(xué)改革與反思

針對(duì)儀器分析教學(xué)過程中存在的各種問題，結(jié)合高校的現(xiàn)狀，建議在以下幾個(gè)方面進(jìn)行改革。

3.1 教學(xué)方式的改革。儀器分析課程傳統(tǒng)的教學(xué)方式是教師利用ppt或者板書對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行講解，雖然傳統(tǒng)的教學(xué)方式是教學(xué)的核心手段，但是儀器分析課程涉及到的儀器設(shè)備工作原理等內(nèi)容具有一定的抽象性，如果只依靠傳統(tǒng)的教學(xué)手段，學(xué)生學(xué)習(xí)具有一定的困難。為了更好的提高教學(xué)效果，在講解理論課程之前，帶領(lǐng)學(xué)生參觀儀器設(shè)備，并對(duì)儀器設(shè)備的工作原理、結(jié)構(gòu)、操作流程進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，讓學(xué)生對(duì)儀器設(shè)備有初步、整體的認(rèn)識(shí)，然后再進(jìn)行理論知識(shí)的講解，學(xué)生理解起來會(huì)事半功倍。此外，在講解理論知識(shí)的過程中，可以利用多媒體動(dòng)畫、虛擬仿真軟件對(duì)相關(guān)的原理、結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹，達(dá)到提高教學(xué)效果的目的。針對(duì)學(xué)時(shí)相對(duì)較少的問題，可以利用微課、SPOC等教學(xué)手段進(jìn)行教學(xué)，利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)及時(shí)發(fā)布課件、教學(xué)視頻和課后作業(yè)，開創(chuàng)教學(xué)第二課堂。

3.2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。教材是學(xué)生系統(tǒng)性學(xué)習(xí)一門課程的基礎(chǔ)，更是教師進(jìn)行課程講授的依據(jù)。根據(jù)環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)的特點(diǎn)，結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況，對(duì)環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)培養(yǎng)方案進(jìn)行了修改，將儀器分析課程調(diào)到大二的下學(xué)期。在學(xué)習(xí)儀器分析課程之前，學(xué)生需要系統(tǒng)地學(xué)習(xí)無機(jī)及分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)、物理化學(xué)等課程，從而使學(xué)生具有了相關(guān)的物理和物理化學(xué)知識(shí)的儲(chǔ)備，學(xué)習(xí)儀器分析時(shí)達(dá)到水到渠成的目的。在課程內(nèi)容的選擇上，做到與時(shí)俱進(jìn)，吸收、匯總現(xiàn)代儀器分析的最新技術(shù)成果，讓學(xué)生及時(shí)了解儀器分析發(fā)展的前沿，并根據(jù)專業(yè)建設(shè)與社會(huì)需求，刪減、重組與儀器設(shè)備不配套的內(nèi)容[2]。因此，儀器分析課程根據(jù)專業(yè)的要求，對(duì)儀器分析教材的內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)化，詳細(xì)的講授氣相色譜分析、高效液相色譜法、電位分析法、原子吸收光譜法、原子發(fā)射光譜分析、紫外吸收光譜法、分子發(fā)光分析法等與專業(yè)密切相關(guān)的章節(jié)。這樣既節(jié)約了學(xué)時(shí)，又能夠滿足專業(yè)培養(yǎng)的需求。

3.3 強(qiáng)化仿真軟件的使用。儀器分析課程講解的儀器設(shè)備均為為大型、精密、昂貴的儀器設(shè)備，在學(xué)校資金有限的情況下，大批量的購(gòu)買是行不通的。在儀器設(shè)備臺(tái)套數(shù)不足的情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，只能通過增加每組的學(xué)生人數(shù)或者重復(fù)課程，達(dá)到實(shí)驗(yàn)的基本要求，這在一定程度上降低了教學(xué)效果，增加了教師的工作量。近年來，虛擬仿真技術(shù)的興起給儀器分析課程帶來了巨大的機(jī)會(huì)。虛擬仿真技術(shù)是借助圖形圖像、動(dòng)畫和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)的操作步驟或者對(duì)相關(guān)儀器設(shè)備進(jìn)行拆解。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，仿真技術(shù)得到快速發(fā)展，從而使得模擬的大型儀器設(shè)備或者實(shí)驗(yàn)操作在儀器分析課程中的應(yīng)用越來越廣泛。仿真技術(shù)的應(yīng)用在一定程度上彌補(bǔ)了大型、精密、貴重儀器設(shè)備臺(tái)套數(shù)少的問題，并且學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中能夠更直觀的觀察儀器設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，能夠更深刻的學(xué)習(xí)相關(guān)設(shè)備的工作原理，更形象的模擬實(shí)驗(yàn)操作流程，更直觀的觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，因此，虛擬仿真技術(shù)在儀器分析課程中具有廣闊的應(yīng)用前景和實(shí)用價(jià)值，并在一定程度上提高了教學(xué)效果[3]。

3.4 多方位立體考核。一門課程的考核應(yīng)該強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)該課程知識(shí)的掌握情況、對(duì)該課程的理解情況。傳統(tǒng)的考核方式以單純的閉卷考試作為唯一的考核方式，缺乏對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)態(tài)度等方面的考核，不能夠全面的反映學(xué)生掌握該課程的實(shí)際情況。儀器分析課程的考核應(yīng)該由常規(guī)考核和期末考核兩部分組成，其中常規(guī)考核主要考核學(xué)生的出勤情況、回答問題情況、課堂學(xué)習(xí)態(tài)度、筆記情況、作業(yè)情況等，該部分的成績(jī)占最終總成績(jī)的30%，期末試卷成績(jī)占70%。由于考核不單單以最終試卷成績(jī)?yōu)槲ㄒ恢笜?biāo)，所以那些上課不認(rèn)真、逃課、遲到、作業(yè)不認(rèn)真的同學(xué)必然成績(jī)較低，甚至不及格，從而迫使學(xué)生積極主動(dòng)的參與到學(xué)習(xí)中。此外，平時(shí)考核還可以包括學(xué)生對(duì)該課程所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用情況的考核，只有學(xué)生積極主動(dòng)的把所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際，才能真正的改變學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度。此外，在考試過程中，監(jiān)考老師應(yīng)該強(qiáng)化考場(chǎng)紀(jì)律，讓作弊或者替考行為徹底被杜絕，才能促使學(xué)生積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)。

4 結(jié)語

儀器分析課程是環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)的必修課，學(xué)好本課程對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)、環(huán)境分析等相關(guān)課程的學(xué)習(xí)具有重要意義，只有改變過去的教學(xué)方式，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，采用虛擬仿真教學(xué)手段，多方位的對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核，才能真正提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出合格的具有創(chuàng)新精神、動(dòng)手能力強(qiáng)的應(yīng)用型專門人才。