大型儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)若干問(wèn)題的思考及實(shí)踐

秦小煥 桂柳成

【摘要】?jī)x器分析是化學(xué)專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課。儀器分析實(shí)驗(yàn)是儀器分析課程中關(guān)鍵內(nèi)容之一?，F(xiàn)行的儀器分析實(shí)驗(yàn)由于資源有限、操作復(fù)雜、技術(shù)更新快等因素，嚴(yán)重影響了對(duì)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題等實(shí)驗(yàn)素質(zhì)的訓(xùn)練效果。本文通過(guò)對(duì)分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，探討新的教學(xué)觀念和教學(xué)方法，從而更加有效地對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)素質(zhì)的訓(xùn)練。

【關(guān)鍵詞】?jī)x器分析實(shí)驗(yàn) ?教學(xué)觀念 ?教學(xué)方法

【中圖分類號(hào)】G64 ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2019）27-0236-02

引言

儀器分析是利用儀器設(shè)備直接或間接地表征物質(zhì)的各種特性（如物理、化學(xué)、生理性質(zhì)等）信息的一種分析方法，是現(xiàn)代創(chuàng)新型人才必備的重要知識(shí)之一。因此儀器分析是化學(xué)學(xué)科的一個(gè)重要分支，并被列為化學(xué)等專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課。儀器分析實(shí)驗(yàn)是儀器分析課程的一個(gè)重要組成部分，是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，其教學(xué)效果往往直接影響整個(gè)儀器分析課程的教學(xué)效果。

近些年來(lái)，隨著國(guó)家及地方政府對(duì)高等教育的投入不斷增加，以及社會(huì)對(duì)創(chuàng)新性和應(yīng)用型人才要求的不斷提升，許多高校都購(gòu)置了一批先進(jìn)的大型貴重精密儀器，相繼搭建了大型儀器共享平臺(tái)，曾經(jīng)作為科研專用的大型儀器設(shè)備被逐步應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程改革、人才培養(yǎng)等方面，極大地促進(jìn)了學(xué)科建設(shè)和科研事業(yè)的發(fā)展。然而在滿足科研工作需要的同時(shí)，如何充分利用這些有限的、寶貴的大型儀器資源來(lái)提升本科生的創(chuàng)新和運(yùn)用能力，是目前高校教學(xué)中研討的關(guān)鍵問(wèn)題?；诙嗄陱氖麓笮蛢x器設(shè)備管理和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，作者對(duì)大型儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題以及相應(yīng)改進(jìn)措施進(jìn)行探討和總結(jié)。期望能夠給同行提供一定的參考，并能讓學(xué)生更好的掌握這些大型儀器分析測(cè)試技術(shù)，切實(shí)提高學(xué)生的創(chuàng)新和運(yùn)用綜合能力。 1.大型儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀

對(duì)于本科生而言，儀器分析實(shí)驗(yàn)課程的主要任務(wù)一般是使學(xué)生達(dá)到理解、掌握和運(yùn)用各種儀器分析方法的基本原理、測(cè)試技術(shù)，從而能夠熟悉各類儀器的性能特點(diǎn)并能夠正確操作。該課程的培養(yǎng)目標(biāo)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)知識(shí)和技能的傳授，切實(shí)提高學(xué)生的綜合分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力等實(shí)驗(yàn)素質(zhì)，從而為培養(yǎng)現(xiàn)代創(chuàng)新型人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。針對(duì)該主要任務(wù)和培養(yǎng)目標(biāo)，各大高校都增大了大型儀器設(shè)備采購(gòu)的力度。但由于受到價(jià)格昂貴、資源有限、操作復(fù)雜、技術(shù)更新快等多方面因素的制約，一般的大型儀器教學(xué)實(shí)驗(yàn)很難為每位學(xué)生提供及時(shí)、單獨(dú)的儀器設(shè)備培訓(xùn)。同時(shí)由于大型儀器大多承擔(dān)著科研測(cè)試任務(wù)，更加壓縮了可用于教學(xué)的時(shí)間?；诖颂匦裕趯?shí)際的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)一般均采取分小組、循環(huán)實(shí)驗(yàn)的方式予以實(shí)施。由于課時(shí)和儀器數(shù)量的限制，一些學(xué)生甚至不能清楚地了解儀器原理、實(shí)驗(yàn)測(cè)試過(guò)程和結(jié)果，也無(wú)法人人動(dòng)手實(shí)驗(yàn)操作。尤其是一些大型精密儀器由于操作繁瑣、價(jià)格昂貴等特點(diǎn)，只能由專門(mén)的老師負(fù)責(zé)操作和管理，學(xué)生只能是參觀，不能動(dòng)手。所以在這些儀器分析實(shí)驗(yàn)課程結(jié)束后，大部分學(xué)生經(jīng)常一臉茫然，毫無(wú)所獲。這樣致使學(xué)生無(wú)法加深對(duì)理論課程知識(shí)的理解，同時(shí)也無(wú)法提高學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣，直接影響儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

2.大型儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題

2.1上課學(xué)生多，可用的同類儀器設(shè)備數(shù)量有限

在化學(xué)專業(yè)教學(xué)中，每年都有很多學(xué)生要上儀器分析實(shí)驗(yàn)課。然而對(duì)各大高校而言，不可能完全按照實(shí)驗(yàn)要求讓每個(gè)學(xué)生能夠充分動(dòng)手操作而無(wú)限制的配備分析儀器設(shè)備，尤其是大型精密儀器。因而在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，往往是“以看代做”、走馬觀花。

2.2課程設(shè)置時(shí)，儀器設(shè)備種類多，但每類儀器實(shí)際獲得的課時(shí)安排少

掌握儀器分析實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)，靠得是多設(shè)計(jì)、多動(dòng)手，即需要從儀器構(gòu)造、實(shí)驗(yàn)原理、步驟設(shè)計(jì)等多方面綜合、系統(tǒng)地把握。而在教學(xué)實(shí)踐中，往往是使用的儀器種類很多，導(dǎo)致每類儀器的實(shí)驗(yàn)課時(shí)很少。每名學(xué)生針對(duì)一種儀器只是接觸了其中的 1-2 個(gè)固定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。因此對(duì)儀器的認(rèn)識(shí)也只限于表面感官，根本談不上對(duì)實(shí)驗(yàn)操作及儀器原理的真正掌握。

2.3多注重結(jié)果，忽視了對(duì)儀器分析方法的掌握

目前儀器分析實(shí)驗(yàn)課考核的主要標(biāo)準(zhǔn)是看學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確、結(jié)果對(duì)不對(duì)。從而導(dǎo)致有的學(xué)生只注重?cái)?shù)據(jù)和結(jié)果，不注重儀器實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程。往往一節(jié)儀器實(shí)驗(yàn)課下來(lái)，只對(duì)結(jié)果有印象，至于獲得數(shù)據(jù)的具體步驟則敷衍了事，更談不上對(duì)于該方法的掌握。這嚴(yán)重違背了開(kāi)設(shè)儀器分析實(shí)驗(yàn)課的初衷。

2.4實(shí)驗(yàn)超前，理論滯后

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的一方面是讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)操作技術(shù); 另一方面是通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所學(xué)的理論。而在實(shí)際教學(xué)中，由于儀器設(shè)備數(shù)量有限，儀器分析實(shí)驗(yàn)課均采取分小組滾動(dòng)式進(jìn)行，導(dǎo)致很多實(shí)驗(yàn)課是在理論課尚未進(jìn)行的情況下開(kāi)展的。這一問(wèn)題既不利于實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作的開(kāi)展，也不利于學(xué)生對(duì)理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)原理的理解和掌握。

3.大型儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)若干思考與實(shí)踐

3.1正確引導(dǎo)，切實(shí)抓好實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)工作，提高學(xué)生對(duì)該門(mén)課程設(shè)置的認(rèn)識(shí)

首次實(shí)驗(yàn)課我們拿出3學(xué)時(shí)講授實(shí)驗(yàn)的基本要求，從思想上對(duì)學(xué)生進(jìn)行教育，即強(qiáng)調(diào)儀器分析實(shí)驗(yàn)對(duì)創(chuàng)新型人才科學(xué)思維和素養(yǎng)培養(yǎng)的重要性，從而端正其學(xué)習(xí)態(tài)度，使學(xué)生對(duì)于該課程設(shè)置意義有準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)。其次，鑒于實(shí)驗(yàn)課和理論課不能同步進(jìn)行，因此課前預(yù)習(xí)必不可少。通過(guò)預(yù)習(xí)能夠?qū)?shí)驗(yàn)內(nèi)容有一個(gè)全面地認(rèn)識(shí)，對(duì)一些基礎(chǔ)性的東西有初步的了解，如目的、原理、步驟、所用儀器及操作方法、注意事項(xiàng)等，做到心中有數(shù)，避免照方抓藥。對(duì)于學(xué)生的課前預(yù)習(xí)情況，在實(shí)驗(yàn)前通過(guò)檢查預(yù)習(xí)報(bào)告和提問(wèn)的方式進(jìn)行考核。

3.2 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，結(jié)合學(xué)院儀器設(shè)備實(shí)際編寫(xiě)實(shí)用性教材

儀器分析實(shí)驗(yàn)課程選用的教材非常重要。在實(shí)驗(yàn)課前，學(xué)生的預(yù)習(xí)資料和儀器相關(guān)信息主要來(lái)自于教材，而教材的合適與否直接決定了預(yù)習(xí)的效果。由于每個(gè)高校的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)水平的差異，每個(gè)學(xué)校在具體開(kāi)設(shè)儀器分析實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的時(shí)候都是根據(jù)本校的實(shí)際實(shí)驗(yàn)室條件來(lái)確定的，所以各個(gè)高校的實(shí)際開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目必定有所差別。因此，需要結(jié)合每個(gè)學(xué)校的儀器設(shè)備的種類、型號(hào)、講解的側(cè)重點(diǎn)等進(jìn)行精選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，編寫(xiě)符合本校實(shí)情的、突出專業(yè)特色的實(shí)驗(yàn)教材。教材內(nèi)容除了要符合本校實(shí)際情況，還應(yīng)當(dāng)適時(shí)更新，緊貼科技前沿內(nèi)容，讓學(xué)生在掌握理論知識(shí)的同時(shí)也能夠了解當(dāng)前科研熱點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容方面增設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，盡量涉及各種儀器、各種分析方法，注意綜合性、研究性方面的訓(xùn)練。

3.3 改變教學(xué)觀念，改進(jìn)教學(xué)方法，豐富授課模式

為真正讓學(xué)生學(xué)到知識(shí)，并能很好的應(yīng)用到工作中，實(shí)現(xiàn)與社會(huì)的無(wú)縫對(duì)接，教學(xué)中運(yùn)用多種教學(xué)方法，比如：討論法，老師講課過(guò)程中，學(xué)生有沒(méi)聽(tīng)懂的問(wèn)題可以立即打斷課堂教學(xué)，老師答疑，現(xiàn)場(chǎng)討論，直到問(wèn)題解決了才開(kāi)始下面的內(nèi)容;多使用現(xiàn)代信息技術(shù)輔助教學(xué)，解決由于儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作原理抽象、學(xué)生難以接受的問(wèn)題。多媒體色彩逼真的畫(huà)面，能夠使學(xué)生從多角度直觀、形象、生動(dòng)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察，使學(xué)生對(duì)儀器分析實(shí)驗(yàn)有初步的感性認(rèn)識(shí)。如現(xiàn)代大型分析儀器的結(jié)構(gòu)和基本操作等。另外為吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在課堂上講解實(shí)驗(yàn)時(shí)，緊密結(jié)合現(xiàn)實(shí)生活中所遇到的一些熱點(diǎn)問(wèn)題，如食品安全、環(huán)境保護(hù)等，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到學(xué)有所用，意識(shí)到儀器分析不可替代的重要性，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。

3.4 開(kāi)放儀器室，積極推動(dòng)學(xué)生參與各科研課題組利用相關(guān)的儀器設(shè)備開(kāi)展相應(yīng)的研究

為了讓學(xué)生在掌握基本知識(shí)、熟悉儀器基本操作的基礎(chǔ)上，更好地將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際生活中，可以實(shí)行開(kāi)放大型儀器室。積極推動(dòng)學(xué)生利用相關(guān)的儀器設(shè)備對(duì)其它實(shí)驗(yàn)課上的樣品進(jìn)行結(jié)果分析，或者推動(dòng)本科生利用相關(guān)儀器積極參與各科研課題組的科學(xué)研究。在這一過(guò)程，可以讓學(xué)生首先根據(jù)課堂所學(xué)知識(shí)、找出合適的儀器分析方法、寫(xiě)出具體步驟，并提交給相關(guān)老師。通過(guò)老師的指導(dǎo)，學(xué)生可以自己找條件進(jìn)行檢測(cè)，并進(jìn)行結(jié)果的分析。通過(guò)這種方式，才能達(dá)到理論和實(shí)際真正結(jié)合在一起，做到教學(xué)與實(shí)踐一體化。使學(xué)生真正體會(huì)到從準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)、直到實(shí)驗(yàn)完成的全部過(guò)程。使實(shí)驗(yàn)過(guò)程更接近于實(shí)際分析工作過(guò)程，培養(yǎng)真正符合社會(huì)需求的創(chuàng)新型人才。

結(jié)語(yǔ)

培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和獨(dú)立運(yùn)用能力的高素質(zhì)人才，是高等學(xué)校教育的首要任務(wù)。大型儀器分析實(shí)驗(yàn)課就是能起到培養(yǎng)運(yùn)用型和創(chuàng)新型人才理論聯(lián)系實(shí)際和綜合實(shí)踐能力等方面的一門(mén)課程。因此，努力探索大型儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課程體系、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法和手段將直接關(guān)系到學(xué)生實(shí)驗(yàn)綜合能力的培養(yǎng)，也關(guān)系到學(xué)校高素質(zhì)人才的培養(yǎng)。目前高校的儀器分析實(shí)驗(yàn)課程在教學(xué)中存在的問(wèn)題具有一定的共性，為了學(xué)生的全面發(fā)展，必須對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行思考和實(shí)踐。本文對(duì)我們?cè)诖笮蛢x器分析實(shí)驗(yàn)課教學(xué)過(guò)程中所遇到的問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)單的陳述，并進(jìn)行了初步的思考與實(shí)踐。顯然，實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期而又艱巨的工作，我們還需要不斷努力，不斷的總結(jié)和探索，才能給實(shí)驗(yàn)教學(xué)添加活力，為學(xué)科發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

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