提高儀器分析實驗課教學質(zhì)量淺談

張潤坤 王景鑫 賀錦燦 毋福海

[摘? ? ? ? ? ?要]? 針對目前儀器分析實驗課程存在的一些問題，從實驗室建設(shè)、教學內(nèi)容、教學方式、考核方式等方面，對科學合理設(shè)計儀器分析實驗教學課程提出了一些建議。旨在有效提高教學質(zhì)量，使學生更深入地了解儀器分析的特點和應用，掌握相關(guān)分析技能。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 儀器分析實驗;教學課程設(shè)計;教學質(zhì)量

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? [文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2020）10-0110-02

儀器分析是分析化學、衛(wèi)生檢疫和環(huán)境科學等專業(yè)的必修課程，儀器分析實驗則是對理論教學的補充，是學生進一步掌握儀器結(jié)構(gòu)和原理、熟悉儀器操作，實現(xiàn)從理論走向?qū)嵺`應用的重要途徑。儀器分析涉及面廣，覆蓋光學、電化學及色譜等多種分析方法，主要的儀器設(shè)備有：紫外—可見分光光度計、紅外光譜儀、原子吸收分光光度計、原子發(fā)射光譜儀、氣相色譜儀、高效液相色譜儀和電化學分析儀等。儀器分析實驗課程內(nèi)容繁多，但課時有限，某些學校還存在儀器種類不齊全、儀器數(shù)量和實驗場地不足等問題，傳統(tǒng)的教學方式與理念已越來越無法適應創(chuàng)新型人員培養(yǎng)的要求。因此，科學設(shè)計儀器分析實驗教學課程，因材施教，充分利用有限的實驗資源和實驗課時，最大化地實現(xiàn)儀器分析實驗教學的意義，對提高教學質(zhì)量、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才具有重要意義。本文在實驗室建設(shè)、教學內(nèi)容、教學方式、考核方式等方面為提高儀器分析實驗教學質(zhì)量提出一些建議。

一、改善實驗條件

儀器分析實驗重在實踐，只有通過實踐，才能更好地掌握分析儀器的操作和應用，改善實驗條件、提供良好充足的實驗環(huán)境是保證教學質(zhì)量的基礎(chǔ)。然而，目前有些學校的實驗條件仍然比較落后。例如：同一實驗室內(nèi)放置多種儀器，并進行多種類儀器同時教學，相互干擾;儀器設(shè)備種類不齊全，學生只能通過網(wǎng)絡(luò)或者老師的課件講解對某些儀器設(shè)備進行粗淺的認識;教學儀器設(shè)備老舊，學生對儀器的認識落后于分析儀器的發(fā)展，導致學生不能及時更新、擴展知識，缺乏專業(yè)技能，因而不能滿足學科發(fā)展和社會生產(chǎn)的實際需求，甚至會影響就業(yè)。此外，為了避免損壞價格昂貴的分析儀器，學生只能在老師設(shè)計好的程序下，簡單、機械地按照實驗步驟操作儀器，不能很好地將理論知識與儀器設(shè)備實踐操作相結(jié)合，影響學生的積極性。

學校應當盡力改善實驗環(huán)境，滿足學生對分析儀器課程學習的基本需求。在實驗條件較充裕的情況下，應科學合理地設(shè)計教學實驗室，每間實驗室盡量單獨配備同種類儀器，每種類儀器可實現(xiàn)多臺套配備（包括適于教學的操作性強的低端儀器以及新型高端儀器）。同時應當在儀器實驗室附近配備相應的前處理實驗室，以滿足儀器分析實驗所需的試劑配制以及前處理操作。良好充足的實驗環(huán)境可保證學生能切身操作儀器，從而激發(fā)學生的學習熱情，并可提高動手能力。

對于實驗條件較簡陋的院校，可改變只能本院校學生使用儀器或只能在本院校進行教學的老舊觀念，與各院校、各機構(gòu)建立聯(lián)合公用平臺，進行儀器設(shè)備共享，實現(xiàn)學校資源、教育資源的使用率最大化。從操作性強的低端儀器中學習儀器的基本構(gòu)造與原理，并從新型高端儀器中了解儀器的發(fā)展趨勢，有利于提高學生的發(fā)散性思維與創(chuàng)造性思維。此外，還可以引入操作視頻和虛擬仿真等網(wǎng)絡(luò)教學方法，解決實驗條件滯后以及儀器設(shè)備昂貴帶來的問題。根據(jù)課程專業(yè)特點及開設(shè)的實驗項目，采用計算機模擬技術(shù)，模擬儀器分析系統(tǒng)，建立虛擬仿真課程。通過虛擬仿真網(wǎng)絡(luò)教學，學生可以直觀了解儀器結(jié)構(gòu)及基本原理，強化理論基礎(chǔ)。

二、豐富教學內(nèi)容

一般而言，儀器分析實驗教材所設(shè)計的驗證性實驗偏多，很少有或沒有設(shè)計性實驗，學生只需根據(jù)設(shè)計好的實驗操作步驟按部就班進行實驗即可，這不利于培養(yǎng)學生獨立思考的能力。此外，由于色譜、光譜技術(shù)理論已趨于完善，部分教材內(nèi)容陳舊，與時代發(fā)展脫節(jié)，很難讓學生切身體驗儀器分析與生活的相關(guān)性，較難引起學生的學習興趣。因此，在教學內(nèi)容的選定過程中，應具有層次性，既有傳統(tǒng)的經(jīng)典教學實驗案例，也應根據(jù)社會經(jīng)濟的發(fā)展，選取與熱點問題相關(guān)的研究內(nèi)容，并設(shè)計成實驗教材。讓學生既能從經(jīng)典的實驗中學習儀器分析實驗的相關(guān)基本知識，又能深入體會儀器分析對促進社會經(jīng)濟發(fā)展的重要作用，這有利于提高學生的學習積極性，有利于培養(yǎng)其解決實際問題的能力。

在教學內(nèi)容的制定中，除了驗證性實驗，還應當加入設(shè)計性實驗。設(shè)計性實驗教學強調(diào)以學生為主體、教師為主導，即學生對實驗進行自主設(shè)計，教師對其組織安排可行性論證后，學生自主獨立完成。在設(shè)計性實驗中，可以是教師給定一個主題（主題可以是當今社會或是當?shù)仃P(guān)注的熱點，或是教師自身研究領(lǐng)域的前沿），學生則根據(jù)主題自主設(shè)計并完成實驗;也可以是學生自定主題、自主設(shè)計并獨立完成實驗。設(shè)計性實驗教學的引入可培養(yǎng)學生查閱文獻、調(diào)研資料、將儲備的知識付諸實踐進行創(chuàng)造、研究及解決問題的能力，可開拓學生的思維、拓寬學生的知識廣度，最大限度地調(diào)動學生的自主能動性、激發(fā)學生的創(chuàng)造力。

三、多元化教學

在儀器分析實驗教學中，由于某些學校實驗資源匱乏，學生只能在老師準備好所有實驗相關(guān)事宜的情況下，根據(jù)操作程序簡單地操作儀器，有的甚至僅允許安排一個學生代表操作儀器，其他學生只能扮演圍觀者。此類情況下的儀器教學缺乏普及性、專業(yè)性與針對性，難以激發(fā)學生學習儀器的熱情與主動性，束縛了學生的主觀能動性和創(chuàng)造性，學生容易產(chǎn)生懶惰和依賴心理。因此，多元化教學方式的開展有利于發(fā)揮學生在課程中的主導作用，利于人才培養(yǎng)。

（一）分組教學

根據(jù)學生對理論知識的掌握情況和動手能力合理編組，展開在不同實驗儀器間輪換教學的分組教學模式。在教學中，每個小組針對每個儀器教學內(nèi)容分別合作完成一個驗證性實驗或設(shè)計性實驗，包括文獻調(diào)研、課題的建立及可行性論證、實驗開展及數(shù)據(jù)分析等。分組教學可增加學生獨立操作儀器和對分析實驗進行思考與討論的機會，學生通過各項實踐，能更深入地學習儀器、規(guī)范實驗操作，加深對理論知識的理解，進一步把握儀器分析實驗的關(guān)鍵，提高學生對儀器分析實驗的興趣;可在滿足學生不同需求的同時，發(fā)揮學生的特長，培養(yǎng)團隊合作精神，利于各類型人才的綜合培養(yǎng)。

（二）開放性教學

利用現(xiàn)有師資優(yōu)勢、設(shè)備和場地等資源，建設(shè)開放性實驗室，有利于培養(yǎng)和提高學生的自主學習及實踐能力，有利于設(shè)計性和創(chuàng)新性實驗的開展。實驗室的開放可促進學生在教學時及課外，根據(jù)自己的能力、興趣、學習目標去選擇并完成新的實驗項目。教師在課堂教學中還可以恰當?shù)剡x擇并引入自身研究領(lǐng)域相關(guān)的研究前沿科研成果和學術(shù)思想，啟發(fā)學生的學術(shù)思維、激發(fā)學生的學術(shù)熱情，引領(lǐng)學生參與到自己的科研工作中。學生可在科研工作的參與中為后續(xù)工作或?qū)W習中的實驗開展積累一定的實踐經(jīng)驗。

四、完善考核方式

學生提交、教師批閱實驗報告獲取儀器分析實驗課程成績的方式是較為普遍的一種考核方式，但這種方式具有一定的不合理性，不能清晰地反映學生掌握知識的程度，不能真實地反映學生參與實驗的積極性與有效性以及學生實驗前后的思維變化，不能更好地激發(fā)學生的學習熱情以及學生對實驗的探索精神。因此，完善考核方式也是促進儀器分析實驗課程良好發(fā)展的一個重要部分。儀器分析實驗課程的考核應具有綜合性與靈活性，在對學生的考核中，可將實驗過程中的實驗預習情況、具體操作表現(xiàn)、實驗參與的積極性、實驗過程中的思考與討論以及解決問題的能力等因素都納入考核范圍，進行綜合評定，而不是僅以實驗成敗、實驗結(jié)果的好壞等某項單一結(jié)果或表現(xiàn)作為唯一判定依據(jù)。除此之外，還可給積極參與開放性實驗的學生加分，激發(fā)學生真正參與實驗的積極性。

五、結(jié)語

儀器分析實驗是理論與實踐相結(jié)合的一門課程，在教學中充分發(fā)揮學生的學習熱情和積極性、自主能動性、創(chuàng)造力等，是學生學好、教師教好此門課程的關(guān)鍵。本論文結(jié)合當前儀器分析實驗課程教學中存在的一些問題，在教學實驗室建設(shè)、教學內(nèi)容、教學方式及考核方式等方面，對科學合理設(shè)計儀器分析實驗教學課程提出了一些建議，旨在促進課程教學質(zhì)量的提高與學生能力的培養(yǎng)。當然，當今社會日新月異，儀器分析實驗教學課程也應與時俱進、緊跟時代發(fā)展的步伐，在實踐中不斷積累經(jīng)驗，進行探索。

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◎編輯 武生智