基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的儀器分析課程改進(jìn)初探

摘要：在經(jīng)濟(jì)和科技迅速發(fā)展的新形勢下，各行業(yè)要求畢業(yè)生不僅具有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，而且具備較強(qiáng)的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)。針對(duì)儀器分析課程的教學(xué)現(xiàn)狀，從完善教學(xué)大綱、優(yōu)化課程體系、豐富教學(xué)方式、提高教學(xué)水平等方面探討了儀器分析課程的改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：儀器分析;課程改進(jìn);應(yīng)用型人才培養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2020）22-0171-02

儀器分析技術(shù)是借助特定儀器，以物質(zhì)的物理或物理化學(xué)性質(zhì)為依據(jù)，對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)及樣品組成等進(jìn)行定性、定量分析的方法。作為科學(xué)研究和質(zhì)量監(jiān)控的重要分析手段，儀器分析技術(shù)被廣泛應(yīng)用于化工、材料及環(huán)境科學(xué)等自然科學(xué)的研究，以及環(huán)境監(jiān)測、食品安全檢測及檢疫檢驗(yàn)領(lǐng)域。許多高校把儀器分析作為化工、食品、環(huán)境及應(yīng)用化學(xué)等專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課程。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和現(xiàn)代科技的全面進(jìn)步，各行業(yè)對(duì)應(yīng)用型人才的要求也越來越高，畢業(yè)生不僅要具有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，而且要具備較強(qiáng)的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)。但傳統(tǒng)教學(xué)模式難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生有的在課堂上看手機(jī)，有的看似聽講，實(shí)際不知神游到何處，沒有跟著教師的授課思路積極思考，教師往往處于“唱獨(dú)角戲”的狀態(tài)。筆者基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)，分析儀器分析教學(xué)現(xiàn)狀，結(jié)合多年的授課經(jīng)驗(yàn)，從完善教學(xué)大綱、優(yōu)化課程體系、豐富教學(xué)方式、提高教學(xué)水平等方面初步探討了儀器分析課程的改進(jìn)措施。

一、儀器分析課程教學(xué)現(xiàn)狀

儀器分析是分析化學(xué)的一個(gè)分支，涉及數(shù)理化及計(jì)算機(jī)等學(xué)科知識(shí)，是一門綜合性強(qiáng)、技術(shù)含量高的應(yīng)用型課程。教學(xué)內(nèi)容包括氣相色譜、高效液相色譜、電位分析、伏安分析、庫侖分析、原子發(fā)射光譜、原子吸收光譜、紫外-可見吸收光譜、紅外光譜等，內(nèi)容涵蓋廣，多學(xué)科交叉，知識(shí)點(diǎn)分散，學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)很難真正理解和掌握。

有些儀器分析方法名稱相近，但原理及所用儀器又大不相同，例如色譜和光譜分析、原子發(fā)射和原子吸收光譜、氣相和液相色譜，很容易混淆，學(xué)生課前又沒有見過這些儀器，沒有感性認(rèn)識(shí)，講授內(nèi)容對(duì)學(xué)生來說枯燥、難懂。

儀器分析理論課的講授須結(jié)合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，但由于各種客觀原因，實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往很難與課堂教學(xué)同步。此外，實(shí)驗(yàn)涉及的儀器多為價(jià)格昂貴的大型儀器，使用和維護(hù)成本較高，一般院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器數(shù)量有限，即使采用實(shí)驗(yàn)分組法，每組學(xué)生2～3人，也不能保證每位學(xué)生都有動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)。這些都增加了引導(dǎo)學(xué)生扎實(shí)掌握儀器分析方法解決實(shí)際問題的難度。

二、儀器分析課程改進(jìn)措施與實(shí)踐

（一）完善教學(xué)大綱，優(yōu)化課程體系

依據(jù)行業(yè)需求和專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)完善教學(xué)大綱，構(gòu)建具有針對(duì)性的課程體系。儀器分析主要包括色譜、電化學(xué)和光學(xué)分析，在保證知識(shí)結(jié)構(gòu)體系完整的基礎(chǔ)上，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，合理選取教學(xué)內(nèi)容，授課學(xué)時(shí)安排突出專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)需求[1]。鹽城工學(xué)院應(yīng)化專業(yè)立足培養(yǎng)具備電化學(xué)基本原理知識(shí)，熟悉電化學(xué)生產(chǎn)工藝，能承擔(dān)產(chǎn)品分析檢測和研發(fā)，具有創(chuàng)新精神和較強(qiáng)工程實(shí)踐能力的應(yīng)用型專業(yè)人才，適當(dāng)增加電化學(xué)分析授課學(xué)時(shí)，使學(xué)生能夠扎實(shí)掌握單掃描極譜、方波極譜、循環(huán)伏安、溶出伏安、恒電位及恒電流電解等電化學(xué)分析方法。而對(duì)食品和化工專業(yè)，電化學(xué)分析授課學(xué)時(shí)比色譜和光學(xué)分析要少，授課內(nèi)容相對(duì)沒有如此細(xì)致。

磨刀不誤砍柴工，緒論都安排2學(xué)時(shí)。通過儀器分析在研發(fā)、質(zhì)量檢測及社會(huì)應(yīng)用的多個(gè)實(shí)例，學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到儀器分析無論在其求學(xué)還是未來工作中都舉足輕重，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。學(xué)生通過學(xué)習(xí)緒論，對(duì)儀器分析起源、發(fā)展、應(yīng)用及未來趨勢有了總體認(rèn)識(shí)。

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)相結(jié)合，減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生不拘泥于既定實(shí)驗(yàn)步驟操作獲得正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而是結(jié)合所學(xué)，自己制定合理的實(shí)驗(yàn)方案，提高分析和解決問題的能力。將不同專業(yè)必需的知識(shí)點(diǎn)優(yōu)選重組，例如，紫外可見分光光度法的定性定量分析實(shí)驗(yàn)，以往通過制作苯酚溶液在不同PH值的標(biāo)準(zhǔn)曲線考察物質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)最大吸收波長的影響，學(xué)習(xí)定性分析;通過配制不同濃度的苯酚溶液，制作標(biāo)準(zhǔn)吸收曲線，并給學(xué)生一個(gè)苯酚未知樣，測定未知樣的吸光度，通過標(biāo)準(zhǔn)曲線法確定未知樣的濃度，學(xué)習(xí)定量分析。但期末考核發(fā)現(xiàn)部分同學(xué)僅記得配制標(biāo)準(zhǔn)溶液和拉了數(shù)次分光光度計(jì)的拉桿，頭腦中的知識(shí)都是碎片，對(duì)定性定量分析沒有整體了解。教學(xué)改革后，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目被調(diào)整為紫外可見分光光度法確定罐裝雪碧防腐劑種類并測定含量。在實(shí)驗(yàn)開始前，學(xué)生先查文獻(xiàn)，確定可能存在的防腐劑，如苯甲酸鈉、山梨醇，并了解吸收曲線、最大吸收波長等概念。在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生利用紫外可見分光光度法制作這兩種物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸收曲線，獲得最大吸收波長，并與相同條件下雪碧的吸收曲線對(duì)比，通過最大吸收波長確定雪碧中的防腐劑為苯甲酸鈉;測定雪碧的吸光度，依據(jù)朗伯比爾定律，借助苯甲酸鈉的標(biāo)準(zhǔn)曲線，獲得雪碧中的苯甲酸鈉的含量，并與商品標(biāo)簽上的含量比對(duì)。如此，學(xué)生對(duì)紫外可見分光光度法的定性、定量分析依據(jù)及實(shí)驗(yàn)過程都有了深刻的理解。

（二）豐富教學(xué)方式，提高教學(xué)水平

1.課堂講“活”，提高課程趣味性。精心設(shè)計(jì)課程的導(dǎo)入，讓學(xué)生產(chǎn)生探索的欲望。利用問題導(dǎo)入法，將生活現(xiàn)象、生產(chǎn)實(shí)踐巧妙上升到結(jié)合理論進(jìn)行講述和剖析的導(dǎo)入法，而不是一味按照儀器分析基本原理、儀器結(jié)構(gòu)、定性定量分析及應(yīng)用范圍講授理論知識(shí)。

增加對(duì)儀器發(fā)展史的講解，介紹方法創(chuàng)立及發(fā)展背后的故事，讓課堂變得有“溫度”，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。介紹阿斯頓發(fā)明質(zhì)譜儀，證實(shí)同位素存在的歷史事實(shí)，使學(xué)生在感受科學(xué)家克服困難、不言放棄的探索精神的同時(shí)又了解了質(zhì)譜法。介紹茨維特利用填充了碳酸鈣顆粒的玻璃管分離植物色素的實(shí)驗(yàn)過程引出色譜法，使學(xué)生對(duì)色譜法的流動(dòng)相、固定相、色譜分離過程有了充分的感性認(rèn)識(shí)，再講解色譜分離原理、實(shí)質(zhì)及色譜儀基本組成，學(xué)生就不會(huì)覺得晦澀難懂了。

授人以魚不如授人以漁，教學(xué)生查閱期刊文獻(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生閱讀文獻(xiàn)。學(xué)生不僅可以了解儀器分析發(fā)展史，還能獲知最新研究成果，拓寬知識(shí)面。

2.結(jié)合實(shí)際，啟發(fā)式案例教學(xué)。分模塊結(jié)合具體案例，將知識(shí)點(diǎn)在解決實(shí)際問題的統(tǒng)領(lǐng)下聯(lián)系在一起。在講氣相色譜定性定量分析時(shí)，結(jié)合蔬菜中農(nóng)藥殘留、奶粉中蛋白含量測定。在解決實(shí)際問題過程中掌握知識(shí)點(diǎn)，既鍛煉學(xué)生學(xué)以致用的能力，又激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。在教學(xué)中提出問題，引導(dǎo)學(xué)生尋找答案，解決問題，而不是將知識(shí)一股腦灌輸給學(xué)生。

3.采用歸納對(duì)比方法，培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)駕馭能力。注重引導(dǎo)學(xué)生分析知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)在聯(lián)系，從不同的儀器分析方法歸納出共性和個(gè)性[2]。如紫外吸收與原子吸收都是分光光度法，但前者使用連續(xù)光源，后者使用銳線光源。原子吸收和原子發(fā)射都是原子光譜，但前者研究處于氣態(tài)基態(tài)的原子對(duì)特征譜線的吸收，后者研究處于激發(fā)態(tài)的原子發(fā)射出的特征譜線。通過對(duì)比，前后相互銜接，學(xué)生不會(huì)混淆不同的方法。

4.采用多媒體、觀摩演示的教學(xué)方法。儀器分析存在很多傳統(tǒng)教學(xué)手段難以闡述清楚、不易理解的內(nèi)容，借助多媒體可獲得直觀明了、事半功倍的效果。如板書無法畫出分析儀器的立體圖，而借助多媒體可以展示儀器的結(jié)構(gòu)，演示儀器的操作過程，增加直觀感性認(rèn)識(shí)。把多組分試樣色譜分析、原子吸收的原子化等微觀過程通過動(dòng)畫形象地表現(xiàn)出來，有助于學(xué)生的理解。

將易攜帶的小型儀器或元件，如PH計(jì)、紫外可見分光光度計(jì)及各類電極帶到課堂，演示PH值及苯甲酸鈉溶液吸光度的測定，增加感性認(rèn)識(shí)，提高理解力。針對(duì)一些較難或重要的知識(shí)點(diǎn)，錄制學(xué)習(xí)短視頻，方便學(xué)生課前預(yù)習(xí)或課后復(fù)習(xí)，學(xué)生可根據(jù)掌握程度選擇快播或重復(fù)播放，用起來得心應(yīng)手。

三、結(jié)語

積極探索適合應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的儀器分析課程教學(xué)大綱，開拓多元化的教學(xué)模式勢在必行，為培養(yǎng)具備較強(qiáng)綜合能力的應(yīng)用型人才提供助力。課程改革不是一朝一夕完成的事情，是一項(xiàng)長期任務(wù)，需要解決的問題不是一次改進(jìn)就能全部完成的，需要教師在教學(xué)中不斷探索。教師既要注重知識(shí)點(diǎn)的講授，又要積極引導(dǎo)學(xué)生把課堂所學(xué)和實(shí)踐有機(jī)結(jié)合。

參考文獻(xiàn)：

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[2]汪小強(qiáng)，白玲，李銘芳，吳東平.儀器分析課堂教學(xué)的探索與實(shí)踐[J].廣東化工，2019，46（24）：111+120.

Preliminary Study on Improvement of the Instrument Analysis Course Based

on Application-Oriented Talent Training

SHI Wen-yan

（School of Chemistry & Chemical Engineering， Yancheng Institute of Technology， Yancheng， Jiangsu 224051， China）

Abstract： Under the new situation of rapid development of economy， science and technology， graduates in various fields are required to have not only solid professional knowledge， but also strong practical ability and innovation consciousness. The teaching status of Instrument Analysis is analyzed， and the improvement measures are discussed from two aspects， such as improving the syllabus and optimizing the curriculum system， and enriching the teaching methods and improving the teaching level.

Key words： Instrument Analysis; curriculum improvement; application-oriented talent training

收稿日期：2020-02-11

作者簡介：石文艷（1980-），女（漢族），河北衡水人，博士研究生，副教授，研究方向：分子動(dòng)力學(xué)模擬在化學(xué)中的應(yīng)用。