儀器分析課程與實驗有效促進(jìn)教學(xué)的探討

1、儀器分析課程與實驗有效促進(jìn)教學(xué)的探討摘要：針對儀器分析課程教學(xué)過程與教學(xué) 方法中存在的問題，提出以實驗設(shè)計和人才培養(yǎng)為課 程調(diào)整方向，同時將實驗的教學(xué)模式由演示式轉(zhuǎn)為開 放和互動式，建立創(chuàng)新實驗體系和改革考評體系，實 現(xiàn)該門課程理論與實驗的相互促進(jìn)，從而培養(yǎng)動手能 力較強的專業(yè)人才。關(guān)鍵詞：儀器分析；課程；實驗；教學(xué)；探討口號：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：中圖分類1674-9324（2012）02-0208-02儀器分析課程從上個世紀(jì)六七十年代就作為 化學(xué)化工、物理以及電子學(xué)等學(xué)科必選的重要課程， 學(xué)生通過對該課程的學(xué)習(xí)可以掌握科學(xué)儀器的原理、 構(gòu)造和分析方法，進(jìn)而在實踐過程中能

2、利用大型儀器 解決傳統(tǒng)方法無法解決或很難解決的測試問題。進(jìn)入 21 世紀(jì)后，幾乎所有的理學(xué)及工學(xué)專業(yè)都非常重視該 課程對專業(yè)培養(yǎng)的需要，相繼在環(huán)境科學(xué)及工程、生 物科學(xué)等領(lǐng)域作為專業(yè)選修科 1。但是，通過對若干 院校及相關(guān)專業(yè)的儀器分析課程教學(xué)的信息反饋， 教學(xué)過程與教學(xué)方法還是存在很大的問題，比較突出 的就是儀器分析課程的教學(xué)與相應(yīng)實驗不能夠相 應(yīng)促進(jìn)，從而導(dǎo)致所學(xué)理論不能夠很好地應(yīng)用于實際。 針對這種情況，結(jié)合筆者多年對該課程的教學(xué)實踐， 可以從以下兩個方面改善。一、儀器分析 理論課程設(shè)置以實驗為基礎(chǔ)， 專 業(yè)培養(yǎng)方向為導(dǎo)向過去儀器分析課程所占學(xué)時較多，個別“ 211 學(xué)校”（例如廈門大學(xué)

3、）該課程的理論教學(xué)課時達(dá)到 80 學(xué)時以上，但是由于人才培養(yǎng)模式的變化或?qū)I(yè)培 養(yǎng)方向的調(diào)整，大多學(xué)校對于該課程的學(xué)時都進(jìn)行了 大大的壓縮， 基本控制在 40 學(xué)時左右， 隨之而帶來的 問題就是對授課內(nèi)容的縮減。但是為了保證學(xué)生對該 課程學(xué)習(xí)的完整性，許多研究者進(jìn)行了大量的探索 2 由于學(xué)校之間的教學(xué)條件差異性很大，不可能提出一 套適合所有學(xué)校的教學(xué)模式。筆者認(rèn)為， 儀器分析 課程是以培養(yǎng)學(xué)生動手能力為目的的學(xué)科，所以應(yīng)該 根據(jù)實驗的開設(shè)情況合理安排理論課程的教學(xué)。而另 一方面，由于專業(yè)培養(yǎng)方向的差異，儀器分析 理論 課程的教學(xué)就可以作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。以我校儀器分 析的實踐教學(xué)為例，該課程主要在

4、化學(xué)師范、環(huán)境 科學(xué)以及應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)開設(shè)。三個專業(yè)的人才培 養(yǎng)方向有很大差異，化學(xué)師范主要培養(yǎng)化學(xué)教學(xué)的教 師和教學(xué)研究人員，環(huán)境科學(xué)專業(yè)主要培養(yǎng)環(huán)境監(jiān)測 與分析的人員，應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)主要培養(yǎng)化學(xué)工程 及生產(chǎn)過程的在線檢測與控制人員。化學(xué)師范專業(yè)的 該課程教學(xué)必選的實驗只要是電位法、紫外一可見吸 收光譜、原子吸收光譜以及紅外光譜，環(huán)境科學(xué)專業(yè) 主要是除了上述實驗以外還要選擇氣相色譜、液相色 譜分子熒光光譜等實驗，而應(yīng)用化工專業(yè)還要學(xué)習(xí)熱 重、X射線衍射等內(nèi)容。與之相對應(yīng)的，每個專業(yè)根 據(jù)專業(yè)背景，對該課程的理論教學(xué)也作出了調(diào)整。二、儀器分析 實驗教學(xué)模式由演示到開放、 互 動的轉(zhuǎn)變多數(shù)高

5、校儀器分析課程及實驗教學(xué)都是重理 論輕實驗，一方面是由于大型分析儀器價格比較昂貴， 稍有操作不當(dāng)就很難維修，且成本很高；另一方面， 儀器種類雖然比較齊全，但是就單一種類的儀器數(shù)量 卻不多，無法滿足多人同時操作。所以，多數(shù)高校實 驗的模式都是以教師演示操作為主，由此帶來的問題 就是學(xué)生理論基礎(chǔ)再好也很難獨立完成實際工作 3 。 經(jīng)過多年的教學(xué)摸索，儀器分析 課程必須實現(xiàn)由演 示到師生活動的模式轉(zhuǎn)變。實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵主要 在于兩個開放。其一，是實驗室的開放程度。即對實 驗室的資源進(jìn)行整合， 對現(xiàn)有大型儀器進(jìn)行分類規(guī)劃。機操作的同學(xué)不是很多，例如，我校將氣相色譜儀、液相色譜儀、離子色譜、 氣-質(zhì)聯(lián)

6、用儀等為一組，紫外 -可見吸收光譜儀、熒光 分光光度計、紅外光譜儀等為一組，放置于同一大型 實驗室內(nèi)。進(jìn)行登記預(yù)約制度，由理論課教師與實驗 室管理人員協(xié)調(diào)溝通， 合理安排師生同時上機。 其二， 建立實驗分組輪換制度。 即對教學(xué)班進(jìn)行分小班， 56 人一組，按照實驗安排內(nèi)容，實驗前需與相關(guān)實驗教 師溝通協(xié)調(diào)，但是可同時在一組儀器實驗室同時從事 多種儀器的操作訓(xùn)練。例如化學(xué)師范專業(yè)有學(xué)生 35 人，分為 6 組，每組 56 人，分別與光學(xué)儀器實驗室、 電化學(xué)教學(xué)實驗室、色譜教學(xué)實驗室、結(jié)構(gòu)分析實驗 室的老師預(yù)約時間，第一組同學(xué)第一周做色譜實驗， 第二組同學(xué)第一周做電化學(xué)實驗，依次類推，錯開相 應(yīng)時

7、間，并在學(xué)期期末前進(jìn)行輪換完畢。這樣做的好 處就在于，不僅避免了很多同學(xué)同時做一個儀器實驗 而很難有動手機會的局面，增加了接觸大型儀器的機 會；而且，由于同一時間，性。實驗教師可以針對性較強地向同學(xué)們講授儀器的操作 和使用，從而同學(xué)們掌握的知識更具有完整三、創(chuàng)新實驗體系的建立與考評體系的重塑 由于儀器分析理論課的教學(xué)是以實驗的安排 為基礎(chǔ)的，所以實驗課的安排就顯得尤為重要。過去 的實驗課的設(shè)計基本上是實驗教師在課程開設(shè)之前就 確定實驗?zāi)繕?biāo)、實驗內(nèi)容與考核方式，學(xué)生很少能夠 根據(jù)自己的興趣選擇實驗項目，也就不能對所學(xué)知識 有足夠的興趣，所以始終處于被動接受的狀態(tài)，也就 不能保證理論學(xué)習(xí)和實踐教學(xué)

8、的有效促進(jìn)。針對這種 情況，同時為了增強同學(xué)們的獨立思考能力，對實驗 體系進(jìn)行大膽革新。即對于儀器分析實驗的目標(biāo) 和內(nèi)容作出調(diào)整。首先，將實驗體系分為基礎(chǔ)實驗操 作和創(chuàng)新實驗兩個部分 4，其中基礎(chǔ)實驗操作主要根 據(jù)學(xué)科培養(yǎng)方向確定。例如化學(xué)師范專業(yè)主要培養(yǎng)從 事基礎(chǔ)教育的人才，所以更為強調(diào)儀器的基本原理部 分，而環(huán)境科學(xué)專業(yè)主要培養(yǎng)環(huán)境監(jiān)測人員，所以在 基礎(chǔ)操作上更為注意操作細(xì)節(jié)的培養(yǎng)。其次，將學(xué)生 的成績考評體系也分為基礎(chǔ)技能考核和創(chuàng)新考核兩個 部分。經(jīng)過多年的摸索實驗，基礎(chǔ)技能占 60%，創(chuàng)新 考核占 40%的比例比較適合該課程的考核?；A(chǔ)技能 實驗安排在 56 個實驗，而創(chuàng)新實驗安排 1

9、2 個實驗 即可。采用 56 個同學(xué)一組，獨立完成所有實驗過程。 建立創(chuàng)新體系需要對于該課程的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行調(diào)整， 不僅要學(xué)生掌握儀器分析的基本原理、構(gòu)造與應(yīng) 用，更為強調(diào)的是利用大型儀器解決實際問題的能力。 例如，在講授儀器分析課的同時，對于近期備受 關(guān)注的塑化劑問題，要求同學(xué)們通過查閱相關(guān)資料， 自主設(shè)計監(jiān)測食品中塑化劑的實驗方案，教師只輔助 指導(dǎo)完善細(xì)節(jié)。結(jié)果，很多同學(xué)利用學(xué)習(xí)的有關(guān)色譜、 質(zhì)譜以及電化學(xué)的方法設(shè)計了相對合理的分析方案， 并嘗試了方法的可行性。通過對如上三個方面的改革探索，實現(xiàn)儀器分 析課程的體系改革，有效地促進(jìn)了該學(xué)科的教學(xué)， 特別是改變了以往重理論輕實驗的教學(xué)模式，能夠更 為有效地培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。但是，同時也應(yīng)該看 到，如此的改革也面臨硬件、師資等問題。一方面需 要對于課程的具體設(shè)置提出大膽的改革，另一方面實 驗室的配備還需要完善，同時相應(yīng)制度的建立也需要 付出大量的努力。參考文獻(xiàn)：1 賈長英，張曉娟，張丹陽.現(xiàn)代儀器分析及其教學(xué)改革J.化工高等教育，2007, (2): 45-47.2