儀器實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思考改革

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摘要：儀器分析實(shí)驗(yàn)是高等學(xué)校的必修課程之一，與其理論課程教學(xué)相輔相成。該文針對(duì)高等院校儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中存在的一些問題，同時(shí)結(jié)合環(huán)境專業(yè)特色，從教學(xué)內(nèi)容、課程考核、教學(xué)目標(biāo)等方面進(jìn)行改革探究。實(shí)踐教學(xué)證明，實(shí)施改革措施不但能夠激發(fā)本專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也能提高其動(dòng)手能力，彰顯出此課程教學(xué)的科學(xué)性及連貫性。

關(guān)鍵詞：儀器分析實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革；教學(xué)思考

儀器分析實(shí)驗(yàn)是儀器分析課程的一個(gè)重要組分，是學(xué)生了解各種儀器結(jié)構(gòu)和原理，熟悉儀器操作方法，理解所學(xué)理論知識(shí)的重要途徑［1］。儀器分析法是依照被測物質(zhì)的物理或化學(xué)特性，采用一些特定儀器進(jìn)行測試的方法。儀器分析的理論和實(shí)驗(yàn)技術(shù)一方面為化學(xué)學(xué)科的發(fā)展提供發(fā)展的根本保障，另一方面也被廣泛應(yīng)用于材料、醫(yī)藥、食品、環(huán)境等領(lǐng)域，成為主要分析測試手段。自50年代以來，隨著光譜和色譜技術(shù)日趨成熟，這些技術(shù)越來越多地被應(yīng)用于科研工作和生產(chǎn)實(shí)踐中，例如監(jiān)測化學(xué)物質(zhì)的性質(zhì)、來源、含量及形態(tài)，以及對(duì)化學(xué)物質(zhì)的生物致毒性進(jìn)行評(píng)估等，分析造成環(huán)境問題的真正原因［2］。同時(shí)，本科學(xué)生在就業(yè)或考研面試環(huán)節(jié)經(jīng)常會(huì)被問到不同分析儀器的掌握和應(yīng)用情況。由此可見，儀器分析實(shí)驗(yàn)作為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，對(duì)提高學(xué)生的專業(yè)綜合素質(zhì)非常重要。目前，在儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中仍存在較多問題，各高校開設(shè)的實(shí)驗(yàn)以基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)居多，往往導(dǎo)致學(xué)生的興趣下降，學(xué)習(xí)積極性欠佳。結(jié)合儀器分析法技術(shù)性和復(fù)雜性的特點(diǎn)，本文分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中存在的問題，總結(jié)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)用對(duì)策，旨在促進(jìn)學(xué)生更好地掌握這門實(shí)驗(yàn)技術(shù)方面取得良好效果。

1教學(xué)過程存在的問題

儀器分析實(shí)驗(yàn)尤為適合環(huán)境和生物學(xué)專業(yè)的學(xué)生作為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程。然而，能夠用于上課的儀器尤其是大型精密儀器配備遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，導(dǎo)致在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中難以保證每個(gè)學(xué)生都按照要求進(jìn)行操作訓(xùn)練，培養(yǎng)目標(biāo)流于形式，最終影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。本文主要從以下幾個(gè)方面分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中存在的問題：從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容方面分析，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較多而課時(shí)安排相對(duì)較少。在實(shí)際教學(xué)過程中，每個(gè)同學(xué)針對(duì)一種儀器的訓(xùn)練僅限于1~2個(gè)固定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，無法做到真正掌握該儀器的實(shí)驗(yàn)操作和儀器原理。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置過程中，以重復(fù)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)居多，綜合實(shí)驗(yàn)較少；合作完成實(shí)驗(yàn)較多，學(xué)生獨(dú)立操作完成實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)太少。從實(shí)驗(yàn)成績考核方面分析，教師在成績?cè)u(píng)定時(shí)多側(cè)重于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)錯(cuò)，導(dǎo)致一部分學(xué)生單純重視實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)而不重視操作過程，對(duì)儀器的操作步驟學(xué)習(xí)漫不經(jīng)心，缺乏規(guī)范化操作，不能完整掌握儀器操作的方法和技巧，這與開設(shè)這門實(shí)驗(yàn)課的初衷相違背。從教學(xué)目標(biāo)角度分析，該課程初衷是通過實(shí)驗(yàn)的形式讓學(xué)生鞏固和掌握實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)和理論。然而，在實(shí)際教學(xué)過程中，儀器分析實(shí)驗(yàn)的課程安排與理論課程脫離關(guān)系，造成部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基本操作完成，而相應(yīng)的理論課程還沒有講解。這一現(xiàn)象不利于學(xué)生對(duì)儀器分析理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)原理的理解和掌握。此外，對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目屬性而言，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目居多，實(shí)驗(yàn)思路缺乏創(chuàng)新型和探索性。這一實(shí)驗(yàn)思路影響學(xué)生創(chuàng)新思維和未來科研主觀能動(dòng)性的激發(fā)，因而限制學(xué)生綜合素質(zhì)的鍛煉和提高。

2教學(xué)改革措施

針對(duì)教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題，本文提出以下改革措施：首先，調(diào)整儀器分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的綜合性和設(shè)計(jì)性，突出創(chuàng)新性。以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)3個(gè)層次開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，適當(dāng)把教學(xué)課時(shí)向綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)傾斜。例如，通過一些經(jīng)典的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容讓學(xué)生充分掌握分析原理，這部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容約占總課時(shí)的50%~60%［3］。同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的儀器情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，如利用電化學(xué)方法測定水中有機(jī)污染物含量（比如多環(huán)芳烴、三氯甲烷等）［4］、高效液相色譜法測定蔬菜中微量元素等等。學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛好進(jìn)行選題、設(shè)計(jì)完整的實(shí)驗(yàn)方案，通過這一過程的訓(xùn)練，提高自身的創(chuàng)新能力和科研能力。其次，改革傳統(tǒng)的“儀器分析實(shí)驗(yàn)”多人一組的做法，增加考核指標(biāo)，強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)操作的理念。在實(shí)驗(yàn)分組方面，根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和所需儀器的不同，盡量保證2~3名同學(xué)為一小組。對(duì)于大型儀器的實(shí)驗(yàn)操作，可以將整個(gè)實(shí)驗(yàn)分成2~3個(gè)部分，每個(gè)小組獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的一部分，從而保證每個(gè)小組全程參與實(shí)驗(yàn)，提高工作效率。此外，在進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)題目和難易程度及時(shí)安排學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)討論和前期準(zhǔn)備，保證課堂時(shí)間學(xué)生可以集中進(jìn)行儀器操作。同時(shí)，增加和延長開放實(shí)驗(yàn)室的時(shí)間，增加周六和周日開放實(shí)驗(yàn)室，積極協(xié)調(diào)有關(guān)老師增加實(shí)驗(yàn)課時(shí)，安排有興趣的學(xué)生參與到相關(guān)課題進(jìn)行科研工作。因此，實(shí)驗(yàn)室定期開放，一方面能夠保證學(xué)生充分掌握儀器分析實(shí)驗(yàn)，另一方面可以讓學(xué)生提前適應(yīng)科研工作的習(xí)慣，為以后從事科研工作打牢基礎(chǔ)。在課程安排方面確保學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過該實(shí)驗(yàn)相關(guān)的理論課程，一般在下一個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容理論課程開設(shè)之前，將上一個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)全部集中上完。在保證理論先行的基礎(chǔ)上，每次實(shí)驗(yàn)課上機(jī)操作之前教師對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容詳細(xì)講解，重點(diǎn)讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)、原理及注意事項(xiàng)等，教學(xué)方式多采用多媒體方式，圖文并茂，標(biāo)注流程［5］。最后，改革實(shí)驗(yàn)考核標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)驗(yàn)考核方面，反映學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績主要為實(shí)驗(yàn)報(bào)告，重點(diǎn)看報(bào)告中實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)、圖表及計(jì)算結(jié)果書寫是否符合實(shí)驗(yàn)要求。另外，在分值分配方面，實(shí)驗(yàn)報(bào)告、操作考試和理論考試成績分別占總成績的60%、20%和20%。其中，回答課堂提問情況、實(shí)驗(yàn)態(tài)度和是否請(qǐng)假等細(xì)節(jié)也都應(yīng)該在成績考核范圍內(nèi)［6］。

3結(jié)束語

通過儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐改革，讓學(xué)生逐步樹立真正掌握實(shí)驗(yàn)技術(shù)的責(zé)任意識(shí)，讓教師在教學(xué)的每個(gè)環(huán)節(jié)重視培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思維和動(dòng)手能力，給予學(xué)生足夠的儀器操作時(shí)間，鼓勵(lì)學(xué)生在綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)充分發(fā)揮自我主觀能動(dòng)性，逐步貫穿新的科研實(shí)踐進(jìn)展。

參考文獻(xiàn)

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［3］周立敏，楊桂朋，高先池，等.儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思考與實(shí)踐［J］.實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2016，14（1）：148-149.

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［6］吳紅波.分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革與探索［J］.牡丹江師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，（2）：60-62.

作者:劉春香 紀(jì)磊 劉飛 單位:淮北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院