蘇小東，賈云

談儀器分析實驗階段教學

蘇小東，賈云

探討在儀器分析實驗教學中如何通過階段性教學方式體現(xiàn)以人為本，因材施教的教學理念，指出了該教學模式在培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力方面的積極作用。

儀器分析；階段性教學；創(chuàng)新能力

儀器分析是化學、物理等多學科交叉的綜合性科學，課程較為抽象、難于理解，屬化學類學科中難度較大的一門學科［1］。儀器分析課程強調(diào)實踐，一切以實踐為基礎，以實際需要為目的。只有實際應用和操作，才會真正領會所學的理論知識，才能感受到儀器分析的無窮魅力［2］，進而激發(fā)學生的學習積極性和主動性，提高儀器分析實驗教學的效果。本文根據(jù)理工科院校本科學生的培養(yǎng)需要，就如何以人為本，利用學?，F(xiàn)有的先進分析測試儀器提高學生的理論水平、實踐能力，使學生掌握先進的分析測試手段，發(fā)揮現(xiàn)有儀器設備的作用，提高教學質(zhì)量進行初步探索，其主要目的是激發(fā)學生的學習熱情和興趣，調(diào)動學生學習的積極性，從而提高學生在實驗中的主動性，培養(yǎng)有科學思維方法和科技創(chuàng)新能力的創(chuàng)新型人才［3］。

一、當前高校儀器分析教學中存在的問題

我國大學化學實驗教學同國外高水平大學相比，差距主要是在實驗教學上缺乏主動性和創(chuàng)造性［4］。目前，我國高校儀器分析實驗教學中普遍存在的問題主要有［5］：(1)課堂的實驗教學內(nèi)容與生產(chǎn)、生活實際的相關性較小，僅作為理論教學的輔助手段，難以激發(fā)起學生的學習興趣，學生缺乏做實驗的主動性和積極性。(2)實驗教學方法一般是在規(guī)定的時間內(nèi)按照實驗講義，利用已準備好的實驗儀器設備一步步去做，很少發(fā)揮學生的主觀能動性，更談不上實施創(chuàng)新教育和個性化教育。(3)實驗教學課時有限，教師往往把重點放在完成教學任務上。

實驗是科技之母。實驗室是高校進行教學和科學研究的重要基地，實驗教學是高等教學中理論聯(lián)系實際的重要環(huán)節(jié)，因此，加快儀器分析實驗教學改革成為高等學校提高教學質(zhì)量和辦學水平的當務之急。

二、儀器分析實驗教學的改革措施

根據(jù)學生學習的一般規(guī)律和學生個體的實際情況，我們把學生儀器分析實驗分為三個階段：基礎實驗階段；開放式設計實驗階段和面向課題的科研實驗階段。前兩個階段是必修課，科研階段屬于選修課。

（一）基礎實驗階段

本階段實驗涉及光(波)譜分析、電化學分析、分離分析的12個經(jīng)典實驗，通過這些驗證型的實驗，學生就能掌握儀器分析的基本原理、操作技能和儀器的適用范圍。試驗中，教師要求學生以實驗為載體，了解分析儀器原理和結構，學會儀器的操作技能，掌握定性、定量和結構分析的基本方法。本階段采用的是教師指導下學生獨立完成實驗的教學方式，重在培養(yǎng)學生的動手能力、觀察能力。本階段的實驗基本上采用人工配制的簡單試樣作為分析對象，省去復雜冗長的試樣預處理過程，讓學生有更多時間上機操作。該階段主要是對學生進行基本實驗技能訓練，培養(yǎng)學生進行科學實驗的能力，使學生熟悉一般實驗操作技能以及實驗數(shù)據(jù)的采集、處理、分析和綜合能力。

（二）開放式設計實驗階段

開放式設計實驗階段［6］是讓學生在熟練掌握基本實驗技能的基礎上，完成自選的綜合設計型實驗。本階段的實驗教學旨在通過以學生為主體的研討式教學方法，培養(yǎng)學生綜合運用所學知識和技能解決實際問題的能力和創(chuàng)新意識。教師可以根據(jù)實驗室的設備條件，提出與生活關系密切的設計性實驗命題供學生自由選擇，如：罐頭食品和腌制食品中的亞硝酸鹽含量的測定；燒烤中致癌物質(zhì)苯并芘的測定；佐料用辣椒油中蘇丹紅的測定；新裝修房屋室內(nèi)甲醛含量的測定等。教師提前將題目布置給學生，學生按照自己的興趣任選其中一個題目進行實驗方案的設計，并詳細撰寫包括采樣、前處理、測定和數(shù)據(jù)處理等各個環(huán)節(jié)的實驗方案；之后，教師集中聽取學生的實驗方案設計，師生共同討論實驗方案的可行性，確定最后的實驗方案。實驗方案確定后，學生便自行準備實驗器材，進行試樣預處理、上機測試、分析數(shù)據(jù)、撰寫實驗課程論文并進行交流答辯，最后由指導教師進行總結。

在該實驗階段，教師一定要注意啟迪學生的好奇心，鼓勵學生進行嘗試（不強調(diào)讓其獨立完成）。學生可以根據(jù)自己的興趣愛好自由組合成實驗小組，通過查閱資料、設計方案、實施方案、寫課程論文等步驟，完整地體驗分析實驗的全過程，鍛煉自己在科學實驗中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，以及在撰寫論文和答辯過程中綜合歸納的能力、科技寫作的能力和語言表達的能力。這種完整的開放式設計性實驗教學，讓學生品嘗到了創(chuàng)新實踐的滋味，體會到解決實際問題后的成就感，受到學生的普遍歡迎。

（三）面向課題的科研實驗階段

面向課題的科研階段實驗是讓理論基礎知識扎實、實驗技能熟練且對儀器分析這門學科具有濃厚興趣的學生根據(jù)自己的興趣參加指導教師的科研課題和課外科技活動項目。指導教師要對申請進入開放實驗室參加科研活動的學生進行“資格”認定，考察學生對各種實驗儀器設備操作的規(guī)范性；要求學生詳細閱讀與科研課題有關的10篇左右的科技文獻資料，其中包括至少2篇高水平的英文文獻，然后寫出科研計劃或開題報告。指導老師和課題組要對學生撰寫的開題報告進行審核、指導，在課題具有較高可行性的情況下學生方能進行科研實驗。在實驗過程中，教師要隨時與學生進行溝通與交流，學生應向指導教師提供進展報告。實驗完成后，教師指導學生撰寫研究報告。實驗實施過程中，實驗中心應提供必要的實驗場地、儀器設備及實驗試劑，學生可根據(jù)自己的情況自主安排時間進入開放實驗室進行實驗。

面向課題的科研階段實驗體現(xiàn)了科研對本科教學的帶動作用，實現(xiàn)了教學與科研的互動。教學是高?？蒲械那疤岷突A條件，科研對提高教學質(zhì)量和辦學水平起著重要作用。教師在實驗中體現(xiàn)出來的科學、嚴謹、一絲不茍的科學態(tài)度和工作作風會對學生起到潛移默化的影響。在此過程中，學生的創(chuàng)造思維能力和從事科學研究的基本素質(zhì)和技能會得到不斷提高，對第一課堂的學習起促進和深化作用，也為畢業(yè)論文設計打下堅實的基礎。

（四）開放實驗室

前面幾個環(huán)節(jié)的實驗，其學時數(shù)很難滿足學生的需要，因此必須給學生創(chuàng)造一個可按計劃做實驗的環(huán)境和進行科研開發(fā)的場所。而全工作日開放實驗室就能滿足學生的這一需求。實驗室開放后，學生可以根據(jù)自己的需要隨時預約實驗的時間，合理安排設計實驗和科研實驗的時間。

當然，實驗室在對學生開放同時也對實驗室的管理和有關的實驗技術人員提出了更高的要求。由于長期以來，我校實驗技術人員在僅被看作是教輔人員，處于次要、從屬的地位，其工資待遇、晉職晉級、培養(yǎng)訓練等諸多方面得不到重視，造成實驗技術隊伍不安心工作、難以擔當重任的局面。我院進行了實驗室管理制度和分配制度的改革，實行了儀器責任到人，微笑服務原則，實現(xiàn)儀器對校內(nèi)和校外開放，根據(jù)實驗量的多少和創(chuàng)收來確定分配收入。這些措施提高了實驗室人員的收入和地位，調(diào)動了實驗人員的積極性、主動性和創(chuàng)新性。實驗技術人員也主動參與培訓提高，不斷更新知識，實驗教學效果、實驗儀器設備利用率、實驗室效益均得到了提高。

（五）實驗考核方式

教育創(chuàng)新離不開思想解放，要真正培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神，就應該充分考慮對學生考試、考核的導向。我們在實際操作過程中，采取分階段進行考核的方式：在基礎實驗階段，主要考查學生的實驗基本操作技能和對儀器的了解程度（包括儀器的基本原理、結構、操作方法以及適用范圍等），考核方式是書面考核和操作考核兩類，本階段的成績占總成績的60%；在提高設計實驗階段，主要考核學生綜合分析問題的能力以及創(chuàng)新能力，考核主要包括文獻資料的收集、實驗設計方案的撰寫、設計方案的答辯以及課程論文的寫作，本階段的成績占總成績的40%。

三、結論

進行儀器分析實驗教學改革既體現(xiàn)了專業(yè)特點又符合本院實際教學條件和實驗條件。改革的根本點是根據(jù)學習的一般規(guī)律，以人為本，從學生的實際出發(fā)，調(diào)動學生的學習積極性和主動性。儀器分析實驗教學改革的目的是采用分階段、分層次的教學方式加深學生對儀器分析理論知識的理解，訓練學生的實驗操作和測試能力，提高學生觀察分析事物的能力和獨立工作、革新創(chuàng)造的能力，培養(yǎng)學生嚴肅認真的科學態(tài)度和工作作風。

[1]張濟新,孫海霖,朱明華.儀器分析實驗[M].北京:高等教育出版社,1997.

[2]俞汝勤,梁逸曾.分析化學教學的發(fā)展[J].大學化學,2000(1).

[3]程圭芳,等.以人為本實施分析化學實驗教學改革[J].大學化學,2007(6).

[4]張繼華.中外高等教育比較研究[M].北京:國防大學出版社,1999.

[5]沈佐湘,胡惠君.實驗教學與人才素質(zhì)培養(yǎng)[J].中國高教研究,2003(3).

[6]李滿秀,等.儀器分析研究型開放實驗的創(chuàng)新與實踐[J].大學化學,2007(6).

G642.423

A

1673-1999（2010）02-0172-02

蘇小東（1975-），男，博士，重慶科技學院化學化工學院講師，研究方向為化學與生物傳感器、環(huán)境及食品分析檢測、便攜式分析儀器開發(fā)。

2009-08-31