胡承波，孟江平

(重慶文理學(xué)院材料與化工學(xué)院，重慶 402160)

儀器分析指采用儀器檢測(cè)的手段，測(cè)量某些物質(zhì)的物理或化學(xué)性質(zhì)的參數(shù)變化規(guī)律，并進(jìn)一步對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性或定量分析。隨著新學(xué)科的發(fā)展、融合以及各種分析儀器的更新，現(xiàn)代的儀器分析技術(shù)和方法已經(jīng)在多學(xué)科領(lǐng)域得到了更為廣泛的應(yīng)用，如農(nóng)林牧業(yè)、生態(tài)與環(huán)境、化學(xué)化工、食品醫(yī)藥等［1－3］，且發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。因此儀器分析實(shí)驗(yàn)在本科教學(xué)中是一門非常重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程。

儀器分析實(shí)驗(yàn)以大型儀器為主要教學(xué)手段。由于大型精密儀器的昂貴以及高校精密儀器的數(shù)量有限，絕大多數(shù)高校的儀器分析實(shí)驗(yàn)課程以教師的演示實(shí)驗(yàn)為主，因此學(xué)生在實(shí)踐環(huán)節(jié)中很難或者很少有實(shí)際操作的機(jī)會(huì)，這就為儀器分析實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)帶來(lái)了難度［4－5］。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)諸多高校的同仁對(duì)本科儀器分析的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了不同的改革意見(jiàn)和建議［6－8］。筆者在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，該門課程存在受學(xué)生輕視、實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)與專業(yè)脫節(jié)以及學(xué)生的實(shí)踐操作機(jī)會(huì)較少等諸多問(wèn)題。因此針對(duì)這些問(wèn)題以及化工與制藥專業(yè)的特點(diǎn)，結(jié)合近幾年的實(shí)踐教學(xué)提出相應(yīng)的教學(xué)改革思路及措施。

1 本科生對(duì)儀器分析實(shí)驗(yàn)課的輕視問(wèn)題與改革思路

儀器分析實(shí)驗(yàn)課在很多理工科院校中均對(duì)化學(xué)專業(yè)的本科生開(kāi)設(shè)。但在教學(xué)過(guò)程中，針對(duì)不同的化學(xué)專業(yè)所開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也有所不同。對(duì)于我院新開(kāi)設(shè)的化工與制藥專業(yè)，大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為學(xué)好本專業(yè)的專業(yè)課程即可，對(duì)儀器分析理論課以及實(shí)驗(yàn)課還沒(méi)有引起足夠的重視。同時(shí)，由于該課程內(nèi)容枯燥、抽象且繁瑣，導(dǎo)致學(xué)生為了學(xué)分而應(yīng)付儀器分析實(shí)驗(yàn)課的現(xiàn)象。另外，還有部分學(xué)生認(rèn)為此課程是分析化學(xué)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)課程，以至于產(chǎn)生該門課程與本專業(yè)不緊密的片面認(rèn)識(shí)。

因此，針對(duì)化工與制藥專業(yè)的學(xué)生對(duì)本課程的片面認(rèn)識(shí)，我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐之前給學(xué)生做專門的藥物質(zhì)量分析與管理講座，其目的是糾正學(xué)生的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，使他們認(rèn)識(shí)到儀器分析理論課不僅是本專業(yè)的基礎(chǔ)專業(yè)課程，而且是與本專業(yè)聯(lián)系非常緊密的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程。特別是對(duì)于今后從事藥物分析的學(xué)生而言，更是一門非常重要的專業(yè)技術(shù)課程。另外，我們還定期請(qǐng)制藥企業(yè)的質(zhì)量管理部門的質(zhì)保部經(jīng)理給化工與制藥專業(yè)的學(xué)生介紹儀器分析在制藥企業(yè)中對(duì)藥品的QA(Quality Administration，質(zhì)量管理)與QC(Quality Control，質(zhì)量控制)的重要性。同時(shí)，我們還定期帶學(xué)生到制藥企業(yè)或者藥檢所等部門參觀儀器分析在藥品檢驗(yàn)中的應(yīng)用。通過(guò)與企業(yè)以及相關(guān)部門的互動(dòng)，該專業(yè)的學(xué)生意識(shí)到該實(shí)驗(yàn)課對(duì)今后工作的重要性，在很大程度上提高了對(duì)本門課程學(xué)習(xí)的積極性。

2 本科生儀器分析理論課基礎(chǔ)知識(shí)薄弱的問(wèn)題與改革思路

要學(xué)好儀器分析實(shí)驗(yàn)課，學(xué)生應(yīng)該具有扎實(shí)的儀器分析和分析化學(xué)的理論基礎(chǔ)。在最近5年的儀器分析實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，很多學(xué)生在儀器分析方面的理論知識(shí)不扎實(shí)。比如進(jìn)行紫外－可見(jiàn)光儀器分析實(shí)驗(yàn)時(shí)，不知道朗伯－比爾定律是定量分析的基礎(chǔ)以及樣品的吸收值在0.2～0.8 之間才是朗伯－比爾定律定量分析的依據(jù);在進(jìn)行色譜操作時(shí)，不知道哪些物質(zhì)適合氣相色譜分析，哪些物質(zhì)適合液相色譜分析，對(duì)其分離的原理及其適用范圍理論欠缺。種種問(wèn)題暴露出學(xué)生理論知識(shí)的欠缺，更應(yīng)該接受直接的技能訓(xùn)練。

針對(duì)這些問(wèn)題，我們意識(shí)到儀器分析實(shí)驗(yàn)課教學(xué)任務(wù)更應(yīng)加重。我們?cè)陂_(kāi)始儀器操作之前，結(jié)合儀器的構(gòu)造，簡(jiǎn)單直觀地再給學(xué)生講一次該儀器的原理，同時(shí)更注重講解分析樣品的前處理以及操作過(guò)程中的一些細(xì)節(jié)問(wèn)題，使得學(xué)生把直觀的實(shí)際操作方法與理論知識(shí)結(jié)合起來(lái)，進(jìn)一步加深對(duì)儀器的構(gòu)造以及分析原理的認(rèn)識(shí)。但這樣勢(shì)必會(huì)增加課程的學(xué)時(shí)數(shù)，因此我們將以前人才培養(yǎng)方案中儀器分析實(shí)驗(yàn)課程的總學(xué)時(shí)由18學(xué)時(shí)(每個(gè)實(shí)驗(yàn)3 學(xué)時(shí)，共6個(gè)實(shí)驗(yàn))改為32 學(xué)時(shí)(每個(gè)實(shí)驗(yàn)4 學(xué)時(shí)，共8個(gè)實(shí)驗(yàn))。經(jīng)過(guò)修改后，教師可以抽出半小時(shí)為學(xué)生講解一下理論知識(shí)及儀器的構(gòu)造和原理。學(xué)生在較充裕的時(shí)間內(nèi)在教師的指導(dǎo)下可以自己動(dòng)手操作儀器，由以前的演示實(shí)驗(yàn)變成學(xué)生的操作實(shí)驗(yàn)。這在很大程度上提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，同時(shí)也使得學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能得到真正的提高。

3 大型儀器缺乏和本科生儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)的矛盾與改革思路

要讓學(xué)生真正掌握現(xiàn)代儀器的分析技術(shù)，僅僅靠理論知識(shí)以及有限的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是不夠的。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和分析技術(shù)的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室里的儀器設(shè)備需要及時(shí)更新才能滿足儀器教學(xué)的需要。同時(shí)，隨著學(xué)生招生規(guī)模的擴(kuò)大，及時(shí)補(bǔ)充大型精密儀器設(shè)備的數(shù)量才能達(dá)到儀器分析實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的目的［9］。但大型儀器屬于比較精密貴重的儀器，這就意味著需要增加儀器設(shè)備的資金投入。

比如，在沒(méi)有雙波長(zhǎng)薄層色譜儀、氣相色譜、液相色譜之前，不能安排學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)的儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)，因此我們通過(guò)與制藥企業(yè)的合作關(guān)系，利用周末的時(shí)間帶領(lǐng)學(xué)生到企業(yè)進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)。在參觀學(xué)習(xí)的工程中，學(xué)生不可能進(jìn)行具體的操作，只能簡(jiǎn)單看看儀器操作的過(guò)程。為了解決這些問(wèn)題，我們學(xué)院通過(guò)日元貸款共建專項(xiàng)資金的建設(shè)方式在購(gòu)置大型儀器方面得到了充足的經(jīng)費(fèi)支持，購(gòu)置了新的原子吸收光譜儀、元素分析儀、紫外－可見(jiàn)吸收分光光度計(jì)、熒光光譜儀、紅外光譜儀、多晶粉末衍射儀、氣相色譜、液相色譜、橢圓偏振光譜儀、核磁共振儀以及電化學(xué)綜合系統(tǒng)儀等各類大型儀器，基本滿足了化工與制藥專業(yè)儀器分析實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的硬件需要。同時(shí)，我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中，讓學(xué)生對(duì)以前廢舊的國(guó)產(chǎn)大型儀器，如氣相色譜儀、紫外－可見(jiàn)分光光度計(jì)等在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行拆卸和組裝，加深了對(duì)儀器的構(gòu)造及原理的理解。

本學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室管理中心利用大型儀器空閑的時(shí)間，加大了對(duì)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放的力度。首先由學(xué)生填寫申請(qǐng)表，在教師的指導(dǎo)下做一些開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)由學(xué)生自行設(shè)計(jì)，教師提出一些合理性的建議，學(xué)生再在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。通過(guò)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)放，絕大多數(shù)學(xué)生在四年本科階段的學(xué)習(xí)中能夠?qū)Υ笮蛢x器進(jìn)行熟練的操作，明顯地提高了專業(yè)技能，為今后從事本行業(yè)的工作奠定了堅(jiān)實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)。

4 本科生儀器分析教學(xué)效果差的問(wèn)題與改革思路

通過(guò)對(duì)2007－2011年以來(lái)本學(xué)院儀器分析實(shí)驗(yàn)課程本科生學(xué)習(xí)情況的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，約50%的學(xué)生通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)達(dá)到了課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)，在提高該課程理論知識(shí)的基礎(chǔ)上充分掌握了儀器的操作和使用，為自己今后的儀器分析實(shí)驗(yàn)技能打下了很好的基礎(chǔ);30%的學(xué)生純粹為了學(xué)分而選修該課程，課程結(jié)束以后基本上沒(méi)有弄清楚所學(xué)的儀器的基本原理和操作規(guī)程;還有20%的學(xué)生處于一知半解、懵懂的狀態(tài)中。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)課程結(jié)束后，對(duì)每學(xué)年學(xué)習(xí)完的學(xué)生通過(guò)隨機(jī)抽查一種大型儀器實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生講解其功能與構(gòu)造，結(jié)果只有60%的學(xué)生基本上能回答出問(wèn)題和正確的儀器操作。因此，如何根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況和具體的教學(xué)要求建立多元化的考評(píng)體系是我們需要精心研究的問(wèn)題。

針對(duì)該門實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)，我們采取實(shí)驗(yàn)平時(shí)考核和期末一對(duì)一考核相結(jié)合的考核方式。在考核評(píng)價(jià)方案中，改變以往以實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)定最終考核成績(jī)的方法，避免了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)走馬觀花，實(shí)驗(yàn)完畢后相互抄襲的弊端。為了充分體現(xiàn)以學(xué)生能力考核為中心的考核理念，將考核形式以實(shí)驗(yàn)報(bào)告考核形式轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)全過(guò)程的考核，將知識(shí)考核轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰己?。評(píng)定學(xué)生最終成績(jī)的方法如下:

學(xué)生綜合成績(jī)=平時(shí)考核80 %+期末一對(duì)一考核20%

具體考核項(xiàng)目及權(quán)重見(jiàn)表1和表2。

表1 平時(shí)考核項(xiàng)目權(quán)重

表2 期末一對(duì)一考核項(xiàng)目權(quán)重

在平時(shí)考核項(xiàng)目中，我們降低了實(shí)驗(yàn)報(bào)告的權(quán)重，增加了實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告、課堂討論、文獻(xiàn)報(bào)告以及平時(shí)實(shí)驗(yàn)操作的考核項(xiàng)目。通過(guò)這些項(xiàng)目的考核，提高了學(xué)生查閱文獻(xiàn)、收集資料、歸納總結(jié)以及實(shí)踐操作能力［10］，真正讓學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能得到提高，并加深對(duì)理論知識(shí)的了解。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前得到充分的預(yù)習(xí)，因此學(xué)生在操作過(guò)程中的動(dòng)手能力得到加強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量也得到提高。在實(shí)驗(yàn)報(bào)告后，我們摒棄了傳統(tǒng)的報(bào)告模式，另行添加了實(shí)驗(yàn)體會(huì)的考核項(xiàng)目，讓學(xué)生隨便寫自己在本次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)具體的操作項(xiàng)目的感受，從中可以反饋出我們的教學(xué)方法以及教學(xué)過(guò)程的優(yōu)缺點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)“教學(xué)相長(zhǎng)”。

5 本科生儀器分析實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)講授教學(xué)存在的問(wèn)題與改革思路

傳統(tǒng)的教師講授演示、學(xué)生按部就班學(xué)習(xí)的教學(xué)模式極大地限制了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性?，F(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展要求學(xué)校不能只注重學(xué)生理論知識(shí)體系的培養(yǎng)，更要注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。高校綜合實(shí)力的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)就是科研成果，科研是提升高校專業(yè)實(shí)力與地位的最重要的途徑［11］。而科研活動(dòng)所涉及的知識(shí)是當(dāng)前社會(huì)發(fā)展所需的，也是學(xué)生畢業(yè)后走向社會(huì)所面對(duì)的問(wèn)題，因此將科研引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

因此，針對(duì)該門實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)，在教學(xué)過(guò)程中，我們采用“教學(xué)—科研—實(shí)驗(yàn)三位一體”的教學(xué)模式。如我們?cè)诟咝б合嗌V實(shí)驗(yàn)中，結(jié)合教師的科研項(xiàng)目“茶葉中咖啡因的提取研究”，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行茶葉中咖啡因的提取以及定性定量分析。在提取過(guò)程中，不僅涉及樣品的分離純化，還涉及學(xué)生如何對(duì)樣品進(jìn)行色譜分析的前處理方法。如在紫外吸收分光光度法中測(cè)定醋酸地塞米松片中醋酸地塞米松的含量時(shí)，對(duì)于醋酸溶劑的選擇原則要求，最大吸收波長(zhǎng)的選擇、配制合適的吸光度范圍的溶液濃度以及標(biāo)示量的計(jì)算方法，都與藥物的儀器分析方法驗(yàn)證的科研內(nèi)容相關(guān)。在氣相色譜教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，結(jié)合氣相色譜適合分析對(duì)熱穩(wěn)定、易于汽化的物質(zhì)的特點(diǎn)，可對(duì)白酒中的各種成分、石油中的各種揮發(fā)性成分進(jìn)行定性分析，同時(shí)對(duì)苯、甲苯、鄰二甲苯、對(duì)二甲苯以及間二甲苯混合物中各組分采用歸一化法進(jìn)行定量分析。其他的紅外光譜、熒光光譜、多晶粉末衍射以及原子吸收等實(shí)驗(yàn)，都根據(jù)每個(gè)教師的科研項(xiàng)目而采用合適的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。

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