姜瑞平 徐晶 邵信儒

摘要：通過(guò)課前準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)理論內(nèi)容、具體實(shí)際操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及考核方式等方面的改革，更好地鍛煉了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，培養(yǎng)了學(xué)生的科研素養(yǎng)，充分體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)在本科教學(xué)中的重要作用。

關(guān)鍵詞：儀器分析 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：TH70 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-5349（2018）19-0184-02

儀器分析在現(xiàn)代分析領(lǐng)域的地位日趨重要，在石油、化工、食品、醫(yī)藥以及科技開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用。當(dāng)今時(shí)代高教界普遍重視實(shí)踐教學(xué)、強(qiáng)化應(yīng)用型人才培養(yǎng)，因此，許多地方高校已將儀器分析列為化學(xué)、食品等專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)課程，以從容迎接和面對(duì)新世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)高層次應(yīng)用型人才需要的挑戰(zhàn)。[1，2]通過(guò)大型分析儀器實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展有利于學(xué)生對(duì)于現(xiàn)代分析方法的了解和掌握，但大型分析儀器均操作復(fù)雜，且數(shù)量有限，無(wú)法滿足學(xué)生完全由自己實(shí)際操作演練的要求，同時(shí)可能會(huì)因操作不當(dāng)而導(dǎo)致儀器損壞。因此，針對(duì)儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的特點(diǎn)及現(xiàn)狀，對(duì)大型分析儀器的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出改革意見(jiàn)，旨在改善儀器分析實(shí)驗(yàn)的教學(xué)現(xiàn)狀、提高教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生能夠掌握相關(guān)技術(shù)知識(shí)和實(shí)操技能。

一、大型分析儀器實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的現(xiàn)狀

大型分析儀器的實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀普遍存在以下特點(diǎn)：①教學(xué)儀器設(shè)備臺(tái)套數(shù)不足，學(xué)時(shí)偏少，通常是將班級(jí)分多個(gè)小組，一組3～4人操作，但也不能保證每個(gè)學(xué)生可以在4學(xué)時(shí)內(nèi)獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)操作，同時(shí)設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較少，多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。[3，4]在有限學(xué)時(shí)中往往以教師講解為主，學(xué)生只要按照教師講解的操作步驟按部就班地操作即可順利完成實(shí)驗(yàn)，學(xué)生始終處于完全被動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)，對(duì)所做實(shí)驗(yàn)記憶不深刻，不能有效地掌握實(shí)驗(yàn)技能和方法。[5]②學(xué)生課前不預(yù)習(xí)或預(yù)習(xí)不充分。儀器分析實(shí)驗(yàn)主要是借助于大型精密儀器，如果學(xué)生不提前預(yù)習(xí)，那么對(duì)儀器的結(jié)構(gòu)、操作方法等缺乏直觀的認(rèn)知，在這種狀態(tài)下聽(tīng)課，學(xué)生較被動(dòng)，無(wú)法及時(shí)地消化理解教師講授的內(nèi)容，更談不上對(duì)于知識(shí)的內(nèi)化。③重實(shí)驗(yàn)操作技能，輕樣品前處理。實(shí)驗(yàn)中不同的樣品、不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康木衅涓髯韵鄳?yīng)的樣品前處理方法，但在有限的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間內(nèi)通常是學(xué)生在教師講解后，直接按照要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，樣品的前處理由教師提前準(zhǔn)備好，忽略了學(xué)生對(duì)于樣品前處理方式的技能培養(yǎng)。[6]針對(duì)這一現(xiàn)狀，以高效液相色譜法（HPLC）實(shí)驗(yàn)為例，對(duì)大型分析儀器的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了一些探索。

二、大型分析儀器實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革

（1）重視實(shí)驗(yàn)課前準(zhǔn)備。課前一周將由儀器公司開(kāi)發(fā)的儀器部件及操作視頻提前發(fā)給即將進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生，要求認(rèn)真觀看，初步了解儀器，并根據(jù)下發(fā)的實(shí)驗(yàn)卡片書(shū)寫(xiě)預(yù)習(xí)報(bào)告，了解實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，同時(shí)，每組學(xué)生自愿報(bào)名和教師一起進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前的樣品預(yù)處理準(zhǔn)備工作，了解實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程。

為了檢查學(xué)生預(yù)習(xí)效果，可在正式教授實(shí)驗(yàn)內(nèi)容前利用5～10min左右提出問(wèn)題與學(xué)生互動(dòng)。主要圍繞HPLC相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，如HPLC的組成、工作原理以及保留時(shí)間、峰面積等專業(yè)術(shù)語(yǔ)。此外，還可以與學(xué)生探討更深入的問(wèn)題，例如，采用HPLC內(nèi)標(biāo)法測(cè)定撲熱息痛和阿司匹林中咖啡因的含量，內(nèi)標(biāo)法與外標(biāo)法相比較，各自的優(yōu)缺點(diǎn)。通過(guò)這種師生互動(dòng)式學(xué)習(xí)和知識(shí)串聯(lián)式學(xué)習(xí)，營(yíng)造了良好的學(xué)習(xí)氛圍，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開(kāi)闊了其思維。[5]

（2）重視實(shí)驗(yàn)理論內(nèi)容的講授方法。通過(guò)學(xué)生預(yù)習(xí)，對(duì)儀器的測(cè)定原理及各部分構(gòu)件有一定認(rèn)知，教師再對(duì)儀器設(shè)備的各個(gè)部件用實(shí)機(jī)演示結(jié)合儀器公司開(kāi)發(fā)的動(dòng)畫(huà)視頻講解一遍，同時(shí)講述各項(xiàng)內(nèi)容并強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng)。通過(guò)實(shí)機(jī)演示讓同學(xué)對(duì)于設(shè)備有了較為直觀的認(rèn)知，結(jié)合觀看的動(dòng)畫(huà)視頻，這些生動(dòng)形象的動(dòng)畫(huà)讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的儀器設(shè)備有了更深刻的理解。

（3）強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)操作。教師在給學(xué)生做實(shí)機(jī)構(gòu)造講解后，打開(kāi)儀器，從開(kāi)機(jī)、工作站的使用、方法的建立、樣品的準(zhǔn)備與進(jìn)樣分析，整個(gè)過(guò)程逐一講解，再讓學(xué)生按照要求在教師的指導(dǎo)下完成講授的過(guò)程，強(qiáng)調(diào)每個(gè)學(xué)生都必須操作一遍。在學(xué)生操作中出現(xiàn)錯(cuò)誤，要及時(shí)糾正，并在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后總結(jié)學(xué)生操作上容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤做反向演示，然后由學(xué)生指出錯(cuò)誤并做正確演示，同時(shí)將學(xué)生表現(xiàn)記錄到考核成績(jī)中。在學(xué)生實(shí)際操作的同時(shí)，教師可以給學(xué)生介紹一些其他色譜分析法在實(shí)際中的具體應(yīng)用，如離子色譜、液-質(zhì)聯(lián)用，超高效液相色譜等，拓闊學(xué)生的知識(shí)面。

（4）加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理。處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)可以讓學(xué)生利用第三方軟件（Excel）繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線、計(jì)算回歸方程、回歸系數(shù)，利用標(biāo)準(zhǔn)物與樣品色譜圖上的保留時(shí)間、峰面積等色譜參數(shù)進(jìn)行定性和定量分析，加深理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。最后學(xué)生獨(dú)立完成一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告，包括實(shí)驗(yàn)的目的、原理、步驟、數(shù)據(jù)、結(jié)果分析和思考題。

（5）細(xì)化考核方式。根據(jù)學(xué)生課前準(zhǔn)備與出勤情況（10%）、課堂表現(xiàn)與儀器的操作（40%）、實(shí)驗(yàn)效果（10%）、數(shù)據(jù)的后期處理與思考題等實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容的書(shū)寫(xiě)（40%），按一定比例合分，可以較全面地考查實(shí)驗(yàn)課前后效果。其中實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)效果占總成績(jī)的50%，主要評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器使用的理解程度，從而綜合評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和報(bào)告，要求學(xué)生通過(guò)數(shù)據(jù)處理認(rèn)真分析結(jié)果，得出結(jié)論，規(guī)范地書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)報(bào)告比重占40%，目的在于通過(guò)實(shí)驗(yàn)報(bào)告能夠加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解，同時(shí)促使學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲凶黠L(fēng)，不能隨意更改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

三、教學(xué)反思

在授課過(guò)程中，總有一些同學(xué)在實(shí)驗(yàn)整個(gè)過(guò)程中存在應(yīng)付心理，那么如何調(diào)動(dòng)這部分學(xué)生的積極性呢？通過(guò)與學(xué)生探討與反思，可以通過(guò)多途徑激勵(lì)學(xué)生：①實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)定貼近生活實(shí)際。比如利用HPLC法測(cè)定飲料中的糖精鈉含量、測(cè)定護(hù)膚品中防腐劑的含量等，引起學(xué)生的求知欲，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。②以就業(yè)為背景，加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力。以已畢業(yè)學(xué)生的質(zhì)檢、化驗(yàn)工作為例，說(shuō)明儀器分析的重要性。[7]③開(kāi)設(shè)開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可以自行選題，通過(guò)查閱資料整理好實(shí)驗(yàn)提綱，在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的同意下，在開(kāi)放時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索，這樣可以補(bǔ)充并深化學(xué)生在有限課堂上的所學(xué)知識(shí)。[8]

實(shí)踐表明：改革后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生不僅對(duì)大型分析儀器的原理、構(gòu)造等有了直觀的深刻的理解，而且更好地鍛煉了實(shí)際操作能力，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)，充分體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在實(shí)踐型、應(yīng)用型人才培養(yǎng)上的重要作用。

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責(zé)任編輯：趙慧敏