孫崇玉　孫立強(qiáng)　劉飛

摘 要：該文針對(duì)高?！秲x器分析》教學(xué)過程中存在的主要問題，從調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、引入虛擬實(shí)驗(yàn)室、改進(jìn)考核方法等方面探討了教學(xué)改革中可行的創(chuàng)新思路和方法，旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，提高儀器分析課程的教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：儀器分析；教學(xué)改革；虛擬實(shí)驗(yàn)室

中圖分類號(hào) G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2018）17-0150-02

Teaching Reform of Instrumental Analysisat in Colleges

Sun Chongyu et al.

（College of Life Sciences，Huaibei Normal University，Huaibei 235000，China）

Abstract：In this paper，the problemsexistingin the teaching process of instrumental analysis were analyzed and summarized，andsome reforms and explorationonteaching contentsadjustment，application of virtual laboratory，and test innovationwere carried out.There formsaimatin spiring the interest of students and improving the quality of teaching.

Key words：Instrumental analysis；Teaching reform；Virtual laboratory

《儀器分析》是環(huán)境科學(xué)專業(yè)重要的基礎(chǔ)和專業(yè)課程，隨著分析化學(xué)在方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)方面的廣泛發(fā)展，特別是新的儀器分析方法的出現(xiàn)，儀器分析在分析化學(xué)中的地位日益凸顯。通過本課程的學(xué)習(xí)，能使學(xué)生掌握各種儀器分析方法的基本原理、特點(diǎn)、適用范圍和使用方法，具備應(yīng)用儀器進(jìn)行分析操作的基本技能[1-2]。筆者結(jié)合自身教學(xué)實(shí)踐，對(duì)教學(xué)中存在的問題進(jìn)行了探討，旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

1 《儀器分析》教學(xué)過程中存在的問題

1.1 教學(xué)內(nèi)容繁多，學(xué)生興趣不足 《儀器分析》課程主要包括原子發(fā)射光譜分析、原子吸收光譜分析、紫外吸收光譜分析、紅外吸收光譜分析、電化學(xué)分析法、氣相色譜法，高效液相色譜法、核磁共振波譜分析、質(zhì)譜分析等，儀器分析方法種類繁多，每種方法都有不同的原理及相應(yīng)的儀器，因此其涉及的知識(shí)面非常廣?！秲x器分析》的課時(shí)安排較少，導(dǎo)致部分內(nèi)容教學(xué)進(jìn)度加快，課堂上缺少時(shí)間與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)，課堂氣氛較為沉悶，學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性較差。經(jīng)過幾年的教學(xué)工作，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)學(xué)生對(duì)考研課程學(xué)習(xí)比較認(rèn)真，對(duì)其他課程重視程度不夠，而本課程又較為枯燥難懂，因此部分學(xué)生對(duì)儀器分析不感興趣，如何利用有限的課時(shí)提高教學(xué)效果是一個(gè)值得探討的問題。

1.2 學(xué)生基數(shù)大，實(shí)驗(yàn)設(shè)施有限 隨著高校的擴(kuò)張，學(xué)生數(shù)量日益增多，1個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目往往需要分多批次進(jìn)行。以筆者所在大學(xué)為例，環(huán)境科學(xué)專業(yè)一般分成4個(gè)組，每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組人數(shù)大約在20人左右，很難保證每位同學(xué)都有足夠多的機(jī)會(huì)動(dòng)手鍛煉，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。尤其是一些中高端儀器設(shè)備，由于價(jià)格昂貴，維修運(yùn)行成本較高，因此只面向科研用途，對(duì)本科生教學(xué)的開放程度較為有限。少量用于本科教學(xué)的貴重儀器，也是采用教師講解來觀察儀器的結(jié)構(gòu)組成，儀器設(shè)置及分析操作流程，而難以實(shí)現(xiàn)學(xué)生的獨(dú)立操作和應(yīng)用。

1.3 教學(xué)考核方式單一 傳統(tǒng)儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核主要由平時(shí)成績(jī)和期末考試成績(jī)構(gòu)成。其中，平時(shí)成績(jī)又包括操作成績(jī)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)，由于實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)可控性較弱，很多時(shí)候平時(shí)成績(jī)主要依據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告來體現(xiàn)，這就導(dǎo)致考核成績(jī)無法有效地體現(xiàn)出學(xué)生的實(shí)際操作能力和創(chuàng)新能力。部分學(xué)生只注重實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫和理論知識(shí)的機(jī)械記憶，缺少主觀能動(dòng)性。學(xué)生經(jīng)常是按照實(shí)驗(yàn)步驟機(jī)械完成實(shí)驗(yàn)過程，預(yù)習(xí)階段只是單純的抄實(shí)驗(yàn)報(bào)告，不會(huì)思考實(shí)驗(yàn)原理及每個(gè)實(shí)驗(yàn)過程為什么要這樣做。實(shí)驗(yàn)階段，對(duì)樣品預(yù)處理和藥品配制比較陌生，實(shí)驗(yàn)結(jié)果通常只有簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)記錄，缺乏深入分析，部分學(xué)生純屬應(yīng)付了事，做完就忘完了，實(shí)踐能力難以提高，更難滿足實(shí)際工作崗位的需求。

2 教學(xué)改革與創(chuàng)新

基于教學(xué)過程中存在的諸多問題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式等方面對(duì)《儀器分析》課程進(jìn)行調(diào)整和完善。

2.1 調(diào)整教學(xué)內(nèi)容 由于《儀器分析》課程內(nèi)容多、課時(shí)量相對(duì)不足，2017大綱修訂的原則就是合理選擇授課內(nèi)容，避免面面俱到。結(jié)合筆者教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)校內(nèi)36個(gè)學(xué)時(shí)的講授內(nèi)容與學(xué)時(shí)進(jìn)行調(diào)整。結(jié)合實(shí)際應(yīng)用的需求，在學(xué)時(shí)分配中適當(dāng)增加光譜分析和色譜法的比例，特別是對(duì)于一些常用的分析方法，如原子吸收光譜分析、原子發(fā)射光譜分析、紫外可見分光光度法、氣相色譜法、高效液相色譜法等進(jìn)行著重的介紹。由于電化學(xué)分析法在實(shí)際分析測(cè)試中應(yīng)用較少，在教學(xué)大綱的設(shè)置中，適當(dāng)減少比例。這樣教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)的調(diào)整，有利于將應(yīng)用較多的儀器分析方法，講授得更清楚，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。再結(jié)合實(shí)驗(yàn)課程，形成互補(bǔ)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)分析方法的理解、掌握和應(yīng)用。

2.2 引入“虛擬實(shí)驗(yàn)室” 虛擬實(shí)驗(yàn)室是一種基于Web技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建的開放式網(wǎng)絡(luò)化的虛擬實(shí)驗(yàn)室，是現(xiàn)有各種教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的數(shù)字化和虛擬化[3-4]?！秲x器分析》課程的學(xué)習(xí)，需要引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)的理解并掌握方法的基本原理、儀器的結(jié)構(gòu)組成和工作原理、分析步驟、數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用。以紅外吸收光譜分析為例，課程分別從分子光譜及其產(chǎn)生、分子振動(dòng)方程、紅外光譜的吸收強(qiáng)度等角度，闡述紅外吸收光譜產(chǎn)生的條件，不同化學(xué)基團(tuán)振動(dòng)頻率差異的原因，及吸收峰強(qiáng)度的影響因素，在系統(tǒng)的理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步講授紅外光譜儀及其應(yīng)用。教學(xué)過程中學(xué)生反映幾個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)填鴨式的講授，很難將這些知識(shí)內(nèi)化到自己的知識(shí)體系。虛擬實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展，很大程度上能彌補(bǔ)這種缺陷，虛擬實(shí)驗(yàn)室具有很強(qiáng)的仿真性，教師事先定義了虛擬儀器的功能和實(shí)驗(yàn)步驟，因此每一步的操作流程都非常清楚，學(xué)生可以不受時(shí)間空間等條件的限制在網(wǎng)絡(luò)終端上十分便捷地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)和操作。通過虛擬實(shí)驗(yàn)室，使每個(gè)學(xué)生能夠直觀的觀察紅外光譜儀的組成，了解氣體、液體和固體試樣制備流程，掌握樣品測(cè)定和數(shù)據(jù)分析方法，加深學(xué)生對(duì)分析方法的理解，提高應(yīng)用能力。同時(shí)有效解決了實(shí)驗(yàn)設(shè)施不足的問題，增強(qiáng)了趣味性。

2.3 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)考核方法 為改變重理論輕實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，2017年在進(jìn)行《儀器分析實(shí)驗(yàn)》考試大綱修訂過程中，修訂了各部分的內(nèi)容和分值，突出了實(shí)驗(yàn)動(dòng)手的重要作用?？偝煽?jī)包括平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績(jī)、期末理論考試成績(jī)和期末操作考試成績(jī)，相應(yīng)所占比重分別為60%、20%和20%。平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績(jī)包括預(yù)習(xí)成績(jī)（40%）和實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)（60%）。并把課堂提問、實(shí)驗(yàn)態(tài)度和實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力納入實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)中，讓學(xué)生不再只關(guān)心實(shí)驗(yàn)報(bào)告，而是真正的動(dòng)手去做實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)獨(dú)立思考和自主創(chuàng)新的能力。

3 結(jié)語

本文分析了《儀器分析》教學(xué)過程中存在的問題，提出了教學(xué)改革和創(chuàng)新的對(duì)策，以期提高學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣，使學(xué)生在儀器分析課程的學(xué)習(xí)中能夠更系統(tǒng)的理解和掌握儀器結(jié)構(gòu)、基本原理和實(shí)驗(yàn)操作流程，提高學(xué)生的分析和應(yīng)用能力，培養(yǎng)出創(chuàng)新、應(yīng)用型人才。

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（責(zé)編：張宏民）