歐陽(yáng)科，謝 珊

(中南林業(yè)科技大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004)

儀器分析實(shí)驗(yàn)是理工科專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，是學(xué)生了解儀器的原理和結(jié)構(gòu)、掌握操作方法的重要途徑[1]。因此儀器分析實(shí)驗(yàn)課程是許多專(zhuān)業(yè)，如應(yīng)用化學(xué)、藥學(xué)、環(huán)境工程、林學(xué)、生物工程等的基礎(chǔ)課或必修課，該課程的學(xué)習(xí)能為學(xué)生將來(lái)從事分析測(cè)試等相關(guān)工作打下良好的基礎(chǔ)。

1 儀器分析實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)概況

總體而言，各高校相關(guān)專(zhuān)業(yè)所開(kāi)設(shè)的儀器分析實(shí)驗(yàn)課程雖然側(cè)重點(diǎn)有所不同，開(kāi)出的實(shí)驗(yàn)種類(lèi)和涵蓋的分析方法各異，但實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中或多或少都面臨著相同的問(wèn)題。

1.1 設(shè)備數(shù)目少，學(xué)生上機(jī)嚴(yán)重不足

鑒于長(zhǎng)期以來(lái)形成的“重理論、輕實(shí)驗(yàn)”的不良風(fēng)氣，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不夠重視，相關(guān)的學(xué)生教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器和場(chǎng)地配套不足，再加之相關(guān)的大型儀器設(shè)備較昂貴，其運(yùn)行成本較高，且易損耗，受經(jīng)費(fèi)限制，對(duì)學(xué)生教學(xué)實(shí)驗(yàn)開(kāi)放較少，一般以演示實(shí)驗(yàn)為主，即老師或者相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作人員實(shí)操，學(xué)生觀摩為主[2]。這種教學(xué)方式顯然不利于學(xué)生掌握相關(guān)的操作過(guò)程和技巧。

1.2 儀器分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊

儀器分析實(shí)驗(yàn)，缺少創(chuàng)新性和探索性，大部分內(nèi)容十幾年不變，不能跟上儀器科學(xué)和現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)的發(fā)展速度，以經(jīng)典實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，探索性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)較少，這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，也難以激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，學(xué)生機(jī)械地按照教材和老師要求的步驟完成實(shí)驗(yàn)，不利于引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生的愛(ài)好，不利于培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生綜合素質(zhì)。

1.3 實(shí)驗(yàn)課程的理論性太強(qiáng)，考核方式與實(shí)驗(yàn)掌握程度不匹配

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中大多數(shù)學(xué)生被動(dòng)地做實(shí)驗(yàn)，儀器基本自動(dòng)化，儀器結(jié)構(gòu)和原理等理論知識(shí)學(xué)生難以理解，重理論，輕實(shí)驗(yàn)?？己送⒅貙?shí)驗(yàn)報(bào)告的書(shū)寫(xiě)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，對(duì)儀器分析過(guò)程的規(guī)范性考核不足。另外大部分高校的實(shí)驗(yàn)課程平時(shí)成績(jī)占一半或者更多比例，而實(shí)操部分所占比例相對(duì)較小，同時(shí)近年來(lái)雖然不同程度的加大了實(shí)驗(yàn)課程所占學(xué)分比例，但依然偏少，這也影響了學(xué)生對(duì)儀器分析實(shí)驗(yàn)課程的積極性。

2 課程改革思路

2.1 改革教學(xué)內(nèi)容，調(diào)整實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)

減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的比例，增加綜合性實(shí)驗(yàn)。傳統(tǒng)的儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容陳舊，不能適應(yīng)現(xiàn)代分析的要求。儀器分析主要包括光化學(xué)分析方法、電化學(xué)分析方法、色譜法，包含的儀器種類(lèi)繁多，原理各異。教師教學(xué)過(guò)程中要要注意知識(shí)面的擴(kuò)展，由點(diǎn)及面，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的各學(xué)科知識(shí)聯(lián)系起來(lái)。比如電化學(xué)分析法測(cè)試pH值，實(shí)驗(yàn)操作太過(guò)簡(jiǎn)單，不利于發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。我們根據(jù)中南林業(yè)科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院的主要科研方向和專(zhuān)業(yè)設(shè)置的特點(diǎn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)充。選取應(yīng)用性強(qiáng)與人們生產(chǎn)生活密切相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。比如 “采用pH計(jì)測(cè)試土壤樣品pH值”、“采用紫外光譜法檢測(cè)常見(jiàn)飲用水中的特定有機(jī)物含量”、“原子吸收測(cè)定稻田土壤中重金屬含量”等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，讓學(xué)生自己去找樣品而不是老師配好樣品，同時(shí)加大了樣品前處理工作量，激發(fā)了學(xué)生興趣，寓教于樂(lè)，取得了教學(xué)相長(zhǎng)的效果。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的修訂和調(diào)整，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的綜合性和創(chuàng)新性，進(jìn)而提高了學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

2.2 應(yīng)用多種教學(xué)方法、模式和考核手段

儀器分析實(shí)驗(yàn)包含驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性和綜合性3種類(lèi)型[3-5]。目前的儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中驗(yàn)證性試驗(yàn)的內(nèi)容所占的比重較大。一些大型儀器，比如高效液相色譜、氣相色譜，ICP-AES等實(shí)驗(yàn)，學(xué)生一般按部就班地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力相對(duì)較差。因此在具體實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)該加入相關(guān)的樣品前處理和儀器的常見(jiàn)故障分析與排除等內(nèi)容，另外教師宜引導(dǎo)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題，對(duì)同一個(gè)實(shí)驗(yàn)要有舉一反三、靈活運(yùn)用。比如高效液相色譜測(cè)定水中有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)于基線漂移、出峰時(shí)間與標(biāo)樣差異等問(wèn)題。教師應(yīng)該與學(xué)生進(jìn)行討論式教學(xué)和引導(dǎo)，解決具體問(wèn)題，這樣學(xué)生會(huì)有較大的參與感而不是簡(jiǎn)單完成老師布置的作用，對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)抱著很大的熱情。當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果達(dá)到預(yù)期效果時(shí)，會(huì)發(fā)自?xún)?nèi)心的感到一種成就感。

在中南林業(yè)科技大學(xué)，環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)的儀器分析課程在大二上學(xué)期開(kāi)設(shè)，結(jié)合學(xué)校的科研興趣小組活動(dòng)，教師以某種儀器分析實(shí)驗(yàn)作為科研主題，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，教師可以依據(jù)學(xué)生所提交實(shí)驗(yàn)方案的創(chuàng)新性和可行性，實(shí)驗(yàn)難度和準(zhǔn)確度指標(biāo)給學(xué)生成績(jī)。通過(guò)這些學(xué)生自己設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)開(kāi)展，使學(xué)生在初步實(shí)驗(yàn)技能的基礎(chǔ)上擴(kuò)展了儀器分析實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，把所學(xué)的包括儀器分析在內(nèi)的多種學(xué)科知識(shí)內(nèi)容融合在一起，并獨(dú)立地分析、理解和運(yùn)用，這不僅有助于學(xué)生掌握儀器的分析方法和使用技能，并且在很大程度上提高了學(xué)生的實(shí)際科研能力[6-7]。

2.3 設(shè)置虛擬實(shí)驗(yàn)室、改革課程考核評(píng)價(jià)方法

儀器分析實(shí)驗(yàn)涉及多類(lèi)大型儀器，通常教師會(huì)強(qiáng)調(diào)儀器的貴重，這往往使得學(xué)生不敢動(dòng)手實(shí)際操作，怕將儀器損壞產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)賠償?shù)暮蠊?，并且學(xué)生往往對(duì)這些復(fù)雜儀器的結(jié)構(gòu)及操作方法比較陌生。為減少儀器的損壞、同時(shí)提高儀器分析實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果，在課前教師可以先拍攝儀器操作的教學(xué)視頻供學(xué)生隨時(shí)觀看，同時(shí)以實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備為藍(lán)本，合作開(kāi)發(fā)儀器分析虛擬實(shí)驗(yàn)室，利用仿真實(shí)驗(yàn)室技術(shù)讓學(xué)生在電腦上先進(jìn)行模擬操作。同時(shí)鑒于一般學(xué)生難以對(duì)貴重儀器進(jìn)行拆解，不了解儀器內(nèi)部構(gòu)造，通過(guò)仿真技術(shù)，學(xué)生可以了解實(shí)驗(yàn)設(shè)備的內(nèi)部結(jié)果和原理，進(jìn)而加深對(duì)操作步驟和注意事項(xiàng)的理解。仿真實(shí)驗(yàn)提高了學(xué)生的操作技能，也為開(kāi)放式教學(xué)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[8]。

同時(shí)應(yīng)該對(duì)儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)體系進(jìn)行改革，以教學(xué)過(guò)程考核為主，參考教學(xué)結(jié)果進(jìn)行考核。本院的儀器分析實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)體系里一般分為預(yù)習(xí)報(bào)告成績(jī)、平時(shí)操作成績(jī)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)和考試成績(jī)，分別占比20%、30%、20%和30%。通過(guò)預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的檢查，來(lái)了解學(xué)生預(yù)習(xí)的情況，占20%。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)學(xué)生的操作具體情況進(jìn)行記錄，尤其關(guān)注學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的問(wèn)題和突發(fā)狀況處理情況，來(lái)確定學(xué)生的平時(shí)操作成績(jī)，這項(xiàng)指標(biāo)占據(jù)整個(gè)分?jǐn)?shù)的30%。根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)果和分析來(lái)確定學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)，占20%。最后學(xué)期末的考試讓每個(gè)學(xué)生單獨(dú)操作實(shí)驗(yàn)儀器，確定成績(jī)。多元化的評(píng)價(jià)體系可以較客觀的反映出學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)水平。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，儀器分析實(shí)驗(yàn)課程是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，對(duì)該課程的改革可以促進(jìn)提高學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。從當(dāng)前兄弟院校的人才培養(yǎng)方案中學(xué)習(xí)先進(jìn)方法，結(jié)合我院的專(zhuān)業(yè)設(shè)置和重點(diǎn)學(xué)科方向，根據(jù)實(shí)際情況科學(xué)合理的設(shè)置教學(xué)大綱。通過(guò)對(duì)教學(xué)方法的改革、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的精選以及評(píng)價(jià)體系的完善，激發(fā)了學(xué)生對(duì)儀器分析實(shí)驗(yàn)課程的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)操技能和科研素養(yǎng)，進(jìn)而提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。