柴山，王曉蒙

（臨沂大學生化分析研究所，山東臨沂 276005）

儀器分析實驗教學改革研究與探索

柴山，王曉蒙

（臨沂大學生化分析研究所，山東臨沂 276005）

在儀器分析實驗教學中,根據(jù)其教學特點和臨沂大學實驗教學中存在的實際問題，從教學模式、考核辦法、教學內容、開放實驗室等方面進行了改革,取得了良好的效果。

儀器分析實驗教學；實驗教學改革；開放實驗室

近年來，隨著材料學、物理學、電子學和計算機學等學科的發(fā)展，儀器分析也獲得了飛速的發(fā)展。[1-3]儀器分析是通過儀器測量物質的某些物理和物理化學性質的參數(shù)來進行定性和定量分析的方法，適用于結構、形態(tài)、微區(qū)、痕量分析等，具備靈敏、快捷、準確、易實現(xiàn)自動化的特點，應用日益廣泛。[4]儀器分析實驗課是現(xiàn)代實驗化學的支柱課程，是高?；瘜W、應用化學、化工和制藥專業(yè)本科生的重要基礎課，也是非化學類各專業(yè)本科生的選修課之一。[5]儀器分析實驗的主要內容包括光譜分析、電分析化學、色譜技術以及其他檢測表征儀器。然而由于儀器分析實驗課本身存在的一些主客觀問題，導致這門課在教和學上都受到很大的限制，感覺難以提高。為了提高教師教學的積極性，使學生掌握實驗所用儀器的基本操作和使用，培養(yǎng)學生從事科學研究工作的初步能力，針對臨沂大學儀器分析實驗存在的突出問題，我們對儀器分析實驗教學進行了改革，經過兩年的教學實踐，取得了較大成效和進展。在此，我們對教學中出現(xiàn)的一些具體問題和相應的解決方式做了簡要的敘述，以與同行交流相互促進。

一、改革措施

（一）改革教學模式

因為我校儀器分析實驗涉及到的大型儀器較多，且不同的大型儀器分由不同的教師監(jiān)管，因此儀器分析實驗每個項目分別由不同的教師負責。而且我校儀器分析理論課與儀器分析實驗課的教學任務是分開的。這就形成了有9-10位教師共同負責儀器分析理論課和實驗課的局面。每位教師授課風格不同，溝通不暢，直接導致了各自為政、各講各課的現(xiàn)象，學生無法很好地適應，教學效果不好。

針對這種情況，我們重新安排組織了本課題組的老師，根據(jù)教師不同的研究領域分成若干小組，確定由1-2位教師共同承擔相關領域的理論課和實驗課的授課工作。例如，色譜技術部分理論課包括氣相色譜、液相色譜的內容，實驗課涉及氣相色譜法、高效液相色譜法和氣—質聯(lián)用，就由負責上述三種大型儀器的三位教師共同承擔相應的理論和實驗教學任務。每周召開一次小組例會，每兩周本課題組開一次例會，重點通報課程進展、學生理論知識掌握情況、實驗過程中存在的問題。通過這種方式，一方面教師在理論課上就可以做到有的放矢，講解理論知識的同時為實驗課的開展提前埋下伏筆；同時教師在實驗課上也可以就學生學習理論知識時感覺抽象的知識點結合儀器和實驗結果做比較直觀的解釋和說明。另一方面，學生也不再因為頻繁的更換教師而感覺無所適從，而且在學習時能感受到知識的延續(xù)性和延展性。這種新的教學模式受到了學生的一致歡迎。

（二）改革考核方式

儀器分析實驗大多是使用自動化程度很高的大型儀器，6-7個學生一組。我校儀器分析實驗課考核方式以前是實驗報告成績+期末筆試成績。這導致了有的學生上儀器分析實驗課相當于是在上觀摩課，主要是看老師或其他同學操作，自己很少動手，認為動手做不做都沒有關系，只要最后記好數(shù)據(jù)，做好實驗報告就能拿高分。學生上課不積極也影響了部分教師上課的情緒和備課的積極性。

我們認為要想端正學生學習儀器分析實驗的態(tài)度，提高其學習積極性，改革考核方式是最根本的措施[6]。經過本課題組教師集體討論，我們在實驗成績的評定中加入了課前預習、課堂實驗操作和綜合設計性實驗三部分考核內容。具體儀器分析實驗成績構成見表1。

表1 儀器分析實驗成績評定表

經過兩年的教學實踐，我們發(fā)現(xiàn)考核方式的改革從根本上提高了學生對儀器分析實驗的重視程度，學生參與操作的積極性大大提高，學生的動手能力、提出問題和解決問題的能力都有了相應地提高。

（三）改革教學內容

1.精心選擇與生產、生活聯(lián)系密切的實驗。

平時的實驗課程中我們通常開設基礎實驗和一些經典實驗，通過這些實驗培養(yǎng)學生規(guī)范的實驗操作技能和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。在教學中我們意識到，有些實驗項目以驗證理論知識為主，明顯有些過時，難以引起學生的興趣。所以我們在保證基礎教學的前提下及時更新實驗項目，盡量選擇與工農業(yè)生產結合緊密、綜合性較強、貼近日常生活及學生所關心的課題[7]。例如針對庫侖滴定法這一實驗，我們選定的實驗項目是庫侖滴定法測定維生素C片劑中維生素C含量，學生對維生素C都非常熟悉，所以對這一實驗大感興趣。再如紫外分光光度法，以前的實驗項目是紫外分光光度法測定苯酚，后來經過討論我們將其改為紫外分光光度法測定食品中的甜蜜素。這一實驗項目的改變有兩方面的好處:一方面增加了樣品的前處理，使學生意識到大型儀器不僅僅是進樣和記錄數(shù)據(jù)，樣品的前處理也非常重要，同時鍛煉了學生的動手能力；另一方面，這一實驗的檢測目標與學生的生活息息相關，使學生將學習與日常生活聯(lián)系起來。類似的實驗項目改革在很大程度上激發(fā)了學生的學習興趣和好奇心，學生看到運用自己所學到的知識能真正解決實際問題，大大增強了對本專業(yè)的認同感。

2.增設綜合性、設計性實驗。

為了培養(yǎng)學生綜合運用所學知識分析問題和解決問題的能力。我們在學期末每一位教師給出一個綜合設計性實驗，由學生自由選擇一個去完成。整個過程包括查閱文獻、制定實驗方案、完成實驗、給出實驗報告。我們開設過的綜合設計性實驗有四氧化三鐵納米粒子的制備及表征、介孔分子篩SBA-15的制備及表征、血清中蛋白質含量的測定、懸浮法制備分子印跡聚合物及其性能測試等。學生普遍反映經過這一訓練，各方面都有了較大的提高，對自己能否從事科研工作有了較大的信心。

（四）開放實驗室

儀器分析實驗包含的大型儀器較多，讓學生僅僅通過四五個學時的時間掌握一臺大型儀器的原理和使用不太現(xiàn)實。所以盡管我們對教學模式、考核方式和教學內容等進行了全方位的改革，學生對一些復雜儀器的結構、原理和操作仍然感覺掌握的不清晰不牢固。我們認為只有創(chuàng)造條件讓學生與儀器多接觸，讓學生參與到教師的科研工作中真正使用這些儀器做工作，才能從根本上解決上述問題。

開放實驗室是當代高校實驗的一個趨向，可以彌補課時不足的現(xiàn)象[8]。我校學生開放實驗項目主要包括:

1.補做實驗課上失敗的項目。

允許學生在教師或實驗員在崗的情況下補做或重做課堂上失敗的實驗，來實驗室重做實驗的學生由開始的寥寥幾個人到后來越來越多，這在很大程度上帶起了勤奮好學的良好學風。還有一個我們沒有意想到的好現(xiàn)象:學生通過補做實驗與老師加深了了解，因為喜愛老師，更加喜愛儀器分析實驗這門課。

2.大學生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新計劃。

我校每年都開展大學生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新計劃，即由學生提報創(chuàng)新計劃書，經學校篩選審批后會配給適當經費用于試劑、耗材的購置和科研工作的開展。我們課題組抓住這一機遇，在平時的教學中注意引導學生多看與所學儀器有關的高水平論文，多提出自己的創(chuàng)新性想法。我們所付出的心血沒有沒費，取得了可喜的成績:今年我們課題組共有16位同學在4位教師的指導下獲批了我校大學生創(chuàng)新訓練計劃。這些學生將在未來的兩年中由指導教師指導，利用我們課題組的大型儀器完成他們的創(chuàng)新項目。相信這些學生在完成項目后會對所用的大型儀器有較為深入地了解，其獨立分析和解決問題的能力也將得到大幅度提高。大學生創(chuàng)新計劃的實施激發(fā)了學生上儀器分析實驗課的興趣和熱情，以前上課時沒有學生問問題，現(xiàn)在即使課下也有學生主動找老師探討自己感興趣的論文和自己的想法。

3.以科研帶動教學，讓學生做教師的科研工作小助手。

隨著科學技術的發(fā)展，不斷有新的技術和分析方法涌現(xiàn)。我們課題組的教師明白死守教科書的教學方法只會越來越落后于現(xiàn)代科技。目前我們課題組有兩項國家級課題，我們積極吸納有從事科研工作熱情的學生參與到科研工作中，充當教師的科研小助手。這一工作加強了學生對學科和教師的認同感，激發(fā)了學生進一步深造的愿望。我院每年報考分析化學專業(yè)研究生的學生越來越多。

二、結語

儀器分析實驗是化學類專業(yè)重要的實驗基礎課，以學生為主體，培養(yǎng)學生的學習興趣，讓學生通過這門課的學習熟悉一些常用大型儀器的工作原理和操作方法，掌握一定的實驗技能，培養(yǎng)學生基本的科學素養(yǎng)是這門課的目的所在。我們課題組圍繞這一教學目的，在教學模式、考核方法和教學內容上做了一系列的改革；為了解決課時少而學生需要掌握的大型儀器繁多的問題，我們采取了多種措施開放實驗室。教學實踐證明這一系列的改革激發(fā)了學生學習的主觀能動性，形成了教學相長的良好局面。當然儀器分析實驗這一學科的改革還不僅如此，我們還面臨很多問題，如開放實驗如何平衡教師和實驗員的工作，如何能夠更好的保證實驗室的運行安全等問題還需要我們不斷地探索和實踐。

參考文獻：

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[2]Breanna Miranda,Nicole M.Lawton,Sean R.Tachibana,Natasja A.Swartz,W.Paige Hall.Titration HPLC Characteri zation of Kombucha Fermentation：A Laboratory Experiment in Food Analysis[J].Journal of Chemical Education, 2016,93(10):1770-1775.

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[4]朱明華.儀器分析[M].北京:高等教育出版社,2000.

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Research on Instrumental Analysis Experiment Teaching

CHAI Shan,WANG Xiao-meng
(School of Chemetry and Chemical Engeering,Linyi University,Linyi Shandong 276005,China)

In instrumental analysis experiment teaching,many reforms have been made in teaching modes, assessment methods,teaching contents,and good results have been proved in Linyi University’s experiment teaching.

experiment teaching;experiment teaching reforms;open laboratory

G642

A

1009-6051（2017）02-0114-05

10.13950/j.cnki.jlu.2017.02.013

責任編輯：徐元紹

2017-01-22

國家自然科學基金應急管理項目（21645001）

王曉蒙（1979—），女，山東濟南人，臨沂大學副教授，博士。研究方向：分析化學。