苗守雷　張海秋　王彬

摘 要：文章從儀器分析實(shí)驗(yàn)課教學(xué)現(xiàn)狀與存在的問題出發(fā)，從“靈活運(yùn)用不同教學(xué)方法與手段、豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、優(yōu)化教學(xué)管理、構(gòu)建多元化考評(píng)體系”等方面提出了儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的路徑。

關(guān)鍵詞：儀器分析；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；高校

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-4107（2016）04-0021-02

儀器分析因其簡便、快速、靈敏、準(zhǔn)確、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，而應(yīng)用范圍日益廣泛，已成為現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)化學(xué)的重要支柱[1-2]。儀器分析實(shí)驗(yàn)課是一門與儀器分析理論課相對(duì)應(yīng)并且具有相對(duì)獨(dú)立性和完整性的課程，重在使學(xué)生掌握常用分析儀器的基本原理、基本操作及應(yīng)用等，掌握儀器分析中處理數(shù)據(jù)的基本方法，了解儀器分析領(lǐng)域的最新發(fā)展動(dòng)向及其趨勢(shì)，鞏固課堂所學(xué)理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力，為社會(huì)輸送復(fù)合型人才[3]。

一、儀器分析實(shí)驗(yàn)課教學(xué)現(xiàn)狀

大多數(shù)的儀器分析實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)是以班級(jí)為單位分成若干小組的循環(huán)實(shí)驗(yàn)，因?qū)嶒?yàn)儀器有限，每名教師負(fù)責(zé)一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，共用一臺(tái)實(shí)驗(yàn)儀器。由于每臺(tái)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備較為昂貴，儀器設(shè)備有限，只有少數(shù)學(xué)生能夠進(jìn)行操作。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容多以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)為主，缺少設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)。學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的原理和構(gòu)造認(rèn)識(shí)不深刻，加之實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)不充分，以至于在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)問題時(shí)無法自行解決，需要實(shí)驗(yàn)教師對(duì)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備及測(cè)試方法進(jìn)行詳細(xì)的講解 ，這在一定程度上遏制了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。學(xué)生往往對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的總結(jié)千篇一律，多數(shù)沒有對(duì)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行舉一反三，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣不高，解決問題的能力較差。在教學(xué)管理方面實(shí)驗(yàn)教學(xué)大都是在規(guī)定的時(shí)間和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，教師參與的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容過多，學(xué)生很難發(fā)揮自己的思維空間和創(chuàng)新能力。理論課與實(shí)驗(yàn)教學(xué)不能夠完全融合在一起，很大一部分學(xué)生會(huì)認(rèn)為理論課是實(shí)驗(yàn)課的指導(dǎo)課，具有從屬地位，因此多數(shù)學(xué)生重理論輕實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)的考核是根據(jù)學(xué)生出勤，課前預(yù)習(xí)情況，實(shí)驗(yàn)操作是否規(guī)范，數(shù)據(jù)是否合理，實(shí)驗(yàn)報(bào)告是否完整等給出學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績。

二、儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革路徑

在儀器分析實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程中，教師以學(xué)生為中心，不斷總結(jié)并改進(jìn)，以期有助于學(xué)生提高自主學(xué)習(xí)能力和開拓創(chuàng)新意識(shí)，讓學(xué)生能夠適應(yīng)當(dāng)代社會(huì)發(fā)展的需要，緊跟時(shí)代步伐。

（一）靈活運(yùn)用不同教學(xué)方法與手段

1.運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)。學(xué)生是實(shí)驗(yàn)課的主體，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程當(dāng)中把學(xué)生的個(gè)人知識(shí)、直接經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)實(shí)世界作為教學(xué)的重要資源，改變以傳授知識(shí)為主的學(xué)科本位思想。利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的條件，在充分預(yù)習(xí)的情況下，嘗試學(xué)生主講，教師引導(dǎo)，其他學(xué)生作為補(bǔ)充的互動(dòng)式教學(xué)模式。這樣每名學(xué)生都能對(duì)實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)方法，操作步驟，應(yīng)用范圍及注意事項(xiàng)了然于心，在具體實(shí)驗(yàn)操作的過程中能夠得心應(yīng)手。同時(shí)，由于不同學(xué)生在講課時(shí)的側(cè)重點(diǎn)不同，也擴(kuò)寬了學(xué)生的知識(shí)面。

2.充分應(yīng)用多媒體教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的模式。由于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中不了解實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及各個(gè)器件的用途，因此在儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中引入模擬仿真設(shè)備的多媒體教學(xué)。一方面通過模擬仿真軟件演示溶液的配比及操作的注意事項(xiàng)，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中能夠減少實(shí)驗(yàn)試劑及藥品的浪費(fèi)，以便節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本及減少對(duì)環(huán)境的污染。另一方面擴(kuò)展儀器分析實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)內(nèi)容，仿真軟件可以以聲音、圖像、動(dòng)畫等豐富的表現(xiàn)力幫助學(xué)生進(jìn)行多感觀的學(xué)習(xí)[4-5]。

3.儀器分析實(shí)驗(yàn)與其他學(xué)科交叉融合。儀器分析是以物質(zhì)的物理和物理化學(xué)性質(zhì)為基層的分析方法。主要分為光化學(xué)分析方法，如光譜法，非光譜法；電化學(xué)分析方法，如伏安法，電導(dǎo)分析法；色譜分析方法，如氣相色譜，液相色譜，毛細(xì)管電泳。按分析的任務(wù)分為：定性分析，定量分析，結(jié)構(gòu)分析。按分析的對(duì)象分為：無機(jī)分析，有機(jī)分析，生物分析等。教師在儀器分析實(shí)驗(yàn)授課的過程中，要注意知識(shí)面的擴(kuò)展，使學(xué)生能夠?qū)Ω鲗W(xué)科的知識(shí)融會(huì)貫通。

（二）豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

儀器分析實(shí)驗(yàn)分驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性和綜合性3種類型[6-7]。在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中驗(yàn)證性試驗(yàn)的內(nèi)容所占的比重較大。學(xué)生往往按照實(shí)驗(yàn)課本的操作步驟按部就班地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中分析問題，解決問題的能力相對(duì)較差，從而導(dǎo)致學(xué)生缺少創(chuàng)造性能力。為此在具體實(shí)驗(yàn)過程中，積極引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)腦，對(duì)同一個(gè)實(shí)驗(yàn)要有舉一反三、靈活運(yùn)用。比如在紫外—可見吸收光譜儀直接測(cè)定水中酚的實(shí)驗(yàn)過程中，有的學(xué)生做出來的標(biāo)準(zhǔn)曲線偏差較大。小組成員分析其原因可能是在配備標(biāo)準(zhǔn)溶液的過程中，苯酚沒有完全溶解就拿來測(cè)試，導(dǎo)致吸光度較小，隨著測(cè)試的進(jìn)行，苯酚逐漸溶解，所以工作曲線偏差較大。教師在與學(xué)生的討論中進(jìn)行引導(dǎo)，既然苯酚在水中的溶解性差且有毒，那么我們能否把它轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N溶解性好而且又對(duì)環(huán)境污染小的物質(zhì)，我們?cè)囍鴾y(cè)一下這種物質(zhì)的紫外—可見吸收光譜。小組成員想到了苯酚具有酸性與堿反應(yīng)變成苯酚鈉，于是我們按照與苯酚一樣的操作步驟來測(cè)試苯酚鈉的光譜曲線和工作曲線，結(jié)果同樣濃度的苯酚鈉的檢出限較高而且工作曲線R2=0.9999。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作細(xì)致規(guī)范，抱著很大的熱情來做自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)。當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果達(dá)到預(yù)期效果時(shí)，成就感油然而生。

針對(duì)以往驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的教學(xué)比例較大，近年黑龍江大學(xué)化工與材料學(xué)院組織學(xué)生開展設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)。由于學(xué)生在大三年級(jí)開展學(xué)年論文，接著到大四要做畢業(yè)論文，這些同學(xué)的設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。一是以某種儀器分析實(shí)驗(yàn)作為論文題目，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，導(dǎo)師重點(diǎn)依據(jù)實(shí)驗(yàn)方案的創(chuàng)新性，應(yīng)用的廣泛性，實(shí)驗(yàn)分析的準(zhǔn)確性等指標(biāo)給出學(xué)年論文或畢業(yè)論文成績。二是大三、大四學(xué)生根據(jù)各自導(dǎo)師的實(shí)驗(yàn)課題的內(nèi)容來實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行多種儀器分析的表征。另外，學(xué)院具有環(huán)評(píng)和環(huán)境監(jiān)測(cè)資質(zhì)，在監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目中有許多涉及用儀器分析的方法來測(cè)試，比如水中的鋁、鎘、鐵、鉛、總鉻、六價(jià)鉻的測(cè)試分析使用原子吸收和分光光度計(jì)方法；空氣中的非甲烷總烴、苯、苯乙烯、丙烯腈等采用氣相色譜法分析；還有二氧化硫、氮氧化物采用定電位電解法分析等等。學(xué)院正在嘗試有精力和能力的學(xué)生參與到環(huán)境監(jiān)測(cè)的測(cè)試任務(wù)中來。

通過設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)的開展，在一定程度上提高了學(xué)生的創(chuàng)造性思維，為其就業(yè)提供了一項(xiàng)重要技能。開展綜合性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在具有一定理論知識(shí)和實(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，把相互交叉的多學(xué)科內(nèi)容融合在一起并獨(dú)立地分析、理解和運(yùn)用，這在很大程度上提高了本科生的科研能力[8-9]。

（三）優(yōu)化教學(xué)管理

有差異的學(xué)習(xí)目標(biāo)和不完全統(tǒng)一的學(xué)習(xí)內(nèi)容決定了學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中不可能采用相同的教學(xué)管理模式，自主學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)形式和方法具有多樣性和靈活性。既可采取自主接受、自主探索的模式，也可以采取互相合作的學(xué)習(xí)形式[10]。開展開放性實(shí)驗(yàn)可根據(jù)自己的學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)內(nèi)容做實(shí)驗(yàn)，把開放性實(shí)驗(yàn)室與學(xué)生的自主學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合起來，一方面可以有效利用實(shí)驗(yàn)室的資源，另一方面有利于提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)合作精神，這有利于設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的開展。

（四）構(gòu)建多元化考評(píng)體系

多元化的評(píng)價(jià)體系分為以下幾個(gè)層面。（1）目標(biāo)評(píng)

價(jià)，主要是指在本門課程教學(xué)的過程中對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)。培養(yǎng)德智體美全面發(fā)展的復(fù)合型人才不僅僅要看學(xué)習(xí)成績，更要關(guān)注學(xué)生的情感和心理健康。（2）主體評(píng)價(jià)。我們儀器分析實(shí)驗(yàn)課改革的目標(biāo)是把學(xué)生小組的評(píng)價(jià)與對(duì)小組中每個(gè)學(xué)生的評(píng)價(jià)結(jié)合起來，評(píng)價(jià)活動(dòng)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)是學(xué)生自評(píng)。在儀器分析實(shí)驗(yàn)課中，教師講授環(huán)節(jié)完畢之后，小組成員在具體實(shí)驗(yàn)操作過程中，往往課前預(yù)習(xí)充分和學(xué)習(xí)積極性高的成員付出的比重大，而有些成員游手好閑，無所事事。（3）方法評(píng)價(jià)。以往的實(shí)驗(yàn)課成績主要體現(xiàn)在學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作步驟，實(shí)驗(yàn)報(bào)告預(yù)習(xí)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等幾方面，而學(xué)習(xí)態(tài)度、自主學(xué)習(xí)能力的比重較小。

三、結(jié)語

如何上好儀器分析實(shí)驗(yàn)課，其科學(xué)合理的教學(xué)方法和手段是前提，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的安排和設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，完善教學(xué)管理和多元化的教學(xué)體系是有力保障。在實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)過程中，應(yīng)以學(xué)生為本，積極引導(dǎo)，通過優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)面，以實(shí)驗(yàn)室為依托開展自主能力的學(xué)習(xí)活動(dòng)，通過開放性和綜合性實(shí)驗(yàn)課提高學(xué)生的科研創(chuàng)新能力，通過定量和定性相結(jié)合的考評(píng)體系提高學(xué)生的興趣。各項(xiàng)改革措施在具體實(shí)施的過程中受現(xiàn)有條件的限制，實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)還有待于完善，相信通過各方努力一定能夠達(dá)到預(yù)期效果。

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