付翠翠　石文兵

摘要：針對儀器分析實驗教學的一些現(xiàn)狀，結合國內外同行對儀器分析實驗教學改革取得的進展，提出從實際問題出發(fā)的儀器分析實驗教學改革的初步探索，旨在提高儀器分析實驗教學質量，培養(yǎng)學生分析問題和解決實際問題的能力。

關鍵詞：儀器分析實驗；教學改革；實際問題

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）25-0111-02

儀器分析實驗是分析化學的重要組成部分，它是以物質的物理和化學性質為基礎，利用較為特殊的儀器，對物質進行定性、定量以及形態(tài)分析的一種實驗方法[1]。儀器分析技術在解決實際問題方面發(fā)揮著重要作用，成為社會發(fā)展最為依賴的科學之一。為了與科學技術的發(fā)展相適應，高校教師對儀器分析人才的培養(yǎng)要著重培養(yǎng)學生解決實際問題的能力。

一、普通高校儀器分析實驗教學現(xiàn)狀分析

1.儀器分析實驗是一門實踐性很強的課程，是分析化學重要的教學環(huán)節(jié)之一。然而，與理論教學相比，許多普通高校儀器分析實驗課程安排的學時較少，學生通過上實驗課進行親身實踐，解決問題的機會不多。

2.實驗室儀器設備種類不全，數(shù)量不足，部分損壞的儀器得不到及時修理，導致許多理論課上涉及的實驗項目無法開設實驗教學，使得學生對儀器分析知識的學習不夠直觀深入，甚至無法理解。

3.由于受到以上兩點，即課時和儀器數(shù)量的限制，加之學生人數(shù)較多，很多儀器分析實驗項目都是采取多人一組的形式進行教授，但是卻無法保證每個學生都有機會操作儀器。一些學習興趣不高的學生在整個過程中采取觀望的態(tài)度，導致對該實驗項目的學習不完整，印象不深刻，甚至有學生在做完實驗后，還不知道如何使用儀器，更不知道如何利用該技術解決實際問題。

二、儀器分析實驗教學改革取得的進展

1.教學方法的改革。為了充分發(fā)揮學生的主觀能動性，儀器分析實驗課在教學方法上不斷做出改革。實驗教學不再是單調乏味的講授法，而是多種方法有機結合。比如，討論法，教師對主要內容進行講解后，讓學生通過討論，自行設計實驗流程。實驗過程中遇到問題，也是鼓勵學生通過討論，集思廣益，想辦法去解決，這樣便可以充分激發(fā)學生主動學習和思考的潛能；競爭法，將學生分成若干小組，每個小組自行安排實驗分工，互相競爭完成相應的實驗項目，教師對實驗過程和結果進行監(jiān)督和檢查，這樣不但可以培養(yǎng)學生的合作能力，而且能夠增強集體榮譽感；獎勵法，每個學生按照實驗操作步驟獲得相應的得分獎勵，就像理論考試題的采分點，為了得到最終的結果，可能有不同的實驗路線，教師酌情給分，并將實驗操作得分，作為儀器分析實驗課最終成績的獎勵分，這種方法能夠引起學生對實驗細節(jié)的重視，養(yǎng)成良好的實驗習慣。

2.教學手段的改革。21世紀是信息、網(wǎng)絡高速發(fā)展的時代，為了適應時代的需求，充分汲取社會發(fā)展的最新成果，許多普通高校將多媒體教學手段引入儀器分析實驗課堂，利用生動的視頻畫面展示儀器的組成、構造、原理等內容。有聲的畫面比書本上的文字更能吸引學生的注意力，有利于學生對儀器基本信息進行直觀的了解，為自己動手進行實驗操作做好預習。此外，隨著科學技術的發(fā)展，儀器設備的更新速度很快，學生實驗室的儀器很難做到與時俱進。為了保證學生可以接觸到先進的儀器和技術，某些儀器分析實驗可以到學校附近的質檢部門或者研究機構進行現(xiàn)場教學。通過參觀學習，可以使學生充分理解分析化學是什么，認識到儀器分析實驗的重要性，為以后利用所學知識解決實際問題打下基礎。

3.教學理念的改革[2]。許多儀器分析實驗項目是學生畢業(yè)論文選題青睞的對象，所以，在上課的過程中，引入科學研究的理念非常重要。許多教師將自己的科研成果融入課堂教學，向學生介紹如何設計科學實驗，指導學生根據(jù)實驗項目查閱相關文獻，有興趣的學生可以加入到教師的科研小組，熟悉各種儀器的使用，學習數(shù)據(jù)的處理方法，學會對實驗結果進行分析和總結，為以后書寫畢業(yè)論文做好準備。

三、從實際問題出發(fā)的儀器分析實驗教學改革初探

由問題引發(fā)的教學并不是一個新概念，早在20世紀60年代中期，堪薩斯大學的Herbert Laitinen教授就提出以問題解決為基礎的分析化學本科課程的開發(fā)，在成為分析化學（Analytical Chemistry）雜志的編輯后，他寫道：“分析樣本并不是分析化學的真正目的，分析的真正目的是解決問題。”[3]比利時根特大學Timmers等人認為，分析化學教師應該扮演教練的角色，訓練學生養(yǎng)成獨立解決各種問題的能力[4-5]。然而，許多畢業(yè)生在走向分析化學相關的工作崗位之后，不能適應產(chǎn)業(yè)要求，缺乏解決實際問題的能力。由此可見，高校分析化學課程要高度重視理論與實際相結合，儀器分析實驗教學改革勢在必行。

1.在儀器分析實驗課程中引入社會項目。在本科教學中引入與實際生產(chǎn)生活相關的社會項目，有助于學生將理論或者實驗課中學習到的內容用于解決實際問題。加利福尼亞大學對本科化學專業(yè)學生開設的儀器分析實驗包括用紅外光譜對生物柴油進行定量研究。生物柴油作為一種可再生燃料來源，可以減少溫室氣體和微粒排放，可以在美國生產(chǎn)，備受社會關注。該實驗通過教師指導學生制備生物柴油并使用FTIR定量監(jiān)測反應和確定混合物，使得學生能夠充分了解這些可用于汽車發(fā)動機油的生物柴油的生產(chǎn)過程。這種與社會生產(chǎn)息息相關的實驗一直做下去，其教學效果是非常好的。

2.在儀器分析實驗課程中引入實際案例。近年來，藥品安全突發(fā)事件時有發(fā)生。與常規(guī)檢測不同，應急檢驗的樣品一般都含成分不明物質，這將考驗實驗技術人員解決實際問題的能力。在儀器分析實驗教學中，以服用藥物過量致人死亡的案件為例，設計一個典型的高效液相色譜（HPLC）實驗，可以引起學生的興趣。學生利用HPLC對模擬死亡案件的胃液進行分析判斷，查找死因。讓學生做HPLC實驗，確定涉及藥物的含量，并自己上網(wǎng)查找這些藥物的允許量和致死量。這樣的內容其實與儀器分析實驗課上所做的HPLC實驗是一樣的，但是這樣以實際案例為背景設計實驗，學生更愿意去做。在該HPLC實驗中，學生們分工合作，分別進行試樣準備、儀器操作、查找資料、結果分析等步驟，可以培養(yǎng)團隊協(xié)作能力。這樣的案例型儀器分析實驗課程改革值得提倡。由此可見，通過將實際問題引入到儀器分析實驗教學當中，可以使枯燥的樣品分析變得充滿啟發(fā)性，富有趣味性。學生在很大程度上參與整個過程，學會如何定義問題，討論如何處理問題。我們給學生盡可能大的想象空間，即使在某些情況下，他們選擇的方法可能不完全按照預想的那樣發(fā)揮作用。培養(yǎng)學生積極的實驗態(tài)度，獲得解決實際問題的能力，便是這門課程最重要的貢獻。

四、結論

以上結合國內外同行在儀器分析實驗教學中的一些動向，討論以實際問題為基礎的儀器分析實驗教學改革問題。提出在儀器分析實驗教學中，引入社會項目和實際案例，將實驗課程變得生動有趣。這樣的課程從實際問題出發(fā)，注重從教學過程中培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，使學生獲得獨立解決各種問題的能力。

社會的發(fā)展正在給分析化學人才的培養(yǎng)帶來新的挑戰(zhàn)。只有通過對實驗教學的不斷改革，提高儀器分析在化學學科中的地位，才能為培養(yǎng)真正能適應社會發(fā)展的高素質人才做出應有的貢獻。

參考文獻：

[1]陳國松，陳昌云.儀器分析實驗[M].南京：南京大學出版社，2009.

[2]邰佳，沈飛.寓教于研的儀器分析實驗教學改革探討[J].廣州化工，2017，45（3）：109-111.

[3]Laitinen，H.，Anal.Chem.，1966，38，1441.

[4]Timmers S.，Baeyens WRG.，Remon JP.，Nelis H.，Microchimica Acta，2003，142 （3）：167-175.

[5]俞汝勤.漫談分析化學教學改革與課程建設[J].大學化學，2008，23（5）：1-6.