羅蘭萍，李 翔

(廣東石油化工學(xué)院 化學(xué)工程學(xué)院，廣東 茂名 525000)

儀器分析方法是以被檢測物質(zhì)的物理和物理化學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)建立起來的一種分析方法，由于這類方法需要使用較特殊的儀器，因而稱之為“儀器分析”[1]。該方法實(shí)踐性強(qiáng)、廣泛應(yīng)用于化工、材料、生命、醫(yī)藥、食品、環(huán)境等領(lǐng)域[2]。目前我國高校開設(shè)儀器分析實(shí)驗(yàn)課程的專業(yè)主要有分析化學(xué)專業(yè)、高分子材料專業(yè)、食品專業(yè)、生物專業(yè)、環(huán)境專業(yè)、醫(yī)藥專業(yè)等，但是所開設(shè)的課程多為基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，在授課中，大部分高校實(shí)驗(yàn)室為簡化實(shí)驗(yàn)過程，一次安排上課的學(xué)生人數(shù)過多，并以“教師演示，學(xué)生觀摩”的方式進(jìn)行，學(xué)生沒有機(jī)會(huì)直接接觸儀器，往往導(dǎo)致課程結(jié)束后學(xué)生所掌握的知識(shí)少，上課效果差。在高等教育大眾化的背景下，應(yīng)用型人才的培養(yǎng)已成為地方高校人才培養(yǎng)的核心[3]。在儀器分析實(shí)驗(yàn)課教學(xué)過程中我們對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)方式進(jìn)行了反思和改革，堅(jiān)持以學(xué)生為主體、以學(xué)習(xí)效果為導(dǎo)向、通過提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力來培養(yǎng)出符合社會(huì)要求的新型應(yīng)用型人才。

1 儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐情況及存在的問題

儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)授課過程中需要接觸到的儀器設(shè)備根據(jù)高校的所屬層次、辦學(xué)規(guī)模、所開設(shè)專業(yè)的不同而有所區(qū)別。目前，儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)所涉及到的分析儀器主要包括氣相色譜、高效液相色譜、氣相色譜-質(zhì)譜、原子吸收、電感耦合等離子體光譜、紅外光譜、核磁共振等大型的精密儀器。

由于精密儀器成本高、數(shù)量有限、存放地點(diǎn)特殊，無法像其他基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課一樣滿足每一位學(xué)生，保證每一位學(xué)生都能獨(dú)立操作，實(shí)驗(yàn)課時(shí)均是按4～5人一組分組進(jìn)行，導(dǎo)致部分學(xué)生實(shí)驗(yàn)不認(rèn)真，或動(dòng)手機(jī)會(huì)少、與儀器接觸不夠、得不到充分的實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練而無法及時(shí)理解掌握課程知識(shí)，直接影響教學(xué)效果。而且隨著科技的進(jìn)步，儀器分析設(shè)備也在不斷地升級(jí)與改造，升級(jí)后的儀器設(shè)備自動(dòng)化程度越來越高，很多現(xiàn)代儀器操作已經(jīng)只需要按照操作規(guī)程簡單地轉(zhuǎn)幾個(gè)旋鈕或在操作軟件上點(diǎn)擊幾個(gè)按鈕就能完成，導(dǎo)致學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)十分被動(dòng)，很難真正掌握儀器各模塊的結(jié)構(gòu)及原理。

2 儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與探索

2.1 以學(xué)生為中心

儀器分析作為一種現(xiàn)代的分析測試手段，因其能為許多領(lǐng)域內(nèi)的科研和生產(chǎn)提供大量的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)等方面的信息而成為高校中許多專業(yè)的重要課程之一。對(duì)于大部分學(xué)生來說，畢業(yè)后并不一定會(huì)從事儀器分析研究的工作，而是將儀器分析作為一種科學(xué)實(shí)驗(yàn)的手段，利用它來獲取所需要的信息，但是作為一門實(shí)驗(yàn)技術(shù)性很強(qiáng)的課程，學(xué)生沒有嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，就不可能有效地利用這一手段來獲得所需要的信息。然而，在傳統(tǒng)教學(xué)觀念里，重理論、輕實(shí)驗(yàn)的思想長期占上風(fēng)，大多數(shù)高校及學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課缺乏重視，導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中缺乏獨(dú)立思考和創(chuàng)新思維，學(xué)習(xí)效果差。

通過儀器分析實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)一方面可以加深學(xué)生對(duì)儀器分析方法原理的理解，另一方面能培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、實(shí)事求是、分析問題和解決問題的能力。這些能力將會(huì)對(duì)學(xué)生的未來發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，因此在重視儀器分析實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的同時(shí)也應(yīng)該將學(xué)生的主體作用體現(xiàn)出來，主要是兩方面：第一，以學(xué)生為主體，根據(jù)培養(yǎng)對(duì)象來設(shè)置實(shí)驗(yàn)授課內(nèi)容，不同專業(yè)的學(xué)生可根據(jù)其專業(yè)研究領(lǐng)域來調(diào)整授課內(nèi)容，盡量能夠滿足不同研究領(lǐng)域的學(xué)生在儀器分析方面的知識(shí)。如食品、生物專業(yè)的學(xué)生偏重色譜分析儀器方面的實(shí)驗(yàn)教學(xué)；高分子材料專業(yè)的學(xué)生偏重光譜、核磁等結(jié)構(gòu)鑒定的分析儀器的實(shí)驗(yàn)教學(xué)等。第二，以學(xué)生為中心，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)運(yùn)行機(jī)制，加強(qiáng)學(xué)生的自主動(dòng)手的能力。目前分析檢測行業(yè)領(lǐng)域中，儀器分析的目標(biāo)是追求“快速”、“準(zhǔn)確”，而越新的儀器越能滿足其要求，但是在教學(xué)過程過，新的并不一定適合，升級(jí)后的儀器設(shè)備自動(dòng)化程度高，需要?jiǎng)邮植僮鞯牡胤缴?，不利于學(xué)生對(duì)儀器的組成結(jié)構(gòu)、原理的理解及發(fā)揮其獨(dú)立思考能力。如高效液相色譜的排氣及進(jìn)樣操作，若是采用帶自動(dòng)排氣及自動(dòng)進(jìn)樣器的儀器，學(xué)生很可能都不會(huì)注意到有這些步驟，反之若是采用手動(dòng)操作的，學(xué)生則會(huì)在操作過程中思考，為什么需要排氣、不排氣會(huì)有什么影響、進(jìn)樣量多或少了對(duì)結(jié)果有什么影響等等。因此在教學(xué)上采用較為原始的儀器能加深學(xué)生對(duì)儀器模塊、原理的理解及提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題的能力。

2.2 以學(xué)生學(xué)習(xí)效果為導(dǎo)向

OBE教育理念即成果導(dǎo)向教育，是應(yīng)用于工程教育領(lǐng)域的著名理論，是一種以預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出為中心，組織、實(shí)施和評(píng)價(jià)教育的結(jié)構(gòu)模式，其實(shí)質(zhì)是把學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體表現(xiàn)作為教育質(zhì)量考核的重要指標(biāo)，在人才培養(yǎng)的過程中強(qiáng)調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果，并以此作為反饋教學(xué)活動(dòng)質(zhì)量的重要因素[4-5]。OBE教育理念主要強(qiáng)調(diào)了想讓學(xué)生取得的學(xué)習(xí)成果是什么、為什么要讓學(xué)生取得這樣的學(xué)習(xí)成果、如何有效地幫助學(xué)生取得這些學(xué)習(xí)成果、如何知道學(xué)生已經(jīng)取得了這些學(xué)習(xí)成果這四個(gè)問題[6]。

以學(xué)生的學(xué)習(xí)效果為導(dǎo)向，必須建立一套有效的學(xué)習(xí)效果的考核方法，充分發(fā)揮考核在教學(xué)中的作用。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課的成績主要根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告情況來打分，忽略了學(xué)生的綜合素質(zhì)，這種考核方式會(huì)導(dǎo)致部分學(xué)生不重視課前預(yù)習(xí)及實(shí)驗(yàn)操作，不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。以學(xué)習(xí)效果為導(dǎo)向的教育理念應(yīng)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的考核力度，將學(xué)生課前的預(yù)習(xí)、課上的表現(xiàn)及課后的作業(yè)等因素都考慮進(jìn)去。所以，在考核方面，以提高學(xué)生的綜合素質(zhì)為目標(biāo)，以學(xué)生的學(xué)習(xí)效果為導(dǎo)向，需要建立新的考核制度，具體內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn)如下：預(yù)習(xí)報(bào)告占10%，實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)(包括是否主動(dòng)提問、是否回答老師的問題及動(dòng)手操作是否規(guī)范等)占40%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告(包括原始數(shù)據(jù)是否正確記錄、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理是否正確及書寫是否規(guī)范等)占50%。

2.3 提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力

濃厚的學(xué)習(xí)興趣能促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、提高學(xué)生的積極性，所以在儀器分析實(shí)驗(yàn)課授課時(shí)，應(yīng)盡量讓學(xué)生對(duì)該課程感興趣，吸引他們?nèi)ニ伎?、去探索。由于儀器分析法技術(shù)性強(qiáng)、復(fù)雜程度高，會(huì)涉及到一些很難理解的概念和原理，雖然這些難點(diǎn)學(xué)生在理論課中有提前學(xué)習(xí)，但過于抽象學(xué)生難消化，難以將理論和實(shí)踐聯(lián)系起來。針對(duì)這種情況，先將儀器的各模塊在黑板中簡單的描述出來，再打開儀器的機(jī)箱，按流程逐個(gè)介紹各模塊的原理與作用，并對(duì)某些方便拆換的部件進(jìn)行簡單的拆除和安裝，將大大提高學(xué)生的興趣，也能加深學(xué)生的理解。同時(shí)可以對(duì)儀器的應(yīng)用舉一些與生活相貼切的例子，如高效液相色譜能檢測食品中甜味劑和防腐劑、氣相色譜能檢測空氣中的苯系物、原子吸收能檢測水中有毒有害重金屬元素等等都能引起學(xué)生的好奇，增加學(xué)習(xí)氣氛，能夠快速引導(dǎo)他們至實(shí)踐中。

由于分析儀器都比較貴重，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程上，有些教師擔(dān)心學(xué)生對(duì)儀器操作不當(dāng)而帶來損失或增加工作量，常常在授課時(shí)不讓學(xué)生動(dòng)手，只是自己演示實(shí)驗(yàn)過程，其結(jié)果使實(shí)驗(yàn)簡單化但無法使學(xué)生加深印象。培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、增加學(xué)生分析和解決問題的能力才是實(shí)驗(yàn)課的真正目的。一個(gè)完整的樣品分析過程包括樣品的選取與前處理、分析測定、數(shù)據(jù)處理與報(bào)告結(jié)果三個(gè)步驟。取樣與前處理是分析過程中一個(gè)重要的步驟，但因其所耗時(shí)間長往往未受到重視或者直接被忽略掉，樣品前處理方法的正確與否直接關(guān)系到分析結(jié)果的準(zhǔn)確與否。實(shí)驗(yàn)教學(xué)以學(xué)生為主體，儀器的操作及數(shù)據(jù)處理主要是學(xué)生，樣品前處理也應(yīng)放手讓學(xué)生去做，不同儀器的樣品前處理與其原理緊密聯(lián)系，如氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀測試樣品中有機(jī)物含量時(shí)，需要提前采用有機(jī)溶劑將被測組分從樣品中提取出來。通過讓學(xué)生負(fù)責(zé)樣品前處理，在加深學(xué)生對(duì)儀器原理了解的同時(shí)也增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力。在實(shí)驗(yàn)過程中我們也強(qiáng)調(diào)儀器設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)，維護(hù)保養(yǎng)是一項(xiàng)重要而復(fù)雜的工作，精心細(xì)致的維護(hù)能保障設(shè)備正常運(yùn)行，盡量降低其損壞程度，使其在教學(xué)和科研生產(chǎn)中發(fā)揮最大的作用，體現(xiàn)其使用價(jià)值。讓學(xué)生了解儀器維護(hù)保養(yǎng)的知識(shí)能增加其解決問題的能力，如采用高效液相色譜儀分析樣品時(shí)，當(dāng)流動(dòng)相為緩沖鹽溶液時(shí)，實(shí)驗(yàn)完畢后需要用純水將儀器系統(tǒng)中的緩沖鹽沖洗干凈后才能填裝甲醇或乙腈溶液來保存色譜柱，若及時(shí)將這些知識(shí)傳授給學(xué)生，以后學(xué)生在使用液相色譜儀碰到泵壓力過高或色譜柱堵塞的情況，會(huì)立即排查是否是上次使用儀器清洗不當(dāng)造成的。

3 結(jié)論

應(yīng)用型人才的培養(yǎng)是當(dāng)前高等教育改革的熱點(diǎn)問題之一。儀器分析作為一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、分析和解決問題等綜合能力素質(zhì)方面起著極為重要的作用，只有在教學(xué)實(shí)踐中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，以學(xué)生為中心，以O(shè)BE 教育理念為向?qū)?，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，才能提高教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)和綜合素質(zhì)，培養(yǎng)出符合條件的新型應(yīng)用型人才。

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