歐陽科，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 長沙 410004)

儀器分析實驗是理工科專業(yè)的一門重要的基礎(chǔ)實驗課程，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]。因此儀器分析實驗課程是許多專業(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)習能為學(xué)生將來從事分析測試等相關(guān)工作打下良好的基礎(chǔ)。

1 儀器分析實驗課程教學(xué)概況

總體而言，各高校相關(guān)專業(yè)所開設(shè)的儀器分析實驗課程雖然側(cè)重點有所不同，開出的實驗種類和涵蓋的分析方法各異，但實踐教學(xué)過程中或多或少都面臨著相同的問題。

1.1 設(shè)備數(shù)目少，學(xué)生上機嚴重不足

鑒于長期以來形成的“重理論、輕實驗”的不良風氣，對實驗教學(xué)不夠重視，相關(guān)的學(xué)生教學(xué)實驗儀器和場地配套不足，再加之相關(guān)的大型儀器設(shè)備較昂貴，其運行成本較高，且易損耗，受經(jīng)費限制，對學(xué)生教學(xué)實驗開放較少，一般以演示實驗為主，即老師或者相關(guān)實驗操作人員實操，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)的操作過程和技巧。

1.2 儀器分析實驗內(nèi)容陳舊

儀器分析實驗，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)代測試技術(shù)的發(fā)展速度，以經(jīng)典實驗和驗證性實驗為主，探索性和創(chuàng)新性實驗較少，這種實驗教學(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)生的主觀能動性，學(xué)生機械地按照教材和老師要求的步驟完成實驗，不利于引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生的愛好，不利于培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生綜合素質(zhì)。

1.3 實驗課程的理論性太強，考核方式與實驗掌握程度不匹配

實驗過程中大多數(shù)學(xué)生被動地做實驗，儀器基本自動化，儀器結(jié)構(gòu)和原理等理論知識學(xué)生難以理解，重理論，輕實驗?？己送⒅貙嶒瀳蟾娴臅鴮懞蛯嶒灲Y(jié)果的準確性，對儀器分析過程的規(guī)范性考核不足。另外大部分高校的實驗課程平時成績占一半或者更多比例，而實操部分所占比例相對較小，同時近年來雖然不同程度的加大了實驗課程所占學(xué)分比例，但依然偏少，這也影響了學(xué)生對儀器分析實驗課程的積極性。

2 課程改革思路

2.1 改革教學(xué)內(nèi)容，調(diào)整實驗結(jié)構(gòu)

減少驗證性實驗的比例，增加綜合性實驗。傳統(tǒng)的儀器分析實驗教學(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，包含的儀器種類繁多，原理各異。教師教學(xué)過程中要要注意知識面的擴展，由點及面，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的各學(xué)科知識聯(lián)系起來。比如電化學(xué)分析法測試pH值，實驗操作太過簡單，不利于發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。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業(yè)設(shè)置的特點，對實驗內(nèi)容進行調(diào)整和補充。選取應(yīng)用性強與人們生產(chǎn)生活密切相關(guān)的實驗項目。比如 “采用pH計測試土壤樣品pH值”、“采用紫外光譜法檢測常見飲用水中的特定有機物含量”、“原子吸收測定稻田土壤中重金屬含量”等實驗項目，讓學(xué)生自己去找樣品而不是老師配好樣品，同時加大了樣品前處理工作量，激發(fā)了學(xué)生興趣，寓教于樂，取得了教學(xué)相長的效果。實驗內(nèi)容的修訂和調(diào)整，增強了實驗內(nèi)容的綜合性和創(chuàng)新性，進而提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

2.2 應(yīng)用多種教學(xué)方法、模式和考核手段

儀器分析實驗包含驗證性、設(shè)計性和綜合性3種類型[3-5]。目前的儀器分析實驗教學(xué)過程中驗證性試驗的內(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等實驗，學(xué)生一般按部就班地進行實驗，分析問題，解決問題的能力相對較差。因此在具體實驗過程中，應(yīng)該加入相關(guān)的樣品前處理和儀器的常見故障分析與排除等內(nèi)容，另外教師宜引導(dǎo)學(xué)生解決實際問題，對同一個實驗要有舉一反三、靈活運用。比如高效液相色譜測定水中有機物的實驗過程中，對于基線漂移、出峰時間與標樣差異等問題。教師應(yīng)該與學(xué)生進行討論式教學(xué)和引導(dǎo)，解決具體問題，這樣學(xué)生會有較大的參與感而不是簡單完成老師布置的作用，對自己的實驗抱著很大的熱情。當實驗結(jié)果達到預(yù)期效果時，會發(fā)自內(nèi)心的感到一種成就感。

在中南林業(yè)科技大學(xué)，環(huán)境工程專業(yè)的儀器分析課程在大二上學(xué)期開設(shè)，結(jié)合學(xué)校的科研興趣小組活動，教師以某種儀器分析實驗作為科研主題，自行設(shè)計實驗內(nèi)容，教師可以依據(jù)學(xué)生所提交實驗方案的創(chuàng)新性和可行性，實驗難度和準確度指標給學(xué)生成績。通過這些學(xué)生自己設(shè)計的創(chuàng)新性實驗開展，使學(xué)生在初步實驗技能的基礎(chǔ)上擴展了儀器分析實驗的內(nèi)容，把所學(xué)的包括儀器分析在內(nèi)的多種學(xué)科知識內(nèi)容融合在一起，并獨立地分析、理解和運用，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)生的實際科研能力[6-7]。

2.3 設(shè)置虛擬實驗室、改革課程考核評價方法

儀器分析實驗涉及多類大型儀器，通常教師會強調(diào)儀器的貴重，這往往使得學(xué)生不敢動手實際操作，怕將儀器損壞產(chǎn)生經(jīng)濟賠償?shù)暮蠊⑶覍W(xué)生往往對這些復(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、同時提高儀器分析實驗的教學(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)生隨時觀看，同時以實驗室儀器設(shè)備為藍本，合作開發(fā)儀器分析虛擬實驗室，利用仿真實驗室技術(shù)讓學(xué)生在電腦上先進行模擬操作。同時鑒于一般學(xué)生難以對貴重儀器進行拆解，不了解儀器內(nèi)部構(gòu)造，通過仿真技術(shù)，學(xué)生可以了解實驗設(shè)備的內(nèi)部結(jié)果和原理，進而加深對操作步驟和注意事項的理解。仿真實驗提高了學(xué)生的操作技能，也為開放式教學(xué)奠定堅實的基礎(chǔ)[8]。

同時應(yīng)該對儀器分析實驗教學(xué)評價體系進行改革，以教學(xué)過程考核為主，參考教學(xué)結(jié)果進行考核。本院的儀器分析實驗評價體系里一般分為預(yù)習報告成績、平時操作成績、實驗報告成績和考試成績，分別占比20%、30%、20%和30%。通過預(yù)習實驗報告的檢查，來了解學(xué)生預(yù)習的情況，占20%。實驗過程中對學(xué)生的操作具體情況進行記錄，尤其關(guān)注學(xué)生對實驗過程中的問題和突發(fā)狀況處理情況，來確定學(xué)生的平時操作成績，這項指標占據(jù)整個分數(shù)的30%。根據(jù)學(xué)生的實驗報告結(jié)果和分析來確定學(xué)生實驗報告成績，占20%。最后學(xué)期末的考試讓每個學(xué)生單獨操作實驗儀器，確定成績。多元化的評價體系可以較客觀的反映出學(xué)生的真實學(xué)習水平。

3 結(jié)語

綜上所述，儀器分析實驗課程是一門實踐性很強的課程，對該課程的改革可以促進提高學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。從當前兄弟院校的人才培養(yǎng)方案中學(xué)習先進方法，結(jié)合我院的專業(yè)設(shè)置和重點學(xué)科方向，根據(jù)實際情況科學(xué)合理的設(shè)置教學(xué)大綱。通過對教學(xué)方法的改革、實驗內(nèi)容的精選以及評價體系的完善，激發(fā)了學(xué)生對儀器分析實驗課程的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的實操技能和科研素養(yǎng)，進而提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。