儀器實驗教學的思考改革

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摘要：儀器分析實驗是高等學校的必修課程之一，與其理論課程教學相輔相成。該文針對高等院校儀器分析實驗教學過程中存在的一些問題，同時結合環境專業特色，從教學內容、課程考核、教學目標等方面進行改革探究。實踐教學證明，實施改革措施不但能夠激發本專業學生的學習興趣，也能提高其動手能力，彰顯出此課程教學的科學性及連貫性。

關鍵詞：儀器分析實驗；教學改革；教學思考

儀器分析實驗是儀器分析課程的一個重要組分，是學生了解各種儀器結構和原理，熟悉儀器操作方法，理解所學理論知識的重要途徑［1］。儀器分析法是依照被測物質的物理或化學特性，采用一些特定儀器進行測試的方法。儀器分析的理論和實驗技術一方面為化學學科的發展提供發展的根本保障，另一方面也被廣泛應用于材料、醫藥、食品、環境等領域，成為主要分析測試手段。自50年代以來，隨著光譜和色譜技術日趨成熟，這些技術越來越多地被應用于科研工作和生產實踐中，例如監測化學物質的性質、來源、含量及形態，以及對化學物質的生物致毒性進行評估等，分析造成環境問題的真正原因［2］。同時，本科學生在就業或考研面試環節經常會被問到不同分析儀器的掌握和應用情況。由此可見，儀器分析實驗作為基礎實驗課程，對提高學生的專業綜合素質非常重要。目前，在儀器分析實驗教學過程中仍存在較多問題，各高校開設的實驗以基礎驗證性實驗居多，往往導致學生的興趣下降，學習積極性欠佳。結合儀器分析法技術性和復雜性的特點，本文分析實驗教學過程中存在的問題，總結改進實驗教學的實用對策，旨在促進學生更好地掌握這門實驗技術方面取得良好效果。

1教學過程存在的問題

儀器分析實驗尤為適合環境和生物學專業的學生作為基礎實驗課程。然而，能夠用于上課的儀器尤其是大型精密儀器配備遠遠不夠，導致在實驗教學過程中難以保證每個學生都按照要求進行操作訓練，培養目標流于形式，最終影響實驗教學的效果。本文主要從以下幾個方面分析實驗教學過程中存在的問題：從實驗內容方面分析，實驗內容較多而課時安排相對較少。在實際教學過程中，每個同學針對一種儀器的訓練僅限于1~2個固定的實驗內容，無法做到真正掌握該儀器的實驗操作和儀器原理。同時，在實驗項目設置過程中，以重復驗證性實驗居多，綜合實驗較少；合作完成實驗較多，學生獨立操作完成實驗的機會太少。從實驗成績考核方面分析，教師在成績評定時多側重于實驗結果的對錯，導致一部分學生單純重視實驗數據而不重視操作過程，對儀器的操作步驟學習漫不經心，缺乏規范化操作，不能完整掌握儀器操作的方法和技巧，這與開設這門實驗課的初衷相違背。從教學目標角度分析，該課程初衷是通過實驗的形式讓學生鞏固和掌握實驗操作技術和理論。然而，在實際教學過程中，儀器分析實驗的課程安排與理論課程脫離關系，造成部分實驗項目基本操作完成，而相應的理論課程還沒有講解。這一現象不利于學生對儀器分析理論知識和實驗原理的理解和掌握。此外，對實驗項目屬性而言，驗證性實驗項目居多，實驗思路缺乏創新型和探索性。這一實驗思路影響學生創新思維和未來科研主觀能動性的激發，因而限制學生綜合素質的鍛煉和提高。

2教學改革措施

針對教學過程中出現的問題，本文提出以下改革措施：首先，調整儀器分析實驗內容，強調實驗內容的綜合性和設計性，突出創新性。以驗證性實驗、綜合性實驗和設計性實驗3個層次開展實驗教學活動，適當把教學課時向綜合性實驗和設計性實驗傾斜。例如，通過一些經典的驗證性實驗內容讓學生充分掌握分析原理，這部分實驗內容約占總課時的50%~60%［3］。同時，引導學生根據實驗室現有的儀器情況進行實驗設計，如利用電化學方法測定水中有機污染物含量（比如多環芳烴、三氯甲烷等）［4］、高效液相色譜法測定蔬菜中微量元素等等。學生根據自己的興趣愛好進行選題、設計完整的實驗方案，通過這一過程的訓練，提高自身的創新能力和科研能力。其次，改革傳統的“儀器分析實驗”多人一組的做法，增加考核指標，強調理論知識結合實驗操作的理念。在實驗分組方面，根據實驗內容和所需儀器的不同，盡量保證2~3名同學為一小組。對于大型儀器的實驗操作，可以將整個實驗分成2~3個部分，每個小組獨立完成實驗的一部分，從而保證每個小組全程參與實驗，提高工作效率。此外，在進行設計性實驗時，根據實驗題目和難易程度及時安排學生進行實驗討論和前期準備，保證課堂時間學生可以集中進行儀器操作。同時，增加和延長開放實驗室的時間，增加周六和周日開放實驗室，積極協調有關老師增加實驗課時，安排有興趣的學生參與到相關課題進行科研工作。因此，實驗室定期開放，一方面能夠保證學生充分掌握儀器分析實驗，另一方面可以讓學生提前適應科研工作的習慣，為以后從事科研工作打牢基礎。在課程安排方面確保學生已經學習過該實驗相關的理論課程，一般在下一個實驗內容理論課程開設之前，將上一個實驗內容的驗證性實驗、綜合性實驗和設計性實驗全部集中上完。在保證理論先行的基礎上，每次實驗課上機操作之前教師對實驗內容詳細講解，重點讓學生了解實驗儀器結構、原理及注意事項等，教學方式多采用多媒體方式，圖文并茂，標注流程［5］。最后，改革實驗考核標準。在實驗考核方面，反映學生實驗成績主要為實驗報告，重點看報告中實驗步驟、數據、圖表及計算結果書寫是否符合實驗要求。另外，在分值分配方面，實驗報告、操作考試和理論考試成績分別占總成績的60%、20%和20%。其中，回答課堂提問情況、實驗態度和是否請假等細節也都應該在成績考核范圍內［6］。

3結束語

通過儀器分析實驗教學實踐改革，讓學生逐步樹立真正掌握實驗技術的責任意識，讓教師在教學的每個環節重視培養學生的實驗思維和動手能力，給予學生足夠的儀器操作時間，鼓勵學生在綜合性和設計性實驗環節充分發揮自我主觀能動性，逐步貫穿新的科研實踐進展。

參考文獻

［1］吳茜，楊發福.“低碳”理念下的有機實驗改革初探［J］.廣州化工，2012，40（2）：131-133.

［2］陳小鋒.環境專業《儀器分析實驗》教學改革初探［J］.廣州化工，2016，44（24）：165-166.

［3］周立敏，楊桂朋，高先池，等.儀器分析實驗教學的思考與實踐［J］.實驗科學與技術，2016，14（1）：148-149.

［4］李卉卉，張士偉，海錦慧，等.面向應用型人才培養的儀器分析實驗教學改革［J］.化學教育，2015，36（16）：40-43.

［5］殷馨，王海文.合理運用多媒體教學手段提高化學實驗教學質量［J］.化工高等教育，2011，28（6）：48-50.

［6］吳紅波.分析化學實驗教學體系改革與探索［J］.牡丹江師范學院學報（自然科學版），2012，（2）：60-62.

作者:劉春香 紀磊 劉飛 單位:淮北師范大學生命科學學院