大型分析測(cè)試儀器實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

張永忠 王宇昕 付 穎 李冬梅 高 爽

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，黑龍江哈爾濱150030)

大型分析測(cè)試儀器實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

張永忠 王宇昕 付 穎 李冬梅 高 爽

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，黑龍江哈爾濱150030)

通過(guò)開(kāi)設(shè)大型分析測(cè)試儀器實(shí)驗(yàn)，滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)分析測(cè)試人才的需求。具體采取固定時(shí)間實(shí)驗(yàn)與分散時(shí)間實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)法，因材施教。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究?jī)?nèi)容密切結(jié)合，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。

大型儀器;分析測(cè)試;實(shí)驗(yàn)教學(xué)

“儀器分析”是東北農(nóng)業(yè)大學(xué)順應(yīng)學(xué)科發(fā)展和社會(huì)需求而設(shè)立的一門(mén)理論與實(shí)踐密切結(jié)合的基礎(chǔ)課程，包括理論和實(shí)驗(yàn)兩大部分。高等農(nóng)業(yè)院校開(kāi)設(shè)的儀器分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要與所培養(yǎng)的人才目標(biāo)相適應(yīng)。考慮到高等農(nóng)業(yè)院校的特點(diǎn)，儀器分析課程重點(diǎn)研究在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中最常用的紫外與可見(jiàn)分光光度法、紅外吸收光譜法、分子熒光分析法、原子吸收分光光度法、電化學(xué)分析法、氣相色譜法和高效液相色譜法等。進(jìn)行儀器分析實(shí)驗(yàn)要使用10萬(wàn)元以上的大型分析測(cè)試儀器。這些儀器包括:紅外光譜儀、分子熒光(磷光)儀、原子吸收分光光度計(jì)、氣相色譜儀和高效液相色譜儀等。在“儀器分析”精品課建設(shè)過(guò)程中，課題組進(jìn)行了大型分析測(cè)試儀器實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究。

一、開(kāi)設(shè)大型分析測(cè)試儀器實(shí)驗(yàn)，滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)人才的需求

高等院校要堅(jiān)持教育為社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)，與生產(chǎn)勞動(dòng)和社會(huì)實(shí)踐相結(jié)合，辦人民滿意的教育。高等教育要適應(yīng)于現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，要滿足生產(chǎn)實(shí)踐、科學(xué)研究對(duì)人才的需求。隨著國(guó)家的蓬勃發(fā)展，高等院校辦學(xué)條件的改善與科學(xué)技術(shù)水平的提高，每年都有許多大專院校、科研院所、企事業(yè)單位購(gòu)置氣相色譜和高效液相色譜等大型分析測(cè)試儀器。但是本科畢業(yè)生中卻缺少既懂得分析儀器而又具備專業(yè)技能的人才。本科畢業(yè)生對(duì)自己所學(xué)的專業(yè)比較熟悉，但缺乏使用大型分析測(cè)試儀器的實(shí)踐能力，滿足不了現(xiàn)代社會(huì)的需求。雖然現(xiàn)在高等院校也開(kāi)設(shè)“儀器分析”課程，但學(xué)生理論學(xué)得好而實(shí)踐能力不足。也就是所謂的“高分低能”。應(yīng)當(dāng)指出，“高分低能”不是學(xué)生的責(zé)任，而是高等教育的責(zé)任。高等院校擁有大量先進(jìn)的分析測(cè)試儀器，但主要不是用于本科教學(xué)，不是用于培養(yǎng)本科人才。這些先進(jìn)的儀器設(shè)備分散在各個(gè)院系或研究中心，主要用于進(jìn)行科學(xué)研究。而用于教學(xué)的分析儀器不但比較陳舊，而且數(shù)量不足。幾十人面對(duì)一臺(tái)高效液相色譜儀、氣相色譜儀、紅外光譜儀、原子吸收等分析儀器設(shè)備，很難培養(yǎng)出有理論、有實(shí)踐的人才，如果大學(xué)本科畢業(yè)生在高等院校中連先進(jìn)的分析儀器都沒(méi)碰到過(guò)，用人單位就不會(huì)選擇這樣的畢業(yè)生。培養(yǎng)大學(xué)生使用大型分析測(cè)試儀器的能力，可以滿足社會(huì)對(duì)人才的需求，為學(xué)生就業(yè)增加了一條出路。黑龍江省的經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要科學(xué)技術(shù)的支撐，需要懂得科學(xué)技術(shù)的人才。培養(yǎng)既有專業(yè)技能，又有使用分析測(cè)試儀器的經(jīng)歷，可以增加就業(yè)的幾率，可為將來(lái)的讀研或就業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。目前，能熟練掌握分析測(cè)試儀器的人已成為了高教強(qiáng)省的緊缺人才。該研究對(duì)于滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)分析測(cè)試人才的需求具有重要意義。開(kāi)設(shè)大型分析測(cè)試儀器實(shí)驗(yàn)，可以滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)人才的需求。

二、開(kāi)設(shè)大型分析測(cè)試儀器實(shí)驗(yàn)具體實(shí)施辦法

目前高等院校雖然擁有大量高檔次的先進(jìn)的分析測(cè)試儀器，但主要不是用于本科教學(xué)，也不是用于培養(yǎng)本科人才的。這些先進(jìn)的儀器設(shè)備分散在各個(gè)院系或研究中心，主要用于進(jìn)行科學(xué)研究。而用于教學(xué)的分析儀器不但比較陳舊，而且數(shù)量不足。人們也試圖通過(guò)多購(gòu)置一些大型分析測(cè)試儀器解決這一問(wèn)題。然而幾十年的實(shí)踐證明，這是不可行的，也是不必要的。先進(jìn)的、高檔次的分析測(cè)試儀器幾十萬(wàn)元一臺(tái)，如液相色譜儀、氣相色譜儀、紅外光譜儀、原子吸收、熒光分光光度計(jì)等分析儀器，各購(gòu)置一臺(tái)(僅中低檔的)就是一百多萬(wàn)元，且儀器運(yùn)行成本較高(包括儀器維修保養(yǎng))，況且儀器的更新速度也比較快。一般的大學(xué)，這些大型分析測(cè)試儀器是不允許本科生使用的。本科生不能使用大型分析測(cè)試儀器是困擾大學(xué)幾十年沒(méi)有解決的問(wèn)題。但這并不是不能解決的問(wèn)題。課題組主要采取了下列方法:

1.采取固定時(shí)間實(shí)驗(yàn)和與科研結(jié)合的分散實(shí)踐教學(xué)型結(jié)合的教學(xué)方法。將大型分析測(cè)試儀器實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科學(xué)研究相結(jié)合，把用于科學(xué)研究的大型分析儀器設(shè)備用于本科教學(xué)，這樣既可解決高等院校中大型分析測(cè)試儀器利用率低的問(wèn)題，又能解決本科教學(xué)缺少先進(jìn)的分析測(cè)試儀器的問(wèn)題。

分析儀器實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與科學(xué)研究有機(jī)結(jié)合。科研人員正在研究檢測(cè)什么，我們的學(xué)生就學(xué)習(xí)什么，就實(shí)踐什么。學(xué)生學(xué)習(xí)儀器分析課程，主要學(xué)習(xí)儀器分析原理、儀器構(gòu)造和分析測(cè)定方法的應(yīng)用，與具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容關(guān)系不大。所以應(yīng)用大型儀器的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，就是研究人員正在研究的內(nèi)容。學(xué)生僅僅是研究人員的下手，可以2～3個(gè)人一組，了解分析檢測(cè)試樣的全過(guò)程，掌握分析測(cè)試儀器在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用。東北農(nóng)業(yè)大學(xué)僅高效液相色譜就有10余臺(tái)，分散在各個(gè)學(xué)院或研究中心，研究?jī)?nèi)容非常廣泛，且都是與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合的內(nèi)容。應(yīng)用大型分析儀器的研究人員正在檢測(cè)什么，學(xué)生就實(shí)踐什么。這樣既不影響研究人員的研究，其內(nèi)容又能與生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究密切結(jié)合，使學(xué)生將來(lái)就業(yè)時(shí)更有競(jìng)爭(zhēng)力。實(shí)踐過(guò)程中有教師和研究人員的指導(dǎo)，因此不必?fù)?dān)心損壞儀器。

學(xué)生主要進(jìn)行氣相色譜、液相色譜、原子吸收、紅外光譜儀和熒光分光光度計(jì)等生產(chǎn)實(shí)踐中常用的分析測(cè)試儀器的實(shí)踐。由于東北農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院應(yīng)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心有高檔次的紅外光譜儀和熒光分光光度計(jì)，所以有關(guān)原子吸收、紅外光譜和熒光分光光度計(jì)等方面的實(shí)驗(yàn)則采取固定實(shí)驗(yàn)時(shí)間的辦法;而應(yīng)用氣相色譜、液相色譜方面的實(shí)驗(yàn)則采用與科研結(jié)合的分散實(shí)踐教學(xué)法。應(yīng)用分散實(shí)踐教學(xué)法，實(shí)驗(yàn)時(shí)間不固定，綜合考慮研究人員與學(xué)生時(shí)間，一年進(jìn)行兩個(gè)學(xué)期，以便把學(xué)生分散開(kāi)，減少儀器使用壓力。該研究解決了十幾名同學(xué)面對(duì)一臺(tái)儀器，缺少動(dòng)手機(jī)會(huì)問(wèn)題，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新能力，提高了教學(xué)質(zhì)量。

2.因材施教，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。大型分析測(cè)試儀器實(shí)驗(yàn)只為那些有志從事分析檢測(cè)技術(shù)、且對(duì)分析測(cè)試技術(shù)感興趣的同學(xué)開(kāi)放。興趣是學(xué)習(xí)的動(dòng)力，那些不愛(ài)學(xué)習(xí)且對(duì)高檔次儀器不感興趣的人，沒(méi)有必要做這樣的實(shí)驗(yàn)。儀器都是幾十萬(wàn)元的進(jìn)口儀器，運(yùn)行成本比較高。不珍惜實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)，對(duì)國(guó)家財(cái)產(chǎn)是浪費(fèi)，也枉費(fèi)了教師的心血。因此我們要求，學(xué)生首先要提出申請(qǐng)，且要通過(guò)“儀器分析”理論考試，然后方可參加大型分析儀器實(shí)驗(yàn)教學(xué)。高等院校要給那些有遠(yuǎn)大志向的同學(xué)提供便利條件，他們對(duì)大學(xué)的發(fā)展具有潛在的不可低估的影響。實(shí)踐證明，絕大多數(shù)同學(xué)能珍惜機(jī)會(huì)，積極參加大型分析測(cè)試儀器實(shí)驗(yàn)。對(duì)于學(xué)習(xí)優(yōu)秀者，我們推薦他們?nèi)ズ邶埥≠|(zhì)檢院進(jìn)行大型分析儀器的實(shí)習(xí)。實(shí)習(xí)單位對(duì)我們的學(xué)生反映良好。

3.開(kāi)設(shè)大型儀器綜合性試驗(yàn)，與生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究密切結(jié)合。科學(xué)理論是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的，實(shí)驗(yàn)是科技之母。實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)人的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ψ矫嬗兄匾饬x。高新技術(shù)的發(fā)展，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力方面的獨(dú)特和不可替代的地位也日益被顯示出來(lái)。試驗(yàn)課在教學(xué)中占有十分重要的地位。大學(xué)生畢業(yè)之后，在生產(chǎn)實(shí)踐、科學(xué)研究中都離不開(kāi)試驗(yàn)。目前許多農(nóng)業(yè)院校的大學(xué)生已經(jīng)習(xí)慣了按照教科書(shū)要求和教師的安排去完成試驗(yàn)，缺少獨(dú)立思考、獨(dú)立動(dòng)手及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新能力。儀器分析試驗(yàn)教學(xué)應(yīng)從根本上改變這種狀況，變被動(dòng)接受過(guò)程為積極探索、自我設(shè)計(jì)、自我評(píng)價(jià)、自我提高的過(guò)程。培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)獨(dú)立學(xué)習(xí)和思考，獨(dú)立進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力。為了培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，為將來(lái)的研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，我們開(kāi)設(shè)了紅外光譜、熒光分析、氣相色譜儀和高效液相色儀大型儀器綜合性試驗(yàn)。所做實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，就是目前有科研項(xiàng)目的教師正在為完成項(xiàng)目所做的實(shí)驗(yàn)，科研人員研究什么，學(xué)生就做什么，使我們的實(shí)驗(yàn)直接與科研和生產(chǎn)“面對(duì)面”。如我們安排了幾次大型儀器綜合性試驗(yàn)，開(kāi)設(shè)了應(yīng)用氣相色譜法測(cè)定除草劑、殺蟲(chóng)劑在作物及土壤中的農(nóng)藥殘留量。如土壤中丁草胺殘留量測(cè)定研究，這是理學(xué)院葉非教授、資源環(huán)境學(xué)院李淑琴教授研究課題的部分內(nèi)容。我們還應(yīng)用高效液相色譜法測(cè)定了大豆異黃酮、紅三葉草異黃酮，紅甘藍(lán)中的矢車菊色素，這是理學(xué)院張永忠教授研究課題的部分內(nèi)容。通過(guò)大型儀器綜合性試驗(yàn)的實(shí)踐，學(xué)生感到了儀器分析確實(shí)是一門(mén)與生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究密切結(jié)合的課程，確實(shí)是一門(mén)上大學(xué)不得不學(xué)習(xí)、不得不學(xué)好的課程。學(xué)生也懂得了如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，如何系統(tǒng)地分析樣品，如何解決生產(chǎn)實(shí)踐中遇到的具體問(wèn)題。為了開(kāi)闊大學(xué)生的視野，強(qiáng)化他們學(xué)到的知識(shí)，為這些大學(xué)生將來(lái)的工作和讀研奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，我們還安排了學(xué)生參觀我校的大型儀器設(shè)備的活動(dòng)。我校是國(guó)家211重點(diǎn)建設(shè)大學(xué)，學(xué)校購(gòu)置了液－質(zhì)聯(lián)、氣－質(zhì)聯(lián)等上百萬(wàn)元的大型儀器設(shè)備，學(xué)校發(fā)展的成果也應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生共享。安排參觀大型儀器設(shè)備的活動(dòng)使學(xué)生的心靈感到震撼，這對(duì)于提高“儀器分析”課程的教學(xué)質(zhì)量起到了促進(jìn)作用。

4.應(yīng)用大型分析測(cè)試儀器遇到阻力時(shí)，課題組采取與國(guó)有資產(chǎn)處合作的辦法予以實(shí)施。利用建成的大型分析儀器開(kāi)放共享平臺(tái)，負(fù)責(zé)儀器的使用協(xié)調(diào)。教學(xué)單位依托大型分析儀器開(kāi)放共享平臺(tái)，負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)的具體實(shí)施，并協(xié)助使用儀器的人進(jìn)行指導(dǎo)。

總之，要開(kāi)設(shè)大型分析測(cè)試儀器實(shí)驗(yàn)，除了有優(yōu)秀的教師，還應(yīng)當(dāng)有先進(jìn)的大型分析測(cè)試儀器。東北農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院應(yīng)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心除了具有常規(guī)的可見(jiàn)紫外分光光度計(jì)、原子吸收分光光度計(jì)、自動(dòng)電位滴定儀等分析儀器之外，還有日本島津的傅立葉變換紅外光譜儀和氣相色譜儀;美國(guó)PE公司的熒光分光光度計(jì);美國(guó)安捷倫的高效液相色儀等大型的分析儀器設(shè)備。我們的學(xué)生通過(guò)“儀器分析實(shí)驗(yàn)”課程，可以應(yīng)用這些先進(jìn)的儀器設(shè)備，極大地提高了“儀器分析”課程的教學(xué)質(zhì)量。大學(xué)本科生能直接應(yīng)用進(jìn)口的儀器設(shè)備，這在國(guó)內(nèi)一般大學(xué)是很少見(jiàn)的。通過(guò)課題組深入研究，采取與科研結(jié)合型及分散實(shí)踐教學(xué)法，因材施教。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究密切結(jié)合，解決了大型分析測(cè)試儀器在本科教學(xué)中儀器數(shù)量不足的問(wèn)題，提高了教學(xué)質(zhì)量，滿足了現(xiàn)代社會(huì)對(duì)分析測(cè)試人才的需求，取得了良好的效果。通過(guò)開(kāi)設(shè)大型分析測(cè)試儀器實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究與實(shí)踐，為本科生將來(lái)的工作或讀研打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

Research of Experimental Teaching on Large－scale Analytical Instruments

Zhang Yongzhong，Wang Yuxin，Li Dongmei，Gao Shuang
(Northeast Agricultural University，Harbin Heilongjiang 150030)

Through instrumental analysis experimental of large－scale Analytical instruments，it set up to meet the modern needs of analytical test talents.We taught students in accordence with their aptitude by means of teaching method of a fixed time combined with jitter time.Experimental content and production practice and scientific research contents united closely ，and it developed creative talents.

large-scale instruments，analytical，experimental teaching

G642

A

1672-3805(2011)03-0062-03

2010－11－30

黑龍江省新世紀(jì)高等教育教學(xué)改革工程項(xiàng)目(編號(hào):7521);東北農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院教學(xué)研究基金項(xiàng)目

張永忠(1953－)，男，哈爾濱人，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院教授;研究方向:應(yīng)用化學(xué)及化學(xué)教學(xué)