色譜開放實驗體系的建立與實施

摘要：現代色譜是目前非常重要的化合物分離分析手段，廣泛應用于制藥、精細化工、食品工程等生產領域。色譜教學由于受到色譜儀器臺套數和實驗時間的限制，質量和教學效果一直有待提高。色譜開放實驗體系的建立，能改變原有色譜實驗中教師演示和多個學生分組的模式，利用學生的課余時間及學校現有的儀器設備，由學生自行設計實驗方案進行實驗。設計適合開放實驗室的實驗內容，建立開放實驗配套的服務，建立有效的開放實驗室管理體制等一系列措施，將使開放實驗真正做到長期有效地開放。

關鍵詞：化學；色譜；開放實驗

中圖分類號：G642.0文獻標志碼：A文章編號：1674-9324（2012）11-0247-03

化學是一門以實驗為手段，以應用性、創造性為特征的學科。化學實驗是大學化學教學中極其重要的一部分，也是培養學生創新意識、創新能力的重要途徑。色譜分離分析技術是目前非常重要的化合物分離分析手段，廣泛應用于制藥、精細化工、食品工程等生產領域。因此近幾年來各高校逐漸開始重視現代色譜的教學。但由于受到色譜儀器臺套數的限制，加上色譜實驗時間普遍偏長等原因，色譜教學質量和教學效果一直有待提高。

一、色譜實驗遇到的主要問題

1.實驗教學體系大部分采用的是單一驗證式知識型的教學模式[1]。為了在規定的課時內完成規定的實驗教學任務，教師只能規定好具體的實驗內容、方法、步驟及思考題，由實驗室準備好實驗所需儀器和試劑等，讓學生按部就班地做實驗。在現代色譜技術實驗中，各種色譜參數都已由教師設定，學生只能按照設定的參數直接操作。這樣雖然從教學時間上容易把握，但是學生沒有選擇和發揮的空間，被動的學習不能充分調動學生的學習主動性和積極性，更無法激發學生的創造性。

2.現代色譜技術中的氣相，液相，離子色譜等儀器由于儀器臺套數少，價格高，一次實驗耗時長，教師多分組演示或要求學生分組實驗。這樣容易造成部分學生沒有動手的機會，使學生對儀器產生畏懼心理。教師手把手的機械教學難以提高學生的動手能力和獨立設計完成實驗的能力。

3.教師和學生比較偏重實驗的操作過程，但忽視了對實驗設計思想、知識點應用的理解。實驗完成后，學生只是粗略了解實驗過程，但對實驗的設計思想、重點、實驗現象和數據的評價分析等理解相當欠缺。如此起不到真正培養學生的創新意識和創新能力的作用。

二、色譜開放實驗是解決問題的有效途徑

實行開放式實驗教學是改革傳統的驗證性實驗教學的有效途徑，其目的在于讓學生在掌握有關知識和技能的同時，充分調動學生的學習主動性和積極性，提高學生的動手能力和獨立設計能力，從而獲得較高的創新意識和創新能力。色譜開放實驗體系的建立，能改變原有色譜實驗中教師演示和多個學生分組的模式，利用學生的課余時間，充分利用學校現有的儀器設備，由學生自行設計實驗方案進行實驗，從而激發學生的求知欲，發揮學生的主動性和創造力，達到鍛煉學生多種能力的目的[2]。現代色譜技術開放實驗教學的實施對提高學生的動手能力和設計能力，培養學生的創新意識和創新能力將起到積極作用。

三、實驗的設計與實施是實現實驗開放的關鍵

1.設計適合開放實驗室的實驗內容。色譜實驗教學內容主要包括薄層色譜、柱色譜、液相色譜、氣相色譜、離子色譜。作為開放實驗，要求實驗內容體現出基礎性、先進性、趣味性、應用性和綜合性。實驗內容既要循序漸進、有利于實施，又要為學生的個性發展留有空間和時間，以引導學生逐漸形成可持續自我學習的能力。因此把握好開放實驗的內容是開放實驗室能否真正有效開展的最關鍵問題。按照薄層、氣相、液相、離子、四大色譜綜合應用的順序，實驗深度逐漸加深，但實驗講義逐漸變薄，自行設計的成分逐漸加重，循序漸進，既有利于實施，又為學生的個性發展留有空間和時間，以引導學生逐漸形成可持續自我學習的能力。其中薄層色譜實驗2個、氣相色譜實驗3個、液相色譜實驗3個、離子色譜實驗2個、四大色譜的綜合應用1個。

2.建立開放實驗配套的服務。開放實驗的最大特點是實驗時間和內容的不確定性。為使開放實驗有效開展，需要不斷完善其配套服務。首先我們建立了詳細的儀器操作規程。色譜分離分析涉及到色譜理論、儀器組成、方法建立、儀器使用和維護等各個知識面，加上色譜實驗涉及的儀器屬于大型精密儀器，對學生的色譜基礎知識和儀器使用能力提出了更高的要求。針對這一需要，目前已分別設計了薄層色譜、氣相色譜、液相色譜、離子色譜的PPT中英文教程。其內容包括基本原理、儀器組成、方法建立、常見問題等各個方面，使學生一進實驗室，可自行學習PPT上的內容。同時提供了英文的PPT教程，在學習色譜知識的同時，讓學生逐漸熟悉色譜的專業術語，為今后閱讀色譜文獻做準備。其次我們建立了實驗預約系統，讓學生上網預約，保證學生使用儀器不發生沖突。另外，我們在學生中培養儀器管理、開放實驗室管理的學生助手，讓“學生小老師”去管理學生，使教師從開放實驗中解放出來。

3.建立有效的開放實驗室管理體制。實施開放實驗，意在讓學生“隨時”可以進實驗室，即達到“全天候”開放的目的。但是實驗室資源包括儀器、教師資源有限，既要讓開放實驗室可以開放，易于操作，又需要發揮教師的主導作用和學生的主體作用，只有建立合理的開放實驗室管理體制，才可能滿足上述要求[3]。色譜實驗涉及的儀器屬于大型精密儀器，對開放實驗室的管理提出了更高的要求。實驗室管理體制是開放實驗能否長期有序進行的重要因素。

4.發揮開放實驗室服務學生科技活動、畢業設計和教師科研的作用。引導學生利用開放實驗室的優勢，開展科技競賽，參與教師科研，為企業作好測試服務，為其他專業的本科生、研究生的畢業論文做分析測試。現代色譜分析技術廣泛應用于醫藥、食品工程、精細化工等領域，學生可以選擇合適的課題作為科技競賽項目。另外也可以聯系企業，做一些簡單的測試服務，為其他專業的本科生、研究生的畢業論文做分析測試。

現代色譜技術開放實驗教學改革，目標是能夠調動學生實驗的主動性和積極性，提高學生的實驗動手能力和設計能力，讓學生充分利用學校現有的設備資源，進行創新性實驗的嘗試研究。從試行情況來看，多數學生由于不受實驗時間的限制，對色譜實驗內容興趣濃厚，實驗過程精益求精，表現出強烈的求知欲望和求真求實的學習態度。

參考文獻：

[1]章書蘭.工科基礎化學實驗教學改革的探索與實踐[J].實驗技術與管理，2001，18（1）：95-98.

[2]楊軍.基于開放性實驗室建設的學生科技創新能力培養[J].高等理科教育，2010，91（3）：84-87.

[3]蘇岱安.提高開放實驗室效率的探索[J].高等理科教育，2008，80（4）：114-116.

基金項目：浙江理工大教改重點項目“現代色譜技術開放實驗的設計與實施（zd0901）

作者簡介：高麗萍（1977-），女，蕭山人，博士，主要從事應用化學教育與色譜分離分析研究。