環境工程專業“儀器分析”實驗教學現狀及改革探討

摘要：“儀器分析”是河南理工大學環境工程專業一門重要的專業基礎課，其實驗課是加深和掌握理論知識的重要環節。剖析了“儀器分析”實驗教學過程中的現狀及存在的問題，通過采取增加實驗課時、實行實驗預習制度、合理安排實驗組織形式、豐富教學方法和實驗形式等措施進行了教學改革的初步探討。實踐表明，改革后的教學體系有利于培養學生的創新思維能力和實際動手能力，教學效果明顯提高。

關鍵詞：環境工程；儀器分析；實驗教學

作者簡介：武俐（1978-），女，湖北孝感人，河南理工大學資源環境學院，講師；邰超（1978-），男，河南南陽人，河南理工大學資源環境學院，副教授。（河南焦作454000）

基金項目：本文系河南省高校青年骨干教師基金資助項目（項目編號：2010GGJS-051）的研究成果。

中圖分類號：G642.423#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文獻標識碼：A#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文章編號：1007-0079（2012）13-0108-02

“儀器分析”是環境工程專業一門重要的專業基礎課程。它的內容涉及物理學、化學、電子技術、計算機技術、激光技術等知識，是一門綜合性的課程，因此，學生在學習的過程中對相關知識感到抽象、難以理解和掌握。然而，“儀器分析”實驗課是學生對儀器結構、工作原理、操作方法和適用范圍加深了解和掌握的重要環節，其效果直接關系到該門課程的教學效果。因此，如何提高實驗課程的質量備受關注。近年來，對“儀器分析”實驗教學的改革與實踐方面的報道不少。[1-3]筆者根據自身的教學經歷，指出河南理工大學環境工程專業儀器分析實驗教學過程中存在的問題，并就其教學體系改革進行了初步探討。

一、“儀器分析”實驗課程存在的問題

1.課時設置不合理

“儀器分析”學習的難點在于學生對儀器設備的結構、原理感到抽象，難以理解。實踐證明，實驗課程對儀器設備的感性認識起著至關重要的作用。在實驗室里教師面對儀器講內部構造與原理，并通過演示和學生動手操作，會加深學生對所學知識的理解與掌握且學習效果明顯。但河南理工大學在該課程的學時設置中，理論教學所占比重較大，實驗學時有限，學生很難在較短的實驗學時內掌握儀器的重點內容，這種課程的設置方式不利于發揮實驗課程的特點。

2.實驗預習環節薄弱

實驗課是以理論知識為基礎，是掌握和提高理論知識的重要環節。學生在實驗前做好預習是提高實驗效果的必要途徑。在實驗前要對實驗原理、所用試劑、方法步驟、數據分析與處理手段、注意事項等內容進行全面了解，只有這樣學生才能加深對所學理論知識的理解和掌握，在實驗過程中游刃有余。但實際過程中，由于大型儀器精密貴重，學生接觸的機會較少，因此，學生對這些儀器都很陌生，在沒有見到儀器之前，即使通過理論的學習，也很難想象，甚至難以理解其結構與特征。即便通過簡單的預習，也對一些復雜的儀器琢磨不透，因此，學生往往對實驗預習過程抱著應付心理，重視程度不夠。

3.實驗組織形式不當

“儀器分析”實驗課涉及到的設備均為貴重的大型儀器，并受到儀器數量的限制，在實驗過程中往往將2個班60個學生分為4組，15個人一組進行實驗，容易造成小組里動手能力強的學生主動操作，而多數學生只是觀摩實驗過程，未親自動手參與實驗的具體操作。在這種傳統的模式下，不能保證學生人人動手實驗，限制了學生實驗操作能力的鍛煉，抑制了學生實驗的積極性。

4.實驗教學模式單一

多數教師在實驗教學環節采取先講解實驗題目、所需儀器、試劑等內容，再進行實驗示范，然后讓學生進行操作的模式。由于“儀器分析”實驗使用的儀器設備多數為貴重、精密的大型儀器，因此，教師擔心學生在實際的操作過程中由于誤操作而造成儀器的損毀，而將實驗操作步驟講解得過于詳細，使學生機械、被動地完成實驗內容。在這種教學模式下，不利于培養學生獨立思考問題、解決問題的能力，同時也將抑制學生的積極性，使實驗質量大打折扣。

5.實驗形式亟待豐富

在儀器價格昂貴和數量有限的情況下，教師在實驗教學環節中通常采用傳統的驗證性“告訴—驗證—應用”的教學模式，通過教師演示后學生再現實驗過程。在整個實驗中，學生只是“照方抓藥”，按照設定好的流程來進行實驗，依賴性和固定性強，缺乏積極思考和分析問題的機會，使學生處于一種被動接受知識的狀態，不利于培養學生學習的興趣和熱情，并且不利于其創新能力的培養。

二、“儀器分析”實驗課程教學改革探討

1.增加實驗教學課時

合理增加實驗教學課時，突出實驗教學在該課程中的地位。實踐證明，實驗教學是讓學生親自動手、手腦并用、獨立進行儀器操作、將理論知識與實踐能力相結合的過程，既是對所學知識的理解、加深與鞏固又是對技能技巧的訓練和培養。目前，“儀器分析”課程為48學時，其中實驗教學僅為8學時，學生很難通過實驗教學環節提高對儀器設備的感性認識，難以實現實驗教學事半功倍的效果。因此，適當增加實驗教學課時，為學生創造更多接觸和操作儀器的機會，可以促進學生對枯燥難懂的基本原理、基本知識的理解和掌握，有利于提高教學效果。

2.加強實驗預習制度

實驗預習效果直接關系到整個實驗質量的好壞，加強學生實驗預習情況的檢查是確保實驗效果的有效方法，這就要求每個學生在實驗教學前進行必要的預習，要了解實驗題目、實驗目的、所用試劑和儀器設備、實驗步驟，并對實驗數據的分析方法和實驗注意事項做到心中有數，以確保實驗的順利進行。

加強實驗預習可采取以下形式：一是通過學生撰寫實驗預習報告、教師檢查報告內容的方式來考查學生對實驗預習的程度。這就要求教師在實驗課教學前批改報告，對預習報告合格的學生可以進入實驗教學環節，不合格的學生則重新預習實驗內容，直到報告內容合格后，方可進入實驗環節。二是在課堂教學環節過程中，采取啟發式提問的方式，了解學生對實驗原理、步驟、注意事項等內容的了解情況，掌握學生對實驗內容的預習程度，這樣做既活躍了課堂氣氛又培養了學生分析問題、思考問題的能力。三是利用現代教育技術手段，將枯燥、難以理解的內容（如實驗過程中涉及到的儀器構造、原理等）做成仿真動畫提供給學生，使這些內容變得直觀和形象化，以拓寬學生的視野，增加學習的主動性，并對實驗內容有一個準確的認知。

3.合理安排實驗組織形式

目前，儀器分析實驗共涉及4個內容，15個人一組，這樣不能保證每個學生親自操作儀器，不利于學生掌握儀器設備的操作流程，也不利于學生實驗技能的培養與提高。針對這種情況，筆者認為應該從以下幾個方面進行改革：一是增加實驗學時，為學生提供10個實驗內容，2～3個人一組，并且采取大循環的方式，保證每個學生都能參與實驗的各個步驟，以提高學生的實際動手能力。二是加大實驗室開放力度，為學生提供更多的接觸大型儀器設備的機會，從而提高學生的實驗操作能力。讓學生根據自己業余時間的情況，選擇感興趣的實驗內容，可以選擇創新性實驗題目，也可以自擬實驗題目，從而充分調動學生的主觀能動性，激發學生的創新性思維，培養學生的實驗興趣，提高學生實際動手能力和科學研究的能力。

4.豐富實驗教學方法

在傳統教學模式下，不利于培養學生實驗的能動性。在實驗教學環節，采用提問式、啟發式、互動式等靈活多樣的教學方式，有利于激發學生的學習興趣，增強學生發現問題，積極尋找解決答案的求知欲望；有利于調動學生的主動性，啟發學生獨立思考，培養學生的邏輯思維能力；有利于改變學生被動聽講的消極性，發揮其學習的主觀能動性，使學生通過自己的積極思考領會所學知識，培養學生的探究能力和創新精神，從而促進其創造性思維的發展。

例如在“離子色譜法測定自來水中氯離子含量”的實驗中，讓學生帶著問題思考工作曲線的測定順序。為何在做工作曲線時測定溶液的濃度要從低濃度到高濃度？如果測量進樣濃度時從高到低，會對工作曲線有何影響？引導學生分析和思考兩種測定順序的差異，對照實驗數據，得出正確的測定工作曲線的方法，使學生在交流的過程中發現問題，掌握工作曲線的測定方法，培養學生獨立進行科學實驗的能力。

5.實驗形式多樣化

以往的實驗教學內容偏重于驗證性實驗，整個實驗過程學生很難主動去思考問題，不利于激發學生的學習熱情。為了更好地培養學生的創新能力，必須改變傳統的驗證性實驗方式，開出一些內容新穎、趣味性和實用性強的實驗，增加綜合性實驗、創新性實驗、開放實驗，甚至可以讓學生查閱相關文獻，自己設計實驗內容，從而增加學生的科研興趣，提高學生的能動性，變被動學習為主動思考，以提高教學的質量。

綜合性實驗有利于學生糅合相關知識并掌握綜合技能。例如，在“熒光光度法測定維生素D含量”的綜合性實驗中，使學生掌握生物樣品溶液和維生素D標準溶液的配置方法，學會用直接比較法測定樣品中維生素D的含量，既鞏固了理論課的知識又開闊了學生的視野，將理論與生活實際相結合，對提高學生的學習興趣、培養學生分析問題和解決問題的能力、科研能力起到了積極的促進作用。創新性實驗有利于學生了解和掌握最新的分析技術與方法，增強學生的好奇心，培養學生的創新思維模式。學生自擬實驗題目，要求學生從查閱文獻、確定所用試劑與儀器、擬訂實驗方法和設計實驗內容到完成實驗，整個過程均由學生獨立完成，這樣，既發揮了學生的主觀能動性，又促進了學生對所學知識的綜合應用，培養了學生的科研素養。

三、結語

儀器分析實驗是“儀器分析”課程中重要的實踐教學環節，其教學的改革是一項長期而艱巨的任務。本文對河南理工大學環境工程專業該實驗教學現狀及改革方向進行了一些初步的探討，通過增加實驗課時、實行實驗預習制度、合理安排實驗組織形式，采取提問式、啟發式、互動式等教學方式，增加綜合性、創新性實驗形式等方法，激發了學生的學習興趣，增強其主動能動性，培養了其創新思維能力和實際動手能力，推動了復合型人才的培養，大大提高了教學效果。

參考文獻：

[1]陳蘭化.淺談儀器分析實驗教學[J].淮北煤炭師范學院學報(自然科學版)，2009，(4).

[2]宋娟，張家盛，黃琴.儀器分析實驗課教學模式改革的設想[J].中國科教創新導刊，2010，(27).

[3]劉靜，尚永輝，劉建波，等.提高儀器分析實驗教學質量[J].培養創新型人才實驗科學與技術，2010，(3).

（責任編輯：王祝萍）