《儀器分析》實驗教學改革與實踐

張 玲，吳景梅，郭春燕 （蚌埠學院應用化學與環境工程系，安徽 蚌埠233000）

儀器分析技術以其分析速度快、準確度和精密度高以及易于實現分析過程的自動化而備受青睞，在石油、化工、冶金、醫藥、食品、環保等領域廣泛應用［1］。作為一門專業基礎課，《儀器分析》匯集了化學、物理學、儀表電子學、數學和計算機科學等學科的最新成就，是一門理論與實踐緊密結合的課程。與其他實驗課程不同，儀器分析實驗具有儀器設備種類多、分析方法更新速度快等特點［2－3］，如何在有限學時內讓學生掌握更多的儀器分析實驗技能，是一個亟需解決的問題。為此，筆者結合教學實踐情況，對 《儀器分析》實驗教學改革進行了探討??蚌埠學院教育教學研究項目 （2013gcjy24）。。

1 《儀器分析》實驗教學中存在的問題

《儀器分析》實驗教學中存在如下問題：①儀器分析實驗教學需要大量儀器設備，其中很多都具有價格昂貴、對環境要求嚴格、設備維護費用高等特點，導致個別儀器無法購買，教學中只能開出部分實驗課程，使實驗教學與理論教學脫節。②同種大型儀器的數量一般很少，基本都是一臺，同時受實驗課時的限制，很難保證每個學生均能上機操作，從而使得學生的儀器操作技能不能得到很好鍛煉。③由于分析儀器型號多樣、更新速度快，且不同院校共同采用不同教材，這樣導致教材的針對性欠佳。④實驗內容多以驗證性實驗為主，導致學生對實驗原理掌握不充分，其學習積極性也不高。

2 《儀器分析》實驗教學改革措施

2．1 合理編排實驗內容

傳統的儀器分析實驗所設立的實驗項目基本為驗證性實驗，雖然實驗方法成熟，但實驗內容陳舊，不能體現技術的發展，且學生是在實驗儀器運行正常、實驗條件確定的情況下被動地 “按方抓藥”，依照實驗步驟一步步機械地完成，不容易發現實驗當中的問題，最終不能達到提高學生創新能力的目的。為了改善上述狀況，可適當增加綜合性實驗。例如在傳統的氣相色譜歸一化定量分析實驗中，一般通過給定相對定量校準因子的方法求樣品含量，導致學生只是機械地驗證歸一化法定量的理論，內容枯燥無味。若將純物質對照法定性分析、定量校正因子的測定及歸一化法定量3個實驗有機結合起來，可使學生對整個氣相色譜的定性和定量分析過程進行宏觀系統地把握。再如在用分光光度法測定微量鐵的實驗中，通常采取給定顯色條件的辦法讓學生完成樣品的測定，但對為什么選擇這些顯色條件以及如何對顯色條件進行優化等問題，學生卻一無所知。如果將分光光度法測定微量鐵的條件實驗補充進去，實驗內容則更加系統完整，這樣既能夠理解該方法的原理，同時又可以了解影響因素及優化方法，從而充分鍛煉學生分析和解決問題的能力。另外，為了激發學生的求知欲，增加實驗的應用性，可盡量選擇貼近生活的探索性實驗素材。如 “原子吸收儀測定黃酒中微量銅和鎘”，“牙膏中氟離子含量的測定”等實驗能引導學生將所學知識應用到生活和實踐中。

2．2 調整實驗預習方式

《儀器分析》課程的教學內容主要包括色譜分析法、電分析化學法、光學分析法3大部分，每一部分的分析方法都有其獨特的原理和與其相對應的儀器，如何正確并熟練地操作各種儀器是進行樣品定性和定量分析的關鍵，因此課前對儀器分析實驗進行預習顯得格外重要。為此，可以借助計算機輔助教學設備，利用圖片和視頻介紹分析儀器的結構和操作流程，從而使學生更直觀地了解各種儀器的特點和使用方法，為實際上機操作打下良好的基礎。由于很多分析儀器都有配套的工作軟件，可以在實驗課前向學生演示其操作方法，并讓學生反復練習直至熟練操作為止。通過以上計算機輔助預習方式不僅保證實驗課程快速有效的進行，也為更多學生上機操作爭取時間，同時又加深學生對理論知識的理解和記憶，一舉三得。

2．3 采取大循環教學模式

由于大型分析儀器價格昂貴，在高校實驗室中通常數量較少。此外，作為一門交叉學科，《儀器分析》涉及到化學、物理、儀表及計算機等學科，而且不同分析儀器其結構、原理和操作過程均不相同，若讓一名教師精通所有儀器并順利完成教學任務，其難度較大。針對上述問題，可采取分小組、多個教師同時進行多個實驗的大循環教學模式，這樣既可以提高實驗設備的利用率，又可以為學生提供更多動手操作的機會。

2．4 加強教材建設

目前，分析儀器種類和型號多樣，操作方法也不盡相同。此外，每個實驗中相關儀器對實驗條件的設置、參數的確定都有特定要求，因此編寫一套針對各種特定儀器的實驗教材十分必要。在教材內容編排上，可將全部實驗分為必做實驗和綜合性選做實驗，前者包括色譜分析、電化學分析和光學分析等，主要鍛煉學生操作各種大型儀器的實際動手能力，后者由師生根據教學情況自由選擇，讓學生在掌握儀器分析原理和設備基本操作技能的基礎上進一步提高對理論和實踐知識的綜合運用能力。

2．5 建立多層次的考核與評價體系

要實現 “工程化”教育教學改革目標，培養應用型人才，必須構建與其對應的考核機制。針對 《儀器分析》實驗課程，應建立既能反映學生的操作技能、又能反映學生綜合應用能力的考核體系，為此將考核內容設置為4個部分：實驗報告 （占20%）；平時實驗操作 （占40%）；筆試 （占10%）；實驗技能考核 （占30%），其中實驗技能考核可分小組進行，題目由學生提前抽簽決定，通過查閱資料，設計實驗方案并進行實驗，最終提交相關實驗總結。該評價體系加大了實驗技能考核比重，旨在培養學生的團隊意識，能夠很好地考察學生對各種分析儀器的實際應用能力。

3 結 語

在高等教育 “工程化”改革的全新視角下，為實現應用型人才培養目標，實施了相應改革措施，提高了分析儀器的使用率，激發了學生的學習興趣，很好地培養了學生的綜合實踐能力。今后，要在教學實踐中不斷積累經驗，充分發揮學生的主體作用，大膽創新，最終形成更系統、更科學的 《儀器分析》實驗教學體系。

［1］徐光憲 ．對分析化學教學的兩點初淺看法 ［J］．大學化學，2008，23（2）：3－10．

［2］李愛峰 ．儀器分析實驗教學改革實踐 ［J］．大學化學，2012，27 （5）：26－28．

［3］董毅 ．實施工程化教育教學改革提高應用型人才培養質量 ［J］．應用型高校探索，2006，20（1）：1－4．