“儀器分析實驗”課程在化工制藥本科教學中的改革初探

胡承波，孟江平

(重慶文理學院材料與化工學院，重慶 402160)

儀器分析指采用儀器檢測的手段，測量某些物質的物理或化學性質的參數變化規律，并進一步對物質進行定性或定量分析。隨著新學科的發展、融合以及各種分析儀器的更新，現代的儀器分析技術和方法已經在多學科領域得到了更為廣泛的應用，如農林牧業、生態與環境、化學化工、食品醫藥等［1－3］，且發揮著越來越重要的作用。因此儀器分析實驗在本科教學中是一門非常重要的專業技術基礎課程。

儀器分析實驗以大型儀器為主要教學手段。由于大型精密儀器的昂貴以及高校精密儀器的數量有限，絕大多數高校的儀器分析實驗課程以教師的演示實驗為主，因此學生在實踐環節中很難或者很少有實際操作的機會，這就為儀器分析實驗課程的教學帶來了難度［4－5］。近年來，國內諸多高校的同仁對本科儀器分析的實驗教學提出了不同的改革意見和建議［6－8］。筆者在教學實踐中發現，該門課程存在受學生輕視、實驗課程設計與專業脫節以及學生的實踐操作機會較少等諸多問題。因此針對這些問題以及化工與制藥專業的特點，結合近幾年的實踐教學提出相應的教學改革思路及措施。

1 本科生對儀器分析實驗課的輕視問題與改革思路

儀器分析實驗課在很多理工科院校中均對化學專業的本科生開設。但在教學過程中，針對不同的化學專業所開設的實驗內容也有所不同。對于我院新開設的化工與制藥專業，大多數學生認為學好本專業的專業課程即可，對儀器分析理論課以及實驗課還沒有引起足夠的重視。同時，由于該課程內容枯燥、抽象且繁瑣，導致學生為了學分而應付儀器分析實驗課的現象。另外，還有部分學生認為此課程是分析化學專業學生的專業課程，以至于產生該門課程與本專業不緊密的片面認識。

因此，針對化工與制藥專業的學生對本課程的片面認識，我們在教學實踐之前給學生做專門的藥物質量分析與管理講座，其目的是糾正學生的錯誤認識，使他們認識到儀器分析理論課不僅是本專業的基礎專業課程，而且是與本專業聯系非常緊密的一門專業技術基礎課程。特別是對于今后從事藥物分析的學生而言，更是一門非常重要的專業技術課程。另外，我們還定期請制藥企業的質量管理部門的質保部經理給化工與制藥專業的學生介紹儀器分析在制藥企業中對藥品的QA(Quality Administration，質量管理)與QC(Quality Control，質量控制)的重要性。同時，我們還定期帶學生到制藥企業或者藥檢所等部門參觀儀器分析在藥品檢驗中的應用。通過與企業以及相關部門的互動，該專業的學生意識到該實驗課對今后工作的重要性，在很大程度上提高了對本門課程學習的積極性。

2 本科生儀器分析理論課基礎知識薄弱的問題與改革思路

要學好儀器分析實驗課，學生應該具有扎實的儀器分析和分析化學的理論基礎。在最近5年的儀器分析實驗的教學中發現，很多學生在儀器分析方面的理論知識不扎實。比如進行紫外－可見光儀器分析實驗時，不知道朗伯－比爾定律是定量分析的基礎以及樣品的吸收值在0.2～0.8 之間才是朗伯－比爾定律定量分析的依據;在進行色譜操作時，不知道哪些物質適合氣相色譜分析，哪些物質適合液相色譜分析，對其分離的原理及其適用范圍理論欠缺。種種問題暴露出學生理論知識的欠缺，更應該接受直接的技能訓練。

針對這些問題，我們意識到儀器分析實驗課教學任務更應加重。我們在開始儀器操作之前，結合儀器的構造，簡單直觀地再給學生講一次該儀器的原理，同時更注重講解分析樣品的前處理以及操作過程中的一些細節問題，使得學生把直觀的實際操作方法與理論知識結合起來，進一步加深對儀器的構造以及分析原理的認識。但這樣勢必會增加課程的學時數，因此我們將以前人才培養方案中儀器分析實驗課程的總學時由18學時(每個實驗3 學時，共6個實驗)改為32 學時(每個實驗4 學時，共8個實驗)。經過修改后，教師可以抽出半小時為學生講解一下理論知識及儀器的構造和原理。學生在較充裕的時間內在教師的指導下可以自己動手操作儀器，由以前的演示實驗變成學生的操作實驗。這在很大程度上提高了學生的學習積極性，同時也使得學生的實驗技能得到真正的提高。

3 大型儀器缺乏和本科生儀器分析實驗教學的矛盾與改革思路

要讓學生真正掌握現代儀器的分析技術，僅僅靠理論知識以及有限的實驗教學是不夠的。隨著現代科學技術和分析技術的發展，實驗室里的儀器設備需要及時更新才能滿足儀器教學的需要。同時，隨著學生招生規模的擴大，及時補充大型精密儀器設備的數量才能達到儀器分析實驗課程教學的目的［9］。但大型儀器屬于比較精密貴重的儀器，這就意味著需要增加儀器設備的資金投入。

比如，在沒有雙波長薄層色譜儀、氣相色譜、液相色譜之前，不能安排學生進行相應的儀器分析實驗教學，因此我們通過與制藥企業的合作關系，利用周末的時間帶領學生到企業進行參觀學習。在參觀學習的工程中，學生不可能進行具體的操作，只能簡單看看儀器操作的過程。為了解決這些問題，我們學院通過日元貸款共建專項資金的建設方式在購置大型儀器方面得到了充足的經費支持，購置了新的原子吸收光譜儀、元素分析儀、紫外－可見吸收分光光度計、熒光光譜儀、紅外光譜儀、多晶粉末衍射儀、氣相色譜、液相色譜、橢圓偏振光譜儀、核磁共振儀以及電化學綜合系統儀等各類大型儀器，基本滿足了化工與制藥專業儀器分析實驗課程教學的硬件需要。同時，我們在教學過程中，讓學生對以前廢舊的國產大型儀器，如氣相色譜儀、紫外－可見分光光度計等在教師的指導下進行拆卸和組裝，加深了對儀器的構造及原理的理解。

本學院的實驗室管理中心利用大型儀器空閑的時間，加大了對實驗室開放的力度。首先由學生填寫申請表，在教師的指導下做一些開放性實驗。這些實驗由學生自行設計，教師提出一些合理性的建議，學生再在教師的指導下進行實驗操作。通過實驗的開放，絕大多數學生在四年本科階段的學習中能夠對大型儀器進行熟練的操作，明顯地提高了專業技能，為今后從事本行業的工作奠定了堅實的專業基礎。

4 本科生儀器分析教學效果差的問題與改革思路

通過對2007－2011年以來本學院儀器分析實驗課程本科生學習情況的調查研究發現，約50%的學生通過該課程的學習達到了課程的學習目標，在提高該課程理論知識的基礎上充分掌握了儀器的操作和使用，為自己今后的儀器分析實驗技能打下了很好的基礎;30%的學生純粹為了學分而選修該課程，課程結束以后基本上沒有弄清楚所學的儀器的基本原理和操作規程;還有20%的學生處于一知半解、懵懂的狀態中。我們曾在實驗課程結束后，對每學年學習完的學生通過隨機抽查一種大型儀器實驗，讓學生講解其功能與構造，結果只有60%的學生基本上能回答出問題和正確的儀器操作。因此，如何根據學生的實際情況和具體的教學要求建立多元化的考評體系是我們需要精心研究的問題。

針對該門實驗課程的特點，我們采取實驗平時考核和期末一對一考核相結合的考核方式。在考核評價方案中，改變以往以實驗報告成績定最終考核成績的方法，避免了學生做實驗走馬觀花，實驗完畢后相互抄襲的弊端。為了充分體現以學生能力考核為中心的考核理念，將考核形式以實驗報告考核形式轉變為教學全過程的考核，將知識考核轉變為能力考核。評定學生最終成績的方法如下:

學生綜合成績=平時考核80 %+期末一對一考核20%

具體考核項目及權重見表1和表2。

表1 平時考核項目權重

表2 期末一對一考核項目權重

在平時考核項目中，我們降低了實驗報告的權重，增加了實驗預習報告、課堂討論、文獻報告以及平時實驗操作的考核項目。通過這些項目的考核，提高了學生查閱文獻、收集資料、歸納總結以及實踐操作能力［10］，真正讓學生的實驗操作技能得到提高，并加深對理論知識的了解。學生在實驗前得到充分的預習，因此學生在操作過程中的動手能力得到加強，實驗報告質量也得到提高。在實驗報告后，我們摒棄了傳統的報告模式，另行添加了實驗體會的考核項目，讓學生隨便寫自己在本次實驗過程中對具體的操作項目的感受，從中可以反饋出我們的教學方法以及教學過程的優缺點，從而實現“教學相長”。

5 本科生儀器分析實驗傳統講授教學存在的問題與改革思路

傳統的教師講授演示、學生按部就班學習的教學模式極大地限制了學生學習的積極主動性。現代社會的發展要求學校不能只注重學生理論知識體系的培養，更要注重培養學生的創新意識，培養學生的創新實踐能力。高校綜合實力的一個重要標準就是科研成果，科研是提升高校專業實力與地位的最重要的途徑［11］。而科研活動所涉及的知識是當前社會發展所需的，也是學生畢業后走向社會所面對的問題，因此將科研引入實驗教學能充分調動學生的學習興趣，發揮學生的主觀能動性。

因此，針對該門實驗課程的特點，在教學過程中，我們采用“教學—科研—實驗三位一體”的教學模式。如我們在高效液相色譜實驗中，結合教師的科研項目“茶葉中咖啡因的提取研究”，指導學生進行茶葉中咖啡因的提取以及定性定量分析。在提取過程中，不僅涉及樣品的分離純化，還涉及學生如何對樣品進行色譜分析的前處理方法。如在紫外吸收分光光度法中測定醋酸地塞米松片中醋酸地塞米松的含量時，對于醋酸溶劑的選擇原則要求，最大吸收波長的選擇、配制合適的吸光度范圍的溶液濃度以及標示量的計算方法，都與藥物的儀器分析方法驗證的科研內容相關。在氣相色譜教學實驗中，結合氣相色譜適合分析對熱穩定、易于汽化的物質的特點，可對白酒中的各種成分、石油中的各種揮發性成分進行定性分析，同時對苯、甲苯、鄰二甲苯、對二甲苯以及間二甲苯混合物中各組分采用歸一化法進行定量分析。其他的紅外光譜、熒光光譜、多晶粉末衍射以及原子吸收等實驗，都根據每個教師的科研項目而采用合適的實驗教學內容。

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［3］盧玉坤，呂仁慶，于劍鋒，等.“儀器分析”課程改革初探［J］.廣州化工，2011，39(19):143－146.

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