儀器分析教學新探索

孫姣霞 潘瑾 劉雪蓮 陳晴空

摘要：針對傳統教學模式中儀器分析理論教學與實驗教學分離、學生理論學習與實驗能力培養不能有機結合的問題，提出理論與實驗一體化教學。通過改革儀器分析理論授課方式—改革實驗教學模式—讓學生參與科研項目—設置開放性實驗項目的“四步”教學新模式，實現儀器分析理論教學與實驗教學環節、學生理論學習與能力培養、教師教學與科研一體化。同時，提高儀器分析授課教師的教學和科研能力，使授課教師向既具備豐富的理論和實驗教學經驗，又具備較強科研能力的“雙師型”教師轉變。

關鍵詞：儀器分析；理論教學；實驗教學；一體化

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）36-0143-02

儀器分析是一種以物質的物理和物理化學性質為基礎建立起來的分析方法。在測定過程中，常常需要使用比較復雜的儀器。隨著分析技術和電子學的發展，使分析化學從以化學分析為主的經典分析化學轉變成以儀器分析為主的現代分析化學。儀器分析在制藥、食品分析、環境監測以及生命科學等領域有廣泛的應用，因此也被越來越多的高等院校相關專業列為專業必修課程[1]。儀器分析是一門涉及化學、物理、數學和電子學等多個學科領域的課程，所學知識點多、內容抽象，學生較難理解和掌握，導致本課程在教學上一直是一個難點。此外，儀器分析是一門應用性和實踐性很強的學科，要求學生在掌握相關理論知識的基礎上，與具體的分析案例結合起來，知道為什么學，學了怎么用。

傳統的教學模式造成理論教學與實驗教學分離、脫節，在時間和空間上不能有機結合[2]。在師資上，理論教師與實驗教師是分開的，課程銜接性差。此外，傳統的教學模式使得學生的積極性、主動性不高[3]。因而，如何將理論與實踐教學有機結合起來，實現理論教學與實踐教學一體化是關鍵。為實現本科儀器分析理論與實驗教學一體化，提出了采用“四步”教學改革的新模式，初步實現本科理論教學與實踐教學環節、學生理論學習與能力培養、教師教學與科研一體化。

第一步：改革儀器分析理論知識的授課方式

與傳統意義上理論授課方式不同的是，要求教師不斷更新自身的知識體系，在進行儀器分析授課過程中，要把最新的學科前沿動態和最新的分析儀器產品等有機融合進去。此外，盡可能把自己的科研與理論實驗教學聯系起來。徐首芳等提出，在授課時，可以以美國《分析化學》（Analytical Chemistry）、《美國化學會雜志》（Journal of the American Chemical Society）、《色譜A》（Journal of chromatography A）等分析化學領域的高層次期刊中出現的相應論文作為輔助材料，給學生介紹新型的儀器和分析方法，讓學生了解這些儀器在科研中的應用，了解分析方法的發展現狀和發展趨勢[4]。由于儀器分析課程所涉及的儀器種類教多，根據專業需求，對內容進行精選，使學生掌握該專業的常用儀器。比如說，對于環境工程專業，常用的儀器有紫外可見分光光度計、原子吸收光譜儀、氣相色譜儀、離子色譜儀、pH計等，在講授這些相關章節的內容時要加以重點講解。而核磁共振儀等對環境專業的學生來說是不常用的儀器，可以讓學生簡單了解。在授課方式上，主張多種教學方式相結合，如啟發式、討論式和參與式等的有機結合。例如在學習“氣相色譜法”一章時，先拋出問題，怎樣采用氣相色譜測定空氣中的苯系物。通過本章的學習，讓學生查找資料，分組自行設計實驗方案，然后進行討論。只有讓學生積極、主動地參與到教學中去，調動學生的積極性、主動性，師生之間充分交流、相互切磋，才能共同推進儀器分析課程的教學。

第二步：改革實驗教學模式

傳統的實驗教學模式往往是實驗教師與理論教師分開，理論教師不參與實驗，而實驗課往往作為理論課的補充，重視不夠，對實驗教師的要求也相應比較低，教師水平參差不齊。實驗課程的設置與理論課程也常常不能很好的銜接，有時理論課還沒上到實驗所需要的理論知識那一步，實驗已開設，導致學生對儀器分析原理都不清楚，做實驗基本是依葫蘆畫瓢，沒有思考和收獲；而有時理論知識已講解太久，實驗才開始做，導致學生對理論知識已忘，實驗也得不到很好的效果。為了避免以上問題的出現，急需改革實驗教學模式[5]。首先要提高教師的素質，使授課教師既具有完成理論教學的能力，又具備完成實驗教學的能力，同時又有較強的科研能力，使教師向具備較強教學能力和科研能力的“雙師型”教師轉變，這樣才能使理論和實驗得到很好的銜接。具體做法可以是理論教師參與到實驗教學中來，而實驗教師也要提高自己的理論水平，了解前沿知識。其次，將理論教學與實驗教學融為一體，即理論與實驗同步進行。比如說，在講解紫外可見分光光度計時，可以先讓學生來實驗室參觀一下儀器，教師同時做演示實驗，讓學生先有感性的認識，然后再進行原理、分析方法等的講解，最后在學習完理論知識后再做驗證性或開放性實驗，使學生進一步鞏固所學的理論知識。此外，要讓學生早進實驗室，使學生更早、更充分地利用實驗室。為此，要重視實驗室硬件和軟件兩方面的建設。在硬件方面，爭取經費，盡量多購買學生實驗常用的大型儀器，以便學生都有機會動手操作；此外，還需購買一些新型儀器，及時掌握儀器的發展動態。同時，要不斷更新實驗室的硬件設施以及改善實驗條件。在軟件方面，可通過參加相關會議、派相關成員到國家重點實驗室等學習交流，吸取他人經驗，提高實驗教學水平，拓寬實驗教學的覆蓋面，優化實驗教學的師資隊伍和教學評估體系。

第三步：課題、科研項目的參與

在這一教學環節，為了使學生能更早的知道怎樣應用所學理論知識和解決實際問題，可讓學生更早加入到專業教師的科研課題和團隊中來，及時將理論知識與實際問題聯系起來[6]。儀器分析是一門實踐性非常強的學科，簡單的一、兩次實驗無法讓學生完全掌握儀器的應用、操作和儀器故障的處理等，讓學生加入含有儀器分析實驗的科研課題，可以加深學生對儀器的了解，更好地應用儀器去解決相關問題，對后續的畢業設計和以后的工作科研大有益處。

第四步：開放性實驗項目的設置

設置開放性實驗項目是以后實驗教學的一個趨勢，它有利于培養學生的自主能力、創新能力以及合作精神。開放性實驗由學生自選題目，自行設計實驗方案，與教師討論之后，進實驗室自主操作。在前面三步的基礎上，學生已基本掌握了儀器的原理、操作及應用，學生完全有能力自主設計課題，自主實驗。目前，針對本實驗室的情況，已開放了四個實驗項目，并把開放性實驗作為選修項課程，給有興趣的學生提供條件去自主實驗。開放性實驗項目的設置，明顯提高了學生實驗的興趣，師生之間互動增多，培養了學生獨立思考、自主實驗的能力。

基于以上所述，儀器分析理論與實踐教學“一體化”可通過“四步”教學新模式來實現。“四步”教學新模式的開展可將儀器分析實踐教學與理論教學有機結合起來，使學生自覺將所學理論和實踐緊密結合，同時還培養了學生的動手能力和創新意識。該教學新模式對教師素質提出了更高的要求，教師需把教學和科研工作結合起來，努力提高自身教學和科研能力。

參考文獻：

[1]王霆，張鋒，等.基于不同專業背景的儀器分析教學改革初探[J].化學教育，2014，（2）：41-43.

[2]谷春秀，周考問，李亞秋，等.以實踐教學為突破口深化儀器分析課程改革[J].實驗技術與管理，2012，（29）：269-272.

[3]劉廷鳳，楊鳳，李紅藝，等.環境工程專業儀器分析課程教學存在的問題及改革措施[J].高等教育研究，2009，（26）：69.

[4]徐守芳，陸宏志.以科研促教學：新型分析方法在儀器分析教學中的體現[J].化學教育，2014，（2）：8-10.

[5]張信鳳，蘇慶平，孫永華，等.儀器分析實驗課程改革探索[J].廣州化工，2011，39（11）：173-174.

[6]陳懷俠，王升富，葉勇，等.科研課題融入儀器分析實驗的探索與實踐[J].化工高等教育，2013，134（6）：55-57.