儀器分析課程教學改革初探

張　悅　李乃瑄　趙曉偉　王曉艷

（天津理工大學，天津300384）

儀器分析課程教學改革初探

張悅李乃瑄趙曉偉王曉艷

（天津理工大學，天津300384）

儀器分析在科學研究和生產(chǎn)應用中發(fā)揮著重要作用，本文針對儀器分析的課程特點及教學過程中出現(xiàn)的學生理解困難、學習積極性不高等問題，提出從授課模式與時間安排等多方面調整儀器分析課程的教學方法。小儀器進課堂、多媒體動畫講解、指導學生上講臺、合理安排理論課與實驗的銜接、科研促教學等改革舉措充分調動了學生學習積極性，取得了較好的教學效果。

儀器分析；教學模式；探索與改革

隨著我國科研實力的明顯提升及科學技術的不斷進步，儀器分析在各個專業(yè)及相關學科中發(fā)揮的作用越來越顯著。在本科生的基礎化學教學工作中，儀器分析課程的教學質量受到各校教師的關注。儀器分析是理工科高等學校生物、制藥、應用化學、化學工程與工藝等專業(yè)的一門必修的主干學科基礎課，以研究物質的組成、狀態(tài)和含量為目的，主要包括的分析手段有色譜分析、光化學分析和電化學分析。

本文結合儀器分析的課程特點以及教學實踐過程中出現(xiàn)的問題，對授課模式和實驗課時間安排進行了一些探索和思考，通過總結經(jīng)驗教訓，提升儀器分析課程的教學質量，取得了一定成效。

一、儀器分析課程特點及教學存在問題

1.課程特點

儀器分析課程具有內容繁多，知識點散，抽象難懂，容易混淆，數(shù)學、物理、電子、計算機等多學科交叉滲透，知識融會貫通以及知識和設備更新速度快等特點。由于涉及的相關課程知識點較多，形成了復雜的關系網(wǎng)，對學生的其他課程掌握程度要求較高，同時對教師的授課能力和專業(yè)基礎是個嚴峻的考驗。

從目前的實驗教學現(xiàn)狀來看，大部分本科院校存在儀器分析實驗所使用的儀器數(shù)量不足、實驗課時有限、實驗教材更新不及時等情況。由于大型儀器價格昂貴，使用和維護的成本較高，一般院校只能選擇性購買一些低性能實驗課適用性儀器。并且，通常一次實驗需要安排十幾個學生共用一臺儀器，這樣不可能保證每個學生自始至終獨立地進行實驗操作。實驗課所設立的實驗項目少，學時少，且驗證性實驗所占比例過大，很難發(fā)揮學生的主觀能動性和創(chuàng)新思維，學生參與實驗的興趣不高，導致學生實際應用能力較低，解決問題能力較差。除此之外，實驗內容和實際應用實驗的例子比較陳舊，與現(xiàn)代應用脫節(jié)，不能體現(xiàn)現(xiàn)代分析技術的發(fā)展［1］。

2.教學中存在的問題

（1）儀器分析的教學模式還是傳統(tǒng)的“傳道授業(yè)”的定式，教學以教師為中心

由于儀器分析涉及到很多的物理、數(shù)學、電子、計算機等相關學科知識，比其他基礎課更抽象、更枯燥，而教師大多采用單純的講授法，很難激發(fā)和調動學生的學習積極性。學生感到最困難的是由于課堂上介紹儀器原理時未見到實物，故常常理解不透、印象不深，出現(xiàn)對理論知識掌握扎實，但在面對儀器進行操作時卻不知所措的情況，導致學生逐漸對課程失去了興趣。

（2）實驗課程的教學安排不合理

第一，實驗課與理論課有時難以同步。學生普遍反映，理論課與實驗課間隔時間過長，造成實驗課時部分理論知識點記憶已不清晰，實驗課效果差。

第二，實驗教學的模式是教師提前將實驗的儀器、原理、實驗步驟等相關內容告知學生，學生只需要按照要求執(zhí)行就能夠順利地完成實驗內容。整個實驗過程中學生承擔的只是操作者的身份而不需要去考慮為什么這么做，還可以怎么做，只是機械性地完成實驗的驗證工作。這種照方抓藥式的實驗，對學生的動手動腦能力的培養(yǎng)極為不利，限制了學生的創(chuàng)新思維。

第三，綜合性、設計性實驗數(shù)量較少，重復驗證性實驗居多，不能引起學生的興趣，不利于知識的掌握與創(chuàng)新思維的發(fā)揮。

3.學生的學習現(xiàn)狀

由于儀器分析內容繁多、知識點散、理論性較強、難度偏大，學生很難較快進入良好的學習狀態(tài)，造成學習困難。學生被動地接受填鴨式的教學，對教師所傳授的知識一知半解，不會學習，也學不到儀器分析的精髓［2］。長此以往，將導致一部分學生對儀器分析課程失去興趣，甚至放棄學習。

和中鐵總公司成立的新公司也不難看出，此舉將為順豐在高鐵運輸、國際鐵運方面的業(yè)務拓展開展新的空間。可以說在2018年，順豐已經(jīng)成為了集國內快遞、國際快遞、增值服務、冷鏈運輸、倉儲服務方面為一體的綜合物流服務集團。

儀器分析設備自動化程度相對較高、內部結構多為集成化，操作簡便，學生大多只是機械地按照說明書操作，被動地做實驗，知其然不知其所以然，很難掌握儀器的結構。且由于實驗內容多為驗證性實驗，學生缺乏自我創(chuàng)新和發(fā)散思維，不利于學生對理論課程中知識點的掌握、延伸和對新技術的探索，嚴重制約了學生在課程學習過程中的積極性，影響教學工作的順利開展。

二、儀器分析教學改革措施

1.儀器進課堂并與多媒體教學手段相結合

針對儀器分析課程內容繁多，抽象難懂的課程特點，在教學手段上，我們做了一些改進。對于一些非大型儀器的介紹，可以將儀器帶到課堂上，如電化學分析用到的各種電極，紫外可見分光光度計。在學習理論課的同時，讓學生能夠實時地看到儀器裝置，可以近距離的對實驗儀器進行了解，將一些對儀器不明白不了解的問題通過現(xiàn)場提問的方式予以解決，這種教學模式有利于學生對理論知識的理解。

對于沒有辦法帶到課堂上的大型儀器，例如原子吸收光譜儀、氣相色譜儀、液相色譜儀，可以采用多媒體動畫教學的方式。制作優(yōu)美生動的多媒體課件，將儀器的工作原理用flash動畫這種學生更容易接受的方式展示出來，這樣能夠加深學生的印象，使其對儀器的工作原理了解得更加清晰，在面對真實儀器時能夠聯(lián)想到課堂上的動畫，而不是書本上的枯燥照片和相關描述，利于激發(fā)學生對儀器的操作熱情。

2.合理安排實驗課時間，開設綜合性、設計性實驗

為了解決實驗課程安排不合理的問題，我們精選了專業(yè)相關的實驗內容，避免將瑣碎的理論知識直接全部灌輸給學生，同時將理論知識的學習與儀器參觀、實際動手操作結合起來，激發(fā)學生學習興趣，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力和動手能力。一般應在理論課后直接安排相應的儀器操作或參觀演示時間，做到趁熱打鐵，減少由于理論課與實驗課相隔時間較長造成的知識點遺忘的情況，提高學生對理論知識的理解和掌握水平，并順利完成實驗課程。

實驗教學的主要任務是發(fā)展學生的動手、觀察、發(fā)現(xiàn)與解決問題的能力。較多的驗證性實驗束縛了學生的創(chuàng)造性思維，學生只是機械性地完成布置的實驗任務，不能將自己的一些想法通過實驗的方式進行驗證。在實驗教學工作中，開設幾個化學分析和儀器分析一體化的綜合設計性實驗，有助于學生更好地掌握理論知識。同時，我們鼓勵學生將專業(yè)學習中遇到的實際問題帶進實驗室，由教師協(xié)助學生進行自主實驗，這樣能夠讓學生廣泛地參與，提高學習興趣和實驗興趣，從而增強學生的創(chuàng)新能力及專業(yè)實踐能力。

針對學生學習積極主動性不高的問題，我們提出將學生被動的“聽”變成主動地“講”和主動的“學”，讓學生參與到整個教學活動中來，提高學習的主動性。根據(jù)授課班級的人數(shù)，指定1-3名同學在課前做好充分的預習，課上由這幾位同學為全班同學授課，教師在課前對學生進行輔導和培訓，授課結束后對學生的授課內容進行相應的糾正、點評和補充。這樣，被指定的學生有了壓力，就會主動地去預習需要講授的課程，并且能夠從學生的角度找到其中的難點并與教師溝通。教師更容易抓住學生理解上的難點與學生進行交流，從而提高學生的學習效率和激情。該方案經(jīng)過一段時間的試行后，根據(jù)授課效果及學生的反饋，我們對方案又做了進一步調整和改進。為了讓全班同學都參與進來，我們采用課前布置預習任務，課上隨機抽取學生授課的方式，極大地調動了全體學生的積極主動性和學習的緊迫感。同時，在學生授課結束之后，其他學生可對該同學的授課內容進行提問，互相交流，教師也參與交流，并對授課中的亮點和不足予以點評，保證其他學生能夠吸取經(jīng)驗和教訓，提升下次授課的質量。該項舉措取得了很好的教學效果，將一對多的教學模式，轉變成一種互動交流式的學術探討模式，極大地調動了學生的學習熱情。

4.其他改革措施

為了提高學生的學習興趣，我們組織安排了多次專題報告與交流會。邀請具有較強科研能力的青年教師，針對其所用的分析儀器結合自身研究課題，進行相應的介紹，學生可現(xiàn)場提問進行互動交流。同時，青年教師對其所用儀器及分析手段，為學生進行相應的演示，以此加深學生的印象，提高學習興趣。通過這項舉措，學生對儀器分析的發(fā)展及新方法、新技術在各個領域的應用有了更深的認識，全面地了解了儀器分析和現(xiàn)代化技術在分析檢測中的具體應用以及發(fā)展的前沿動態(tài)，認識儀器分析發(fā)展的廣闊前景，提高了對儀器分析的認識，對于后期課程的開展打下了一定基礎。

針對大型儀器數(shù)量少、學生獨立操作機會少的情況，我們采用讓部分本科生自愿、自主申請的方式，提前進入各課題組實驗室，參與科研工作。在解決實際科研問題的過程中，培養(yǎng)他們獨立分析問題、解決問題的能力，為其后期的學習奠定一定的實踐基礎。學生能夠在自主學習的過程中，以及明確目標的前提下，了解相應的分析儀器的分析原理，注意事項以及實驗數(shù)據(jù)的處理，從而提高其綜合能力。

三、小結與討論

通過對儀器分析教學改革的初步探索與實踐，我們發(fā)現(xiàn)學生的學習積極性、主動性有了明顯提高，更樂于參加與課程相關的交流與互動，消除了學生與分析儀器之間的距離感。但在實施過程中也出現(xiàn)了一些新的問題，如學生授課的形式不能適用到全體，還不能完全的、充分的調動每位學生的積極性；由于全院學生數(shù)量基數(shù)太大，實驗課時間安排不可能做到每次都緊跟理論課，因此很難全部做到與理論課的“無縫”銜接。此外，提前進實驗室做實驗接觸大型儀器的學生人數(shù)有限等問題對我們的儀器分析教學工作提出了更高的要求，需要我們協(xié)調各方資源，對現(xiàn)行的教改方案進行深入地分析和持續(xù)地改進，同時繼續(xù)堅持不懈地尋找新的解決方法和措施。

［1］王憶娟，程滄滄.獨立學院儀器分析教學改革探析［J］.廣州化工，2014，42（19）：188-190.

［2］楊國富，朱瓊霞.儀器分析實驗教學改革探討［J］.廣東化工，2014，41（18）：215-217.

（責任編輯：姚歆燁）

Preliminary Teaching Reform in Instrumental Analysis Course

ZHANG Yue，LI Naixuan，ZHAO Xiaowei，WANG Xiaoyan
（Tianjin University of Technology，Tianjin 300384，China）

Instrumental analysis plays an important role in scientific research and production application.In the teaching process of instrumental analysis，students showed difficulties in comprehension and inadequate learning enthusiasm.Taking the characteristics of instrumental analysis into consideration，we put forward several methods to change the teaching model and optimize the experiment time so as to improve teaching. Taking small instruments into classroom，using multimedia animation for explanation，encouraging students to make presentations，arranging reasonable time for theory teaching and the experiment，and promoting teaching quality through scientific research are all the necessary parts of the teaching reform，which have fully mobilized the learning enthusiasm of the students and brought better study performance.

instrumental analysis；teaching model；exploration and reform

G642.0

張悅（1984—），女，講師，研究方向：納米材料制備及電化學檢測應用。

天津理工大學教學改革項目（YB13-34）。