環境專業《儀器分析實驗》教學改革初探

陳小鋒

(揚州大學環境科學與工程學院，江蘇 揚州 225127)

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環境專業《儀器分析實驗》教學改革初探

陳小鋒

(揚州大學環境科學與工程學院，江蘇 揚州 225127)

《儀器分析實驗》課程是培養學生綜合素質的重要環節，對提高理論課教學效果有著重要作用。文章針對目前高等院?！秲x器分析實驗》教學過程中所存在的問題，結合環境類專業特色，在實驗室開放、教學方式、教學內容以及課程考核等方面進行了探索和創新。教學實踐證明，這些改革措施不僅能夠激發環境類專業學生學習本課程的興趣，而且能夠培養學生的動手能力和創新能力。

環境專業；儀器分析實驗；課程改革

由于大量的環境問題都直接或間接與化學物質有關，認識和解決環境問題必須對這些化學物質的性質、來源、含量、形態以及對人或其它生物的毒性等進行細致的分析和監測[1]，而這些都需要通過儀器分析才能實現。因此，對環境類專業的學生來說，《儀器分析實驗》課程的重要性是不言而喻的。然而，目前該實驗課程的教學普遍存在著一些問題，使得學生并不能很好的掌握。以下結合環境科學的專業特點，對《儀器分析實驗》課程所存在的問題、以及如何進行應對提出幾點個人看法。

1 《儀器分析實驗》教學課程中存在的問題

1.1 大型儀器缺乏

環境專業《儀器分析實驗》的特點是大多數實驗項目都需要使用大型精密儀器，而由于經費問題，大多高校的環境學院中同種大型儀器僅僅購買一臺。一臺儀器一般已經能夠滿足科研工作的需要，但對于時間短、組數多的實驗教學來說則遠遠不夠。如氣相色譜、液相色譜等實驗，學生在漫長等待之后也只能“打一針”，學生動手的機會相對較少，而涉及到儀器穩定和使用安全的開機和關機流程也都只能演示一遍，因此在實驗課結束之后，大部分同學仍然不能掌握儀器的結構及操作要點，達不到教學效果。

1.2 教學方式單調

《儀器分析實驗》教學一般由教師講解儀器的原理和構造，演示儀器使用方法，學生操作儀器三部分組成。這種講授方式，使得教學內容過于枯燥，和理論教學相差無幾，學生只是在理論課的基礎之上再重復一遍上課的內容，學生提不起興趣，從而影響教學效果。一旦某個環節學生沒有聽清或者沒有聽懂，都會直接影響到學生對實驗的理解，進而導致整個實驗無法進行甚至造成儀器損壞。

1.3 實驗內容缺乏新意

傳統的《儀器分析實驗》教學主要目的是讓學生了解儀器的原理和構造，并能夠掌握儀器的使用方法，因此所設置的實驗都是按照教材規定的內容進行一些驗證性的實驗，這些實驗與現代環境分析技術相差較遠，也不能夠與和現實中的熱點環境問題相聯系，很難調動學生的興趣和學習積極性。此外，和基礎化學分析實驗不同，儀器分析實驗是以儀器為主的實驗項目，而當前分析儀器的智能化已經大大減少了人為操作，實驗結果也能實時顯示，因此學生在實驗過程中只需要按照講義內容簡單操作就可以順利完成實驗，沒有任何懸念，從而不能給學生留下深刻印象。

1.4 忽略了樣品預處理過程

樣品預處理過程是《環境監測》和《環境分析化學》的一個重要組成部分，對于不同的分析對象和檢測儀器，其樣品的預處理方法并不相同，因此環境樣品的預處理過程既可以培養學生的動手能力，也可以提升學生的獨立思考和解決問題的能力。然而在實際授課過程中，由于實驗課時的限制，任課教師往往都是在實驗開始前將樣品處理完畢或者干脆用實驗藥品配制，學生則不需要進行樣品處理，直接進行分析，影響了教學質量。

2 《儀器分析實驗》教學改革措施

2.1 多種途徑增加學生動手機會

2.1.1 循環實驗

環境專業的《儀器分析實驗》一般為32課時，8個實驗，儀器少，人數多，因此為增加學生的動手機會，提高教學效果，就需要合理分配實驗組數。實驗課可以同時開設3～4個實驗，課前先采用多媒體形式將理論部分、注意事項等內容進行講解，然后按照開設實驗項目的數量進行分組，并委派熟悉該儀器的研究生負責維護，每組學生做完實驗后進行交換，這樣既節省時間，也能保證每個學生都能動手操作大型儀器。

2.1.2 仿真教學

分析儀器中的仿真技術，就是利用計算機模擬儀器設備正常運行時的狀態，建立一套與真實分析儀器操作條件及測試環境完全相同的虛擬分析系統[2]。國內已開發出的儀器仿真軟件包括了氣相色譜-質譜、高效液相色譜、離子色譜、熒光分光光度計和原子熒光光度計等等主要大型儀器分析設備，它們具備全過程仿真工作、實際工作環境與操作條件的仿真、時間及空間自由等特點[3]。通過仿真教學，學生可以直觀地了解儀器結構、基本原理，并可以反復進行模擬操作，加深對儀器使用的熟練程度。在仿真軟件上進行操作，既不用擔心昂貴儀器被損壞，也不用考慮實驗成本，可以有效解決實驗儀器臺套數不足的難題。

2.1.3 開放實驗室

為了充分利用實驗室現有資源，給學生提供更多操作儀器的機會,建立開放的實驗中心，已成為高校實驗課改革的必然趨勢[4]，為此，國家教育部也把高校實驗室開放工作作為高校教學水平考核和評估的重要組成部分。實驗室的開放可與大學生創新、創業活動結合起來，學生由此成為實驗的主體，這必將提高學生對科研活動的熱情。對于環境類本科生，任課教師可以根據實驗室現有的儀器資源，結合社會環境檢測項目，擬定一些開放性實驗，如室內甲醛的測定、土壤中六六六和滴滴涕的測定等，這類實驗不僅有利于學生掌握基礎理論知識與基礎技能，而且還能提高學生根據實際對象制訂具體分析方案的能力。

2.2 合理利用多媒體技術，改進教學方式

多媒體教學是利用計算機的各項功能和特點，代替任課教師進行教學活動，從而有效提高學生學習效率的一種教學形態[5]。多媒體教學可以避免傳統《儀器分析實驗》面授內容過于單調的缺點，使枯燥難懂的儀器變得生動有趣。通過圖表、動畫、音頻和視頻等諸多方式，使整個實驗過程的操作在學生腦海中留下深刻的印象，這比簡單枯燥的看實驗講義更容易理解和記憶，而老師也只需在實驗前進行必要的講解，減輕了教師的工作量。

2.3 與專業課程結合，優化實驗項目

《環境監測》、《環境分析化學》是環境類學科中重要的專業課程，是整個環境科學領域中重要組成部分。這些課程的實驗強調樣品的采集和前處理，而儀器分析是從分析儀器的角度出發，著重介紹儀器的原理、結構、性能與定性定量方法等。因此，可以將幾門課程實驗有機結合起來，建立一門獨立的、綜合的實驗課程，實驗項目可設立如室內空氣污染檢測、水體富營養化檢測、土壤中多種重金屬污染檢測等綜合性實驗，這些實驗包含樣品采集、前處理、檢測和數據分析等全部過程，因此不需要增加實驗的課時量，就能有機的將監測過程與儀器分析串連起來，從而幫助學生理解相關知識內容，提高學生的動手能力和獨立分析問題、解決問題的能力。

2.4 改革考核方式，促進學生學習主動性和積極性

考核是檢驗教學效果的重要手段，合理的考核方式可以有效提高學生的學習積極性[6]。由于目前的《儀器分析實驗》課程大多采用已經處理好的樣品或者直接配制的樣品進行驗證性實驗，實驗結果差異較小，因此最終往往通過批改實驗報告給出成績。這種考核形式比較單一，無法培養學生的創新意識和探索精神。對于環境類專業學生，可借鑒社會環境檢測機構的考核方式，任課教師配制盲樣，綜合考察學生在樣品前處理、測試、數據處理以及出具檢測報告等方面的能力，這樣一方面可以提高學生學習《儀器分析》的主動性和積極性，另一方面可以培訓學生處理復雜環境樣品的綜合能力，使他們成為具有一定檢測技能的復合型人才。

3 結 語

近年來，環境問題的日益嚴重，迫切需要培養出一大批環境類專業復合型人才，而儀器分析課程是環境專業的基礎課程，在提高學生動手能力、培養學生創造力等方面起著不可替代的作用。因此，《儀器分析(實驗)》授課教師需要與時俱進，在教學實踐中不斷積累和總結經驗，以培養出滿足時代需求的專業人才。

[1] 但德忠.環境分析化學[M].北京:高等教育出版社, 2009: 6.

[2] 蔡文良,謝艷云.高職環境監測專業儀器分析仿真實驗教學改革探索[J].中國職工教育,2014(8):179-180.

[3] 牛紅軍,李爽.高職儀器分析課程仿真教學的探索與實踐[J].天津職業院校聯合學報,2014(1):68-70.

[4] 馬宏,田維蓉.建設開放式實驗室是高校實驗室改革的必由之路[J].黑龍江教育(高教研究與評估), 2006(8):139-140.

[5] 黃紅霞,樓雪芳.現代教育技術在儀器分析實驗教學中的應用研究[J].科教導刊(中旬刊),2016(1):50-51.

[6] 尹立蘋,劉雁紅,韓聰.高校實驗教學考核模式的研究與探索[J].實驗科學與技術,2009,7(5):73-75.

Preliminary Study on Curriculum Reform of Environmental Instrumental Analysis Experiment

CHENXiao-feng

(School of Environmental Science and Engineering, Yangzhou University, Jiangsu Yangzhou 225127, China)

Instrumental Analysis Experiment plays a significant role in improving the teaching quality of theoretical course, which is important for the cultivation of students’ comprehensive quality. Base on the current status and deficiencies of Instrumental Analysis Experiment teaching and the characteristics of environmental specialty, some creative explorations were carried out from opening laboratory, teaching methods, teaching contents, assessments and other aspects. Teaching practice showed that this experimental teaching model can not only improve environmental students’ learning interest effectively, but also cultivate the students’ ability of practice and innovation.

Environmental specialty; Instrumental Analysis Experiment; curriculum reform

G642 0

A

1001-9677(2016)024-0165-02

陳小鋒(1975-)，男，博士，主要研究方向為環境分析、湖泊生態。