從UV—VIS①的一體化教學實踐談《儀器分析》課程教學改革

翁婷婷 張春堯

摘要：《儀器分析》是中等職業學校工業分析與檢驗專業的一門主干課程。它在分析檢測領域中應用廣范而普及，發展很快。然而其牽涉的知識多，對于知識起點低的中職學生來說學好它確實是一件難事。如何讓中職學生學好本課程，使學生滿意，用人單位滿意？我們帶著這個問題進行了教學實踐，認為采用一體化教學可以解決好該問題。

關鍵詞：儀器分析；教學實踐；一體化

中圖分類號：G712文獻標識碼：A文章編號：1005-1422（2016）02-0094-03

收稿日期：2016-01-04

作者簡介：翁婷婷（1979-），女，廣東省石油化工職業技術學校講師，博士研究生。研究方向：教學教研、材料化工及其分析測試等。（廣東 廣州/510260）

張春堯（1963 -），男，廣東省石油化工職業技術學校高級講師、高級技師。研究方向：課程教育教學研究、材料化工及其分析測試、安全環保等。（廣東 廣州/510260）

在當今的分析檢驗中，借用儀器進行分析在生產實際中應用廣范而普及，已經成為當今分析領域不可缺少的一種分析方法。《儀器分析》是中等職業學校工業分析與檢驗專業的一門主干課程，它主要是讓學生經過系統的理論學習和儀器的實際操作，既學習到一定的理論知識，又能熟練地掌握儀器操作技能，對物質的含量、成分、結構進行分析。

一、《儀器分析》教學模式改革的必要性和可行性

分析儀器發展速度很快，智能化、人性化、操作簡單化的高精確度的分析儀器將不斷涌現，分析儀器的操作將來會像操作數碼相機一樣變得簡單、容易。因此，用人單位對這方面的人才素質（包括理論知識和操作技能）的要求也隨之改變并提高。然而《儀器分析》所涉及的知識多，是多學科交叉應用于一體的產物。對于知識起點低的中職學生來說，晦澀難懂的儀器理論（原理+分析技術、方法），往往令學生望而卻步，學好儀器理論確實是一件難事，但又由于一般人只需簡單學習，就能掌握儀器的基本操作技巧而自行使用，而陷入理論沒用、操作也不過如此的誤區，到頭來理論基礎沒有，操作技能也不扎實。在以往《儀器分析》教學實踐過程中，我們也感到那種課堂上先理論滿堂灌，再到實驗室進行實驗，考核只采用書面答卷（理論 + 實驗 + 書面考核）的傳統教學模式的效果并不理想。

筆者帶著這個問題，在教學過程中進行了探究。首先，我們對人才市場需求進行了調查、分析，認為用人單位需要既懂得儀器的操作，又要有一定的理論知識，具備分析問題、解決問題、分工合作而富有啟發創新思維能力的分析工，這與我們中職學校的人才培養目標是符合的。其次，對《儀器分析》的學習內容和能力培養進行了確定：主要學習紫外—可見光分光度計、原子吸收光譜法、電位分析法和氣相色譜法這些常用而普及的分析方法；能力培養方面在于應用介紹的分析儀器進行樣品分析，培養他們分析問題、解決問題和分工合作的能力。再次，對《儀器分析》知識結構和學生認知規律作了分析，發現各章知識結構都有一個共同點：理論（原理 + 分析技術、方法）+ 結構 + 維護 + 操作（技能訓練），指出了“講明操作—略懂維護—學好理論—做好技能訓練”教學思路，運用人類由“感性認識—理性認識—實踐檢驗”的螺旋上升的認識規律，結合中職學生知識基礎差、好動、學習主動性差等特點，培養他們的學習興趣，提出了采用“理論實踐一體化啟發式”教學模式來進行《儀器分析》課程教學改革。

我們在本課程的教學中，嘗試了“理論實踐一體化啟發式”的教學模式。所謂“理論實踐一體化啟發式”就是一反原有傳統教學模式，改為“實驗室 + 課堂教學 — 實驗室仿真操作（或生產實習）— 書面理論考試+實際操作考核并重”的教學模式，其核心是將基礎理論教學與實驗教學、實訓操作融為一體，盡可能地使學生感受現場氛圍，直觀、立體地觀察儀器，讓學生在充分了解儀器結構、目的、用途和方法應用的基礎上，要求學生在探究問題中學習所要掌握的理論基礎知識和操作技能，培養分析問題、解決問題和分工合作而富有啟發創新思維的能力。這種“理論實踐一體化啟發式”的教學模式，我們在實踐中取得了良好的效果。

二、理論實踐一體化啟發式在《儀器分析》教學中的運用

下文以《儀器分析》中“紫外-可見光分光光度法”這一章的教學實踐為例，介紹我們進行“理論實踐一體化啟發式”教學改革的具體過程。

紫外-可見光分光光度法是利用物質對光的選擇性吸收而建立起來的一種儀器分析法，它主要適用于試樣中微量組分的測定，在實際生產活動中，應用非常廣泛，因此，它在《儀器分析》課程中所占的比例較大，約為30%，同時它也是學生參加“分析工”證考試的重點。按照以往的課時安排，一般學習這一章用30課時，教學是按照“原理→儀器→實驗技術→技能訓練”的順序，理論歸理論講，實驗歸實驗做的方式進行。然而，大多數學生由于入學時知識起點低，尤其對于分析儀器，沒有聽說過，也沒有見過，面對著教師在課堂上所講的抽象理論，相當部分學生聽起來感覺云里霧里，腦海中不能有效建立起儀器的概念，容易導致學生對這門課程失去興趣，無法很好地掌握必要的基本理論。而當學生走進實驗室時，教師又不得不花大量時間將講過的理論知識重復講授，浪費了有限的課時。

為了提高教學效果，我們在一開始就將學生帶到實驗室，讓學生在分光光度計面前，給學生講解分光分度計儀器的結構、各部件的功能。我們還有意識地在講課的過程中騰出時間，將已經報廢的分光光度計讓學生自行拆裝，平時不易見到的儀器內部結構如單色器、分光光度計的光路，學生也能親眼見識。由于直觀明了，學生很快就掌握了必要的基本知識，同時也熟悉了儀器及其使用。講課過程中我們注意講練結合，先設問題，讓學生測定不同濃度溶液、不同厚度溶液的吸光度和透射比，學習分光光度計的使用，進而驗證“朗伯-比爾定律”。

在《紫外-可見光分光光度法》的模擬實訓中，我們首先通過多媒體手段播放采樣時的錄像（采用的樣品是由工廠采取得來的廢棄水，用“鄰二氮菲顯色法”測定其中鐵的含量），向學生簡單講解采樣過程、檢測目的等，讓學生清晰他們此項檢驗在整個工廠生產流程中所起的作用，從而引起學生的興趣。然后，讓學生明白實驗中選擇各種試劑的原則，讓學生知道，實驗中各種試劑如顯色劑、緩沖溶液等的加入所起到的作用，顯色劑的吸光情況，為什么在測定中用試劑空白作參比等。由于測定是以任務的形式分派給各小組學生，測定過程操作的正確與否會影響到測定結果，因此學生也會格外認真。最后，由學生自行完成實驗，教師在實驗過程中輔導解疑。學生在操作時的動作教師一覽無遺，對于學生出現錯誤操作，教師得以當場糾正，這為學生以后的“分析工”考證實操部分的考核打下良好的基礎。

學生通過前面的實操訓練，已經能夠熟練地操作分光光度計，同時每位學生也擁有各自的實驗數據。接下來的任務便是由學生對數據進行處理，得出結果。然后將學生分成若干小組，對其實驗結果進行比較、分析。學生所得出的實驗數據，可能各自不同，精密度與平行性也優劣各異。學生們對于自己勞動所得的成果，其重視程度不亞于檢測部門工作的正式員工。當學生之間意見出現分歧時，他們甚至重復試驗以驗證自己的結論。經過同學間的比較和討論，他們學會了分析實驗結果產生誤差的原因，并且在以后的實驗工作中避免出現。同時，教師將準備好的一些實驗中可能產生的異常現象，或儀器可能出現的故障現象，分發給各個小組，讓學生們討論這些異常、故障可能產生的原因，修復方法，然后再將討論結果向老師與同學匯報。學生在分組討論過程中，由于先前對儀器已經有了感性認知，對于掌握數據及操作的理論分析也就事半功倍了，同時，在實訓中也培養了學生們分析問題、解決問題和分工合作而富有啟發創新思維的能力。

三、《儀器分析》“理論實踐一體化啟發式”教學實踐的反思

從UV—VIS的一體化教學實踐談《儀器分析》課程教學改革

教學教法

1.有利于理論聯系實際，提高教學效率

這種基于對傳統教學的改進而發展起來的一體化教學方法，更加注重課堂理論同實驗實踐以及生產現場感的緊密結合，相互滲透、彼此融合，教師不需要紙上談兵，而是結合現場的實驗設備進行理論授課；學生也不需要去憑空想象一些自己沒有親眼見過的物體，而是依據教師本身的理實一體化教學思路，聯系實驗設備就可以現場進行理論消化，在較輕松地掌握理論知識的同時，也能熟練掌握實操技能，而且也節省了課時。以“紫外-可見光分光光度法”教學為例，原本需要30個學時完成的課程，而今22個學時就可以解決。

2.有利于培養學生的綜合素質

采用理實一體化教學法，并不是重實操輕理論，學生必需具有的理論知識，是中職學校教育目標的重要組成部分。中等職業學校與培訓中心的最大區別在于強調學生整體綜合素質的培養，強調知識的延續性，以提高其再學習的能力。盡管現在儀器技術更新速度快，然而萬變不離其宗，特別是中職《儀器分析》教學大綱所要求的幾種儀器方法，其基礎理論部分變化不大。如：紫外-可見光分光光度法就是在“朗伯-比爾定律”的基礎上建立起來的儀器分析方法。因此，不能對理論基礎知識傳授有所偏廢，其出發點應該是科學地對學生的知識起點作出評估，根據本課程的教學大綱要求，精心設計，編排好教案，巧妙地把枯燥的理論知識講授和實驗實訓教學結合起來。理論知識傳授應盡量公式化、圖表化、應用化，便于學生消化理解，以求突破教學難點，所以，通過一定課時的課堂教學，把學生所得到的理論知識，特別是基本定律、原理、操作技能要求加以歸納、強化，使學生牢牢地掌握，從而讓學生在扎實的理論基礎上具有較強的動手能力，這是“理論實踐一體化啟發式”教學必不可少的環節。這既保證了學生到生產一線就能直接頂崗，也利于學生畢業后的繼續深造，更重要的是使培養出來的學生具有廣闊的視野，有能力在不斷涌現的新技術面前自我更新知識。

3.采用多媒體手段進行輔助教學

要善于將多媒體手段應用到“理論實踐一體化啟發式”教學中去。囿于現有條件，讓學生直接在生產一線真刀真槍地上崗實操，暫時難以全面做到；其次，新技術、新設備的不斷涌現，也使我們的教材有點滯后，而且也不可能要求每一個學校都把價值數十萬元計算的設備大批量充實到實驗室。我們也遭遇到實訓設備匱乏導致教學過程難以為繼的情況，特別是像原子吸收光譜儀、色譜儀等大型儀器，數十人圍著一臺儀器轉，容易導致教學紀律混亂的現象，這時候最好能有分析儀器仿真軟件來作為補充。因此，采用多媒體手段進行輔助教學，特別是計算機仿真教學，是一種事半功倍的好方式。除了上面介紹的用多媒體手段播放采樣時的錄像，讓學生明了所學的課程在生產中所起的作用，從而引起學生的興趣外，我們還盡可能利用分析儀器仿真系統，使學生能在虛擬的環境下進行實操練習，感受企業現場氛圍。我們在授課的過程中，還通過多媒體等現代化教學手段將新的設備、新的技術介紹給學生，讓學生能夠與突飛猛進的現代工業同步。

4.大膽改進考試考核方法

傳統的檢驗學生學習成果的方法是通過卷面考試作為學生的學習成果評價，而學生的基本操作、動手能力并未得到恰如其分的評定。為了使考核的目標與“理論實踐一體化啟發式”的教學目標相一致，有必要對學生的考核方式及成績評定方法進行改進。一般以總評成績為100分，然后分解為筆試成績占25%，學習態度占10%，實驗操作占25%，小組討論占10%，現場考試占15%，作業、報告占15%為宜。教師根據學生的學習態度、知識掌握程度、技能熟練水平、團隊合作精神、實驗結果的準確度與精密度以及在理論實踐學習中所體現出來的能力等，作出全面的綜合評價，給予評定分數，這就促使學生自覺地把學好理論知識與掌握實操技能放在并重的位置。

5.創造條件讓學生到生產現場觀摩

盡管讓學生到生產現場觀摩有困難，但是再難也要完成這一教學環節。我們在《儀器分析》的授課過程中，在學生對課程達到一定理解的基礎上，安排學生到廣州市分析測試中心、佛山塑料集團股份有限公司等單位進行現場觀摩，效果非常顯著，學生的學習積極性大增，而且消化吸收知識能力大為提高。

現在，“理論實踐一體化啟發式”教學雖處于探索階段，但也取得了一定的成果，學生的動手能力、理論水平與采用傳統的教學方法相比都有明顯的提高。同時，我們也感到還有一些必需要解決的問題，例如如何最大限度地整合教學資源，把教師資源與實驗實訓資源融合于一體，以適應這種有別于傳統教學的新模式；如何改變教師長時間在教學一線而與生產實際脫離，不利于掌握行業新技術新動向等狀況，這些都有賴于我們在今后的教學工作中不斷探索、改進。

注釋：

① UV-VIS （Ultraviolet-visible spectroscopy），即紫外可見吸收光譜。

參考文獻：

魏波，劉劍洪，鐘健，孫連杰.儀器分析教學中的學科交叉及教學改革[J].深圳大學學報（理工版），2002（6）.

責任編輯 陳春陽