改革儀器分析實驗教學 培養應用型人才

王修中+呂海濤

[摘 要]儀器分析實驗是培養學生獨立思考和解決問題能力的重要環節。項目組結合目前儀器分析實驗教學的現狀和存在的問題，從改進實驗裝備、精選實驗內容、定時開放實驗室、以科研促教學及多元化考核體系等方面對儀器分析實驗教學進行改革和探索，有利于提高教學質量和教學效果，有利于培養學生的綜合素質和創新意識，有利于面向地方經濟建設和社會發展培養應用型人才。

[關鍵詞]儀器分析實驗；教學改革；第二課堂；應用型人才

[中圖分類號] G64 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）12-0122-03

儀器分析實驗涉及化學、物理學和電子技術等相關學科，作為儀器分析課程教學的重要組成部分，是一門實踐性較強的課程，因此是高等院校化學化工類、生物醫學類、食品類等相關專業的必修課程。[1-4]該課程不僅培養學生對化學化工產品從原材料到出廠成品的質量的分析檢測能力，對提高學生的動手能力以及科研素養的培養同樣至關重要；同時該課程所學的內容與高級化學分析工和食品檢驗工等職業資格考證緊密相關，其重要性不言而喻。

與化學分析實驗相比，儀器分析實驗具有更強的理論性和實用性。[5]它不僅包括實驗方案的設計、基本操作技能的訓練，還包括對實驗譜圖的解析及數據處理。這就需要學生熟悉儀器方法原理，掌握儀器設備的操作步驟和方法，尤其是在實驗中要培養學生實事求是的作風，增強理論聯系實際的能力，進一步提升學生提出問題和解決問題的能力，使這些能力與課堂上所學到的理論知識相得益彰。

然而，儀器分析實驗教學現狀不容樂觀：（1）由于儀器分析設備價格高，同類儀器設備數量偏少，大多數儀器分析實驗僅有一臺設備供學生使用，即使學生分小組進行，相對儀器數量，人數仍然相對較多，教學效果較差。（2）現有的儀器分析實驗內容大多以驗證性實驗為主，雖然方法成熟，但內容陳舊，不能做到與時俱進，難以激發學生的興趣。[6，7]（3）受學時數的制約以及為保護大型貴重分析儀器考慮，測試樣品大多是由任課老師預先準備好，學生很少參與或基本不參與樣品的預處理；實驗內容也很少涉及實驗條件的優化，學生只能被動地按照實驗教材和指導老師設定的實驗條件與步驟機械地完成實驗，學生分析、解決實際問題的能力和創造力得不到培養和提高，不利于學生創造性和個性的發展。因此，亟須對儀器分析實驗教學進行改革。項目組結合農林院校的專業設置特點，對儀器分析實驗教學進行了一系列改革，取得了一定的成效。

一、改進實驗室裝備，加大對多媒體的應用

利用山東省特色名校建設經費購置多臺大型儀器設備，構建學科科研平臺的同時對現有儀器分析實驗教學設備進行補充，保證每個儀器設備至少兩臺，以緩解當前學生多儀器少的矛盾。同時考慮到學生對儀器組成及內部結構缺少直觀感覺，我們專門裝修一間實驗室作為儀器分析實驗室多媒體教室，借助多媒體技術模擬儀器的工作原理，在每個實驗開始前將實驗原理和操作過程及注意問題演示給學生。充分利用“互聯網+”優勢，建立計算機網絡虛擬實驗室，通過信息共享，為任課教師和學生提供資源，使實驗教學的效果隨之不斷提高。

二、精心編寫教材，革新實驗內容

儀器分析實驗在教學內容上要體現應用性和實踐性，現有的實驗項目大多陳舊落后，不能適應現代分析化學的要求。[8，9]因此，在實驗教材選用上，我們考慮到實際教學條件及不同學生層次，同時在結合本校化學化工類專業培養目標的基礎上自編了一套儀器分析實驗教材。在編纂教材過程中，盡量結合青島當地的生產實際及化學化工行業的需求，選取那些應用性強、與人們生產生活密切相關的實驗項目，切實提高學生的學習積極性和解決實際問題的能力。如結合青島地區流行的地方病，本實驗課程開設“離子選擇性電極法測定地下水中的碘和氟離子含量”的實驗，不僅讓學生了解平時的飲用水是否符合要求，還幫助學生走出青島屬于海濱城市，有較長的海岸線，為何還會缺碘的誤區；結合地方經濟的快速發展過程中排放大量污水導致的水污染，開設了“紫外可見分光光度法測定廢水中微量酚”；結合日常生活中人們接觸到的食品、藥物，開設“氣相色譜法測定白酒中甲醇的含量”、“反相色譜測定飲料中咖啡因的含量”以及“逆流色譜法純化甘草中的甘草甜素”等實驗。這些實驗大都與社會生活密切相關，可以讓學生在掌握儀器使用方法的同時，還體會到儀器分析的實際應用。

三、定時開放實驗室

在縮減課時的大背景下，在教學實踐中，為了應對有限的實驗課時，我們先讓學生預習實驗課本上的內容，為了提高學生預習效果，我們充分利用現代通信網絡，建立了自己的課程網頁，編排了電子教程和視頻輔導資料。每個學期初，針對不同專業和班級分別建立儀器分析實驗QQ群和飛信群，實驗指導老師為管理員。每次實驗之前，任課老師在群內發布通知提前告知學生本次實驗課內容，學生可以先進行預習，了解儀器的工作原理、操作方法及注意事項等內容，可以與指導老師在線交流，以方便教師對學生存在的問題做到心中有數，保證現場實驗教學的有的放矢。

為使學生有更多的時間參與上機操作，掌握更多的主動權，實驗室管理者通過協調學院內部資源，對儀器分析實驗室建立了定時開放制度[10]，以方便那些沒能完成實驗或者實驗失敗的學生。采取這樣的措施可以讓學生有足夠的時間去思考失敗的原因，進一步總結經驗和教訓，大大提高了學生參與儀器分析實驗的興趣，使學習活動由被動的接受轉變為積極主動的探索。我院自2010年開始，對本科生實行導師制。我院要求自大二學年開始，學生根據自己的興趣愛好與導師進行雙向選擇，進入導師的科研室，參與老師的科研課題，這樣就促使學生自己到圖書館或互聯網上查文獻、找資料，制訂實驗方案，設計實驗步驟，獨立完成實驗數據，使實驗室成為第二課堂。以筆者親身經歷為例，兩名2012級應用化學專業本科生在大二學期伊始即進入筆者所在的科研室，經過近一年的科研訓練，該兩名同學為主持人，在大三上學期獲批一項國家級大學生創新立項“分子與牛血清蛋白的相互作用研究”，項目結題時在中文核心期刊上發表科研論文三篇。其中一位學生的本科畢業論文《基于金納米擴增高靈敏的電致化學發光DNA分子生物傳感研究》，被評為學校“優秀學士學位論文”。通過采用這種開放式實驗教學活動，學生從以前被動的“要我做”逐漸轉變為現在的“我要做”，學生的主觀能動性和創新思維能力都得到了啟發和提高。

四、以教師科研促實驗教學

我院的大型測試儀器均由教學科研一線的教師負責管理，上課過程中，任課教師能讓學生較多地了解相關儀器分析方法的最新進展，開闊學生的視野。同時我們會將教師承擔科研課題的部分內容融入儀器分析實驗教學內容中。[11]例如做電分析化學測定離子含量的實驗時，我們從我院教師承擔的國家自然科學基金項目“均相光致電化學生物傳感新方法研究及其在重大疾病生物標志物分析中的應用”中篩選出一部分內容作為儀器分析實驗內容。如此，不僅凸顯學生所做的實驗非常前沿，有利于增強學生的自信心，進一步激發他們的學習興趣，而且可以幫助教師們完成科研課題的研究任務，可謂一舉兩得。

五、建立多元化的考評體系

在儀器分析實驗課程考核方面，改變以往唯實驗報告定成績，以“既重結果，更重過程”為指導思想，建立多元化的考評制度。[12-14]對成績的考評主要考慮以下幾方面內容：實驗前的預習、實驗中的操作、實驗后的報告。實驗前，對學生的實驗預習情況進行檢查，通過師生相互提問的形式進行現場考察，增強實驗教學的互動性及學習的主動性，提高了學生分析問題和解決問題的能力。在實驗中要求每位學生認真操作，遇到問題，任課教師并不是馬上告訴答案，而是先引導學生學會自行解決問題，遇到學生實在不能解決的問題，教師再參與其中幫忙。如果遇到實驗結果或者現象明顯異常，不能簡單地歸結為本次實驗失敗和隨意地舍棄數據，要告訴學生如實記錄，待實驗結束后，分析其原因，引導學生正確樹立科學對待實驗結果的態度。多元化的考評能科學合理、全面公正地反映學生學習實驗課程的真實水平，同時培養了學生求真務實的學風。

六、結束語

在儀器分析實驗教學中，強化學生思維和動手能力的培養，是實驗教學的根本。通過該課程的學習，學生不僅掌握了儀器分析方法、操作技能，而且提高了分析、解決問題的綜合能力。總的來說，儀器分析實驗教學改革是項長期而艱巨的任務，需要任課教師根據課程本身的特點并結合實際情況，認真總結經驗和教訓，進一步提高儀器分析實驗課程的教學質量，培養高素質應用型人才，使儀器分析實驗教學質量再上新臺階。

[ 參 考 文 獻 ]

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[責任編輯：鐘 嵐]