探索研究環境儀器分析本科教學中學生實踐創新能力的培養

趙洪霞

摘要：本文從環境儀器分析課程教學經驗出發，以培養具有實踐能力和創新能力的本科畢業生為目標，結合環境專業實際教科研情況，介紹大連理工大學環境學院儀器分析創新實踐課程體系的構建。

關鍵詞：儀器分析；創新實踐；能力培養

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）03-0176-02

當前，由于我國經濟的快速發展所導致的環境污染和生態破壞問題日益嚴重。為了對環境質量和生態環境進行實時準確地監測，并對污染源及其治理進行監督監管，迫切需要大量的現代化環境監測分析儀器投入使用，了解和熟練操控這些現代化分析儀器已對高校環境學院的學生培養提出了新的迫切要求[1，2]。

此外，應用于環境分析的儀器發展是一個動態發展的過程，當前儀器分析的新理論、新技術不斷涌現，這就要求教師要時時更新其授課內容。如何適應現代儀器分析的發展與教學改革新形勢，在有限的學時范圍內，合理安排儀器分析課程內容，積極提高學生的創新實踐能力，筆者根據多年的理論和教學經驗，總結以下幾點教學體會。

一、重視傳統課堂教學，加強教學內容改革

首先，應明確“環境儀器分析”的課程設置由來。理順環境污染和分析儀器發展歷程，提高學生對該課程的認知和心理接受程度。比如，可結合國際上著名的環境污染事件，北美死湖事件、印度博帕爾公害事件、萊茵河污染事件，通過對這些事件的污染來源、污染物分析確認、污染指標檢測的解讀，使學生了解儀器分析在其中所扮演的角色，通過對分析人員的分析能力解讀，提高學生的學習興趣。再結合國內甚至周邊的環境污染事件，比如“三聚氰胺”、“大連的抗生素圈養海參”事件來觸發學生對于“環境儀器分析”的學習積極性。

其次，要重點突出儀器分析的相關概念和基礎理論，由淺及深，調動學生的主動性，采用案例式教學，結合實際案例，如針對社會熱點“蘇丹紅”的檢測來講解高效液相色譜方法的原理及應用，通過日本的“痛痛病”——慢性金屬鎘中毒，如何檢測人體中的鎘含量，講授原子光譜法等。通過增加分析方法的應用，一方面提高了學生的學習興趣，另一方面促使學生對基礎理論的深入理解，由理論落實到實踐，為以后的創新奠定良好的基礎。

二、緊跟國內外熱點環境問題及先進分析儀器，探索教學組織形式改革

我國目前的教學大多還是以教師講授為主，“環境儀器分析”課程不僅涉及數學、物理、化學、生物等多領域學科，而且發展很快，傳統的教學會使學生在學習中感到抽象和難于理解，學生興趣不高，課堂氣氛不活躍。針對這種現象，教師應該密切聯系實際，緊跟國內外熱點環境問題，靈活運用教學方法，才能提高教學質量。如針對大連渤海灣地區的油船漏油事件，可在課堂中組織學生開展如何進行快速監測分析（漏油導致的主要污染物監測分析），從樣品采集、樣品存儲及流轉、樣品前處理及分析儀器選擇、分析方法建立、分析結果處理等環節將學生帶入到模擬現實情境中，通過教師引導，學生自主性設計解決方案，經分組討論，方案優化，最終達成可實施計劃，以此來促進學生解決實際問題和創新能力的培養。此外，針對當前國際上分析儀器的快速發展的現狀，可借助大型儀器分析公司的網絡平臺，積極開展電化教學，如今一些國際先進的大型儀器分析公司如Waters公司、Agilent公司、AB公司等為促進儀器的銷售和維護，會開放其網絡平臺上的儀器工作原理動畫視頻、儀器維護和保養視頻、分析方法共享等，因此，在教學中充分運用這些網絡鏈接能夠讓學生緊跟當前的分析儀器發展，不斷激發學生的求知欲，有利于學生的創新思維培養。

三、加強實踐教學中創新能力培養

在實踐教學中，創新能力的培養主要依托于兩個平臺，即課內實踐創新平臺和課外實踐創新平臺。課內實踐創新平臺是理論與實踐得到充分集合的實現平臺；課外實踐創新平臺是理論與實際、知識與能力的交匯點，能促進學生創新意識的實現。在完成課內創新實踐的基礎上充分開展與課外創新實踐平臺的搭建，做到因材施教，充分發揮學生創造空間，使學生的創新意識轉化為創新能力，并逐步實現從科學知識型向科學知識創新型的轉變，在實踐中強化大學生創新能力培養。

目前，我院環境儀器分析課程存在明顯的實踐教學時間和空間不足，為了增強本專業大學生儀器分析專業方面的創新能力，在實踐教學中相應減少驗證性和演示性實驗，為杜絕學生在以往驗證實驗中“簡單重復模擬”，我們變以往的驗證性實驗為拓展性實驗，在驗證性實驗基礎上加以創新，在有效時間內增加實驗變量以促進學生對同一實驗不同結果的期待，增強其對實驗的多角度理解能力。比如在高效液相色譜法定性分析和定量分析中，分幾組分別完成改變流動相的條件、等度和梯度換轉、改變色譜柱型號等，讓學生從中發現流動相極性與保留時間的關系，在實驗中理解色譜峰分離度、塔板理論等。將實踐教學立足于環境學科，強調實踐，通過學生自己動腦分析、動手實踐，使他們更好地掌握各種現代分析儀器的基本原理、操作方法以及在復雜環境問題中能夠應用。

此外，可組織學生進行有效地畢業設計和畢業實習。鼓勵學生將所學到的理論知識應用于社會實踐，通過對分析復雜環境樣品的能力培養，使學生真正做到學以致用。

四、基于科研項目驅動的創新能力培養途徑

目前，我國大學大致可以分為三大類型：教學型、教學研究型和研究型，我校屬于研究型大學，所設環境學院擁有教育部國家重點實驗室，各級各類科研項目較多。無論哪一類項目，它們都具有明確的研究目標、技術路線、研究背景和應用價值。同時，經過主持人申報、專家評審、立項公示等環節，能夠確保項目的創新性和實用性。從這些科研項目中抽取和派生出的課題作為本科大學生創新能力培養的驅動課題，開展有利于培養創新思維和創新能力的實踐活動，是培養大學生創新能力的新途徑。“環境儀器分析”作為基礎學科，與眾多申請項目都有交集，因此，以項目來驅動促進學生對現代分析儀器的主動性理解、掌握和使用，更加有利于培養環境學院大學生的創新能力。對于沒有參與到科研項目的，可鼓勵學生自主選題，思路方案完全由學生提供，經教師把關，進行實驗。目前，我院的專業教學實驗室已全天候對本科生開放，學生只要提出申請，經科研老師和實驗室老師給予安全指導后，學生就可以隨時到實驗室進行創新實驗研究。總之，通過不同層面能力的培養，使不同水平的學生都能得到鍛煉，以項目帶動學生的創新行為，無疑會給學生提供更大的創新條件和空間。

綜上所述，針對環境學院“環境儀器分析”課程性質和學生特點，通過對理論教學和實踐教學的多元化構建，由淺入深，互相補充，緊密配合并貫穿于整個教學的全過程。這樣做不僅加強了學生對現代分析儀器基本原理和典型分析儀器性能特征的理解與掌握，還讓學生了解了該學科發展的前沿動態，更重要的是鍛煉了學生的創新思維與實踐創新能力，符合研究型高校本科人才的培養目標。

參考文獻：

[1]陳皓，李明利，肖乾芬，劉海玲，張華，袁園.大型儀器分析技術在環境類專業本科實驗教學中的實踐與探索[J].實驗技術與管理，2013，（30）10：148-151.

[2]謝紅梅.環境監測分析儀器的發展[J].理論研究苑，2012，（10）：226-227.

Exploration and Study on the Cultivation of Students' Practical Innovation Ability in Undergraduate Teaching of Environmental Instruments

ZHAO Hong-xia

（Dalian University of Technology，Dalian，Liaoning 116024，China）

Abstract：From the teaching of instrument analysis experience，to cultivate practical and creative ability of the graduates as the goal，combined with the actual situation of the professional teaching and research environment，the construction of practical curriculum system innovation of Dalian University of Technology School of environment instrument.

Key words：instrumental analysis；innovative practice；ability training