化學與化工類專業儀器分析實驗教學改革的探索

劉麗來+丁慧賢+劉翀+宋微娜+董永利

摘要：現代儀器分析技術是化學化工類專業本科畢業生必須掌握的基本技能，而儀器分析實驗教學對學生專業技能的提升和工程實踐能力的培養至關重要。本文針對化學化工類專業特點，總結了化學化工類專業在儀器分析實踐教學環節存在的問題，在實踐教學內容設置、教學方法、教學手段及考核方式等方面進行探索與改革。實踐證明，改革讓學生的學習積極性和主動性有了明顯提高，實踐創新能力明顯增強，實踐教學效果更為顯著。

關鍵詞：現代儀器分析；實驗教學；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）51-0095-02

隨著現代科學技術的不斷進步，現代儀器分析技術已經成為化工產品研制和開發、產品質量評價的重要手段，是化學專業及化工專業本科畢業生必須掌握的基本技能。現代儀器分析技術對學生專業技能的提升和工程實踐能力的培養至關重要。儀器分析實驗具有更強的實用性。儀器分析實驗課的開設，不僅能讓學生進一步了解儀器的基本原理和構造，還能夠在有限的學時里掌握儀器的基本操作及其注意事項。本文針對我校化工專業特點，結合化工專業在儀器分析實踐教學環節中存在的一些問題，在實踐教學內容設置、教學方法、教學手段及成績考核等方面進行探索與改革，以期達到更佳的實踐教學效果，培養學生的實踐創新能力，達到因材施教的目的。

一、儀器分析實驗教學的特點及存在問題

儀器分析實驗是儀器分析課程的重要組成部分。目前，儀器分析實驗教學具有以下特點：（1）儀器分析方法的原理比較抽象，涉及化學、物理學及電子學等方面知識，知識點分散，交叉性強，學生學習比較枯燥，實驗技術難于掌握。（2）實驗教學儀器數量少，每組學生人數多，不能確保學生都能自己動手實驗，參與度不高。（3）課程內容陳舊，實驗教學內容側重實驗步驟、儀器操作及軟件操作等技能，綜合性實驗設計和創新性實驗設計環節相對薄弱，學生分析問題和解決問題的綜合能力有待提高。（4）實驗成績考核方式單一，過于強調分析測試結果的準確性及實驗報告書寫的規范性，而報告的真實性難于辨別，不能反映學生的實際動手能力和知識的掌握程度。

二、化學化工專業儀器分析實驗教學的改革措施

1.舉辦大型儀器設備培訓班，實行組長負責制，提高學生學習積極性。由于實驗儀器設備少，上課學生人數較多，不能保證良好的教學效果，因此在儀器分析實驗教學環節中，我們采取了小組授課方式，4—5名學生一組，確保每名學生都能動手實驗，解決實驗教學儀器數量少、每組學生人數多、學生實驗參與度不高的問題。同時，為減輕教師重復授課的教學負擔，增強學生融入課堂的積極性，開展組長負責制的小組授課模式。定期選擇專業基礎知識扎實和實驗動手能力強的學生，參加學院組織的大型分析儀器設備技能培訓班，對培訓班的學生進行儀器設備原理、操作及應用等的系統培訓，經理論考核及上機考核合格后頒發合格證書。獲得培訓合格證書的學生在儀器分析實驗課上可以擔任小組組長，授課前授課教師進一步對所有組長進行擬定實驗內容的講授和實驗操作培訓。

2.依托科研課題和專業特色，擴展實驗內容，增強實驗內容的綜合性。傳統的實驗內容往往以驗證性實驗為主，不利于發揮學生的主觀能動性、自主學習的積極性及學生的創造性，因此我院以現有儀器設備為基礎，結合應用化學和化學工程的專業特點，依托負責儀器及實驗講授專職任課教師的科研項目，對實驗內容進行調整和補充。教師在選擇實驗內容時，一方面從化學化工領域的實際檢測需求出發，另一方面從服務科研項目的新技術出發，注重儀器的實際應用和學生綜合能力素質的培養。依托科研課題及專業現場實際需要，開設氣相色譜內標法分析樣品中苯酚含量的實驗、紫外-可見光譜法測定廢水中羅丹明B含量的實驗、石墨烯及其復合物的紅外光譜檢測及譜圖解析實驗、油頁巖樣品的高效液相色譜分析、原子吸收光譜法測定煤泥水中重金屬含量等實驗項目。實驗過程設計不僅包含具體的實驗儀器操作，也包括樣品的前處理和最終的數據處理和解析。實驗內容的擴展和修訂，大大增強了實驗內容的綜合性，進而提高了學生分析問題和解決問題的能力。

3.建立仿真教學基地，開展模擬仿真實驗教學，提高學生學習的扎實性。由于儀器分析方法原理比較抽象，涉及化學、物理學及電子學等方面的知識，知識點分散，交叉性強，學生學習比較枯燥，實驗技術難于掌握，因此學院建立了大型分析儀器設備仿真教學基地，由專職教師進行管理和指導教學。學生可以在教師的指導下，通過模擬仿真實驗加深對儀器設備檢測原理、分析方法、操作手冊、檢測范圍、應用領域、實驗設計等知識的學習和理解。學生按照實驗教材進行預習，能夠比較容易地理解實驗目的、實驗原理、實驗試劑等內容，但是學生對儀器結構構造及其操作方法的學習深度不夠，對儀器分析技術及其應用的學習不夠全面，而且學生預習的方式方法枯燥，也會影響學生的學習積極性。教師借助模擬仿真實驗教學平臺，將實驗講義、儀器設備操作規程、儀器操作視頻、實驗演示視頻及相關多媒體課件等上傳到模擬仿真機房的系統中，通過這些內容的自主學習和模擬仿真實驗的操作，系統自動對學生的預習效果進行評價。現代儀器分析實驗課程中的部分儀器屬于大型精密儀器，價格昂貴，日常維護維修麻煩，在實驗過程中容易出現由于學生操作不當而導致的儀器設備損壞等問題。通過多媒體技術進行模擬仿真實驗教學的預習，學生能夠通過圖片、視頻等方式提前了解儀器的內部構造，通過模擬實驗內容學習，能夠有效減少實驗課堂上由于實驗步驟及儀器的錯誤操作導致的實驗失敗，避免儀器設備損壞現象的發生。實踐證明，模擬仿真實驗教學的開展，使學生的預習效果更好，對知識的掌握更加扎實，減少現場實驗過程中出現的各種問題。

4.完善考核制度體系，對學生進行全面考評，提高學生學習的自主性。改革后的實驗成績包括模擬仿真實驗預習成績、創新實驗設計成績、出勤及課堂表現的實驗過程成績、實驗報告及課程總結等部分。其中，模擬仿真實驗預習成績主要考核學生在模擬仿真實驗平臺上查閱資料、自學內容及上機模擬仿真實驗的情況，占總成績的10%；創新實驗設計成績重點考核學生對實驗原理、分析方法的理解及應用情況的了解，考核小組在擬定實驗內容的基礎上進行創新實驗設計的能力，實驗方案的科學性、可行性及運用實驗原理和分析方法的能力，占總成績的20%；出勤及課堂表現主要考核學生在實驗過程中的基本操作能力、解決實際問題的能力，占總成績的20%；實驗報告成績主要考核實驗原始數據的記錄、實驗數據處理及分析、書寫的規范性及思考題的討論，占總成績的40%；實驗課程總結主要以小論文的形式體現，重點考查學生學習的收獲和心得體會，以及學生對現代儀器分析技術在化學及化工專業技術領域中應用的認知程度，占總成績的10%。總之，通過成績考核方式的改革，能夠對學生的學習情況進行全面的考評，激勵他們認真對待學習的每一個環節，徹底解決實驗成績考核方式單一、學生報告真實性難于辨別、不能真實反映學生實際動手能力和知識掌握程度的問題。

隨著儀器設備的日新月異和檢測技術、檢測方法的不斷進步，儀器分析實驗教學改革對化學及化工類專業學生能力素質的培養至關重要。實踐教學內容設置、教學方法、教學手段及考核方式等的改革，能夠促進學生的學習積極性、主動性和創造性。只有在教學實踐中不斷創新和改革，才能夯實學生的理論基礎，提升專業技能，激發創新思維，培養出專業特色突出的創新型高素質人才。只有靈活運用現有的教育教學資源，根據學生專業合理安排實驗教學內容，不斷完善實驗教學方式方法，才能更好地培養實踐能力強的綜合性人才。

參考文獻：

[1]孫素莉，趙文英，范志先.化工等專業本科儀器分析實驗教學改革[J].實驗科學與技術，2015，13（1）.

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Exploration of Reform for Instrumental Analysis Experiment Teaching of Chemistry and Chemical Engineering Specialty

LIU Li-lai，DING Hui-xian，LIU Chong，SONG Wei-na，DONG Yong-li

（College of Environmental and Chemical Engineering，Heilongjiang University of Science and Technology，Harbin，Heilongjiang 150022，China）

Abstract：The modern instrumental analysis technology is a basic skill for the chemistry and chemical engineering specialty students. And the instrumental analysis experiment teaching is very important for the professional skills upgrading and cultivation of engineering practice ability of students. In this paper，some problems of instrumental analysis practice teaching are summarized according to the characteristics of chemistry and chemical engineering specialty. Some explorations and reforms have been carried out in the practice teaching content，teaching methods，teaching means and examination methods. The results show that learning enthusiasm，initiative，practice innovation ability of students are obviously improved. The effect of practice teaching is strengthened，and the goal of the students according to their aptitudes is achieved.

Key words：modern instrumental analysis；experimental teaching；teaching reform