《儀器分析》教學改革探究

張志強

（衡水學院生命科學學院 河北 衡水 053000）

1 教學大綱

1.1 課程定位。 《儀器分析》是環境生態工程專業的一門必修課。通過本課程的學習，使學生掌握各種儀器分析方法的基本原理、特點、適用范圍和使用方法，以便更好利用各類分析儀器獲得所需要的各種數據和信息，掌握應用儀器進行分析操作的基本技能。

1.2 課程目標。通過學習，要求學生能基本掌握主要儀器分析方法及其原理，并初步具有應用這些方法解決相應問題的能力，為以后的專業實驗、畢業實習及畢業論文等教學環節奠定基礎。

1.3 學時分配。 《儀器分析》理論課程共計32學時。其中，引言1學時，氣相色譜分析法7學時，高效液相色譜法5學時，電位分析法4學時，原子吸收光譜法4學時，原子發射光譜分析4學時，紫外吸收光譜法4學時，分子發光分析法3學時。

2 教學過程存在的問題

《儀器分析》是在分析化學的基礎上建立的一門課程，其教學內容包括光學分析法、電學分析法、色譜分析法、質譜分析法以及其他分析方法。與其他課程相比，儀器分析課程講解的是大型、精密儀器的工作原理、內部結構及操作流程，所以涉及到的知識點特別多，導致在教學過程中出現很多問題。

2.1 課時相對較少。近年來，隨著高等教育改革的不斷推進，許多高校對教學學時或者學分進行了限制，在教學課程沒有減少的情況下，只能通過精減各教學課程的學時實現，因此，儀器分析課程的教學課時不斷壓縮，由最初的48學時壓縮到32學時。儀器分析課程的教學內容比較晦澀難懂，在學時減少的情況下，對師生來說是一個巨大的挑戰。

2.2 學生基礎較差。儀器分析是以物質的物理或物理化學性質作為基礎的一類分析方法，它的顯著特征是以儀器作為分析測量的主要手段[1]。由于這類方法依據了物質的物理或物理化學性質，因此，亦曾被稱為物理和物理化學分析法。例如，光譜分析儀器設備的工作原理利用的是物質與電磁輻射相互作用(吸收、發射、散射、反射、折射、衍射、干涉和偏振等)，測量信號都是電磁輻射，許多學生物理或者物理化學基礎知識薄弱，在基礎知識薄弱的情況下，利用物理或者物理化學知識進行儀器設備的講解，對學生來說理解起來比較困難。

2.3 儀器設備昂貴。儀器分析課程講解的主要儀器設備有氣相色譜儀、高效液相色譜儀、pH計、原子吸收分光光度計、紫外分光光度計、熒光分光光度計等。除了pH計的價格相對較低，其它儀器設備的價格基本都在幾萬、幾十萬，特別是一些進口的儀器設備，價格甚至能夠超過百萬元。高昂的價格，使得大批量購買儀器設備成為不可能，設備數量的短缺反過來限制了學生的動手能力，對儀器設備的工作原理、內部結構理解不夠深刻的學生來說，更是雪上加霜。

2.4 學生學習態度不端正。隨著大學的擴招，大學錄取分數線不斷下降，一方面使得更多的學生有了進入高校學習的機會，另一方面許多學習態度不端正的學生也進入了高校。該部分學生進入大學后，感覺許多課程的學習沒有意義，特別是對儀器分析這種知識比較晦澀的課程，更是存在消極的學習態度，認為學習儀器分析課程知識根本沒有用武之地，期末考試只要能突擊學習幾天、作弊或者替考就可以及格。這樣的學生如果達到一定的數量就會反過來帶壞其他學生，使其他學生認為即使不好好學習也能及格。

3 教學改革與反思

針對儀器分析教學過程中存在的各種問題，結合高校的現狀，建議在以下幾個方面進行改革。

3.1 教學方式的改革。儀器分析課程傳統的教學方式是教師利用ppt或者板書對教學內容進行講解，雖然傳統的教學方式是教學的核心手段，但是儀器分析課程涉及到的儀器設備工作原理等內容具有一定的抽象性，如果只依靠傳統的教學手段，學生學習具有一定的困難。為了更好的提高教學效果，在講解理論課程之前，帶領學生參觀儀器設備，并對儀器設備的工作原理、結構、操作流程進行簡單的介紹，讓學生對儀器設備有初步、整體的認識，然后再進行理論知識的講解，學生理解起來會事半功倍。此外，在講解理論知識的過程中，可以利用多媒體動畫、虛擬仿真軟件對相關的原理、結構進行介紹，達到提高教學效果的目的。針對學時相對較少的問題，可以利用微課、SPOC等教學手段進行教學，利用網絡教學平臺及時發布課件、教學視頻和課后作業，開創教學第二課堂。

3.2 優化教學內容。教材是學生系統性學習一門課程的基礎，更是教師進行課程講授的依據。根據環境生態工程專業的特點，結合學生的實際情況，對環境生態工程專業培養方案進行了修改，將儀器分析課程調到大二的下學期。在學習儀器分析課程之前，學生需要系統地學習無機及分析化學、有機化學、生物化學、物理化學等課程，從而使學生具有了相關的物理和物理化學知識的儲備，學習儀器分析時達到水到渠成的目的。在課程內容的選擇上，做到與時俱進，吸收、匯總現代儀器分析的最新技術成果，讓學生及時了解儀器分析發展的前沿，并根據專業建設與社會需求，刪減、重組與儀器設備不配套的內容[2]。因此，儀器分析課程根據專業的要求，對儀器分析教材的內容進行簡化，詳細的講授氣相色譜分析、高效液相色譜法、電位分析法、原子吸收光譜法、原子發射光譜分析、紫外吸收光譜法、分子發光分析法等與專業密切相關的章節。這樣既節約了學時，又能夠滿足專業培養的需求。

3.3 強化仿真軟件的使用。儀器分析課程講解的儀器設備均為為大型、精密、昂貴的儀器設備，在學校資金有限的情況下，大批量的購買是行不通的。在儀器設備臺套數不足的情況下進行實驗，只能通過增加每組的學生人數或者重復課程，達到實驗的基本要求，這在一定程度上降低了教學效果，增加了教師的工作量。近年來，虛擬仿真技術的興起給儀器分析課程帶來了巨大的機會。虛擬仿真技術是借助圖形圖像、動畫和虛擬現實等技術，利用計算機模擬實驗的操作步驟或者對相關儀器設備進行拆解。隨著計算機技術的不斷進步，仿真技術得到快速發展，從而使得模擬的大型儀器設備或者實驗操作在儀器分析課程中的應用越來越廣泛。仿真技術的應用在一定程度上彌補了大型、精密、貴重儀器設備臺套數少的問題，并且學生在學習的過程中能夠更直觀的觀察儀器設備的內部結構，能夠更深刻的學習相關設備的工作原理，更形象的模擬實驗操作流程，更直觀的觀察實驗現象，因此，虛擬仿真技術在儀器分析課程中具有廣闊的應用前景和實用價值，并在一定程度上提高了教學效果[3]。

3.4 多方位立體考核。一門課程的考核應該強調學生對該課程知識的掌握情況、對該課程的理解情況。傳統的考核方式以單純的閉卷考試作為唯一的考核方式，缺乏對學生學習過程、學習態度等方面的考核，不能夠全面的反映學生掌握該課程的實際情況。儀器分析課程的考核應該由常規考核和期末考核兩部分組成，其中常規考核主要考核學生的出勤情況、回答問題情況、課堂學習態度、筆記情況、作業情況等，該部分的成績占最終總成績的30%，期末試卷成績占70%。由于考核不單單以最終試卷成績為唯一指標，所以那些上課不認真、逃課、遲到、作業不認真的同學必然成績較低，甚至不及格，從而迫使學生積極主動的參與到學習中。此外，平時考核還可以包括學生對該課程所學知識的應用情況的考核，只有學生積極主動的把所學知識應用到實際，才能真正的改變學生的學習態度。此外，在考試過程中，監考老師應該強化考場紀律，讓作弊或者替考行為徹底被杜絕，才能促使學生積極主動的學習。

4 結語

儀器分析課程是環境生態工程專業的必修課，學好本課程對環境監測、環境分析等相關課程的學習具有重要意義，只有改變過去的教學方式，優化教學內容，采用虛擬仿真教學手段，多方位的對學生進行考核，才能真正提高教學質量，培養出合格的具有創新精神、動手能力強的應用型專門人才。