大型儀器分析實驗教學若干問題的思考及實踐

秦小煥 桂柳成

【摘要】儀器分析是化學專業學生必修的專業基礎課。儀器分析實驗是儀器分析課程中關鍵內容之一。現行的儀器分析實驗由于資源有限、操作復雜、技術更新快等因素，嚴重影響了對學生分析問題、解決問題等實驗素質的訓練效果。本文通過對分析實驗教學中存在的問題，探討新的教學觀念和教學方法，從而更加有效地對學生進行實驗素質的訓練。

【關鍵詞】儀器分析實驗 ?教學觀念 ?教學方法

【中圖分類號】G64 ?【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）27-0236-02

引言

儀器分析是利用儀器設備直接或間接地表征物質的各種特性（如物理、化學、生理性質等）信息的一種分析方法，是現代創新型人才必備的重要知識之一。因此儀器分析是化學學科的一個重要分支，并被列為化學等專業學生必修的專業基礎課。儀器分析實驗是儀器分析課程的一個重要組成部分，是一門實踐性很強的課程，其教學效果往往直接影響整個儀器分析課程的教學效果。

近些年來，隨著國家及地方政府對高等教育的投入不斷增加，以及社會對創新性和應用型人才要求的不斷提升，許多高校都購置了一批先進的大型貴重精密儀器，相繼搭建了大型儀器共享平臺，曾經作為科研專用的大型儀器設備被逐步應用在實驗教學、課程改革、人才培養等方面，極大地促進了學科建設和科研事業的發展。然而在滿足科研工作需要的同時，如何充分利用這些有限的、寶貴的大型儀器資源來提升本科生的創新和運用能力，是目前高校教學中研討的關鍵問題。基于多年從事大型儀器設備管理和實驗教學的經驗，作者對大型儀器分析實驗教學中存在的問題以及相應改進措施進行探討和總結。期望能夠給同行提供一定的參考，并能讓學生更好的掌握這些大型儀器分析測試技術，切實提高學生的創新和運用綜合能力。 1.大型儀器分析實驗教學的現狀

對于本科生而言，儀器分析實驗課程的主要任務一般是使學生達到理解、掌握和運用各種儀器分析方法的基本原理、測試技術，從而能夠熟悉各類儀器的性能特點并能夠正確操作。該課程的培養目標是通過實驗知識和技能的傳授，切實提高學生的綜合分析問題、解決問題的能力等實驗素質，從而為培養現代創新型人才打下堅實的基礎。針對該主要任務和培養目標，各大高校都增大了大型儀器設備采購的力度。但由于受到價格昂貴、資源有限、操作復雜、技術更新快等多方面因素的制約，一般的大型儀器教學實驗很難為每位學生提供及時、單獨的儀器設備培訓。同時由于大型儀器大多承擔著科研測試任務，更加壓縮了可用于教學的時間。基于此特性，在實際的實驗教學過程中，實驗教學一般均采取分小組、循環實驗的方式予以實施。由于課時和儀器數量的限制，一些學生甚至不能清楚地了解儀器原理、實驗測試過程和結果，也無法人人動手實驗操作。尤其是一些大型精密儀器由于操作繁瑣、價格昂貴等特點，只能由專門的老師負責操作和管理，學生只能是參觀，不能動手。所以在這些儀器分析實驗課程結束后，大部分學生經常一臉茫然，毫無所獲。這樣致使學生無法加深對理論課程知識的理解，同時也無法提高學生學習該課程的興趣，直接影響儀器分析實驗教學的效果。

2.大型儀器分析實驗教學過程中存在的問題

2.1上課學生多，可用的同類儀器設備數量有限

在化學專業教學中，每年都有很多學生要上儀器分析實驗課。然而對各大高校而言，不可能完全按照實驗要求讓每個學生能夠充分動手操作而無限制的配備分析儀器設備，尤其是大型精密儀器。因而在實際的實驗教學過程中，往往是“以看代做”、走馬觀花。

2.2課程設置時，儀器設備種類多，但每類儀器實際獲得的課時安排少

掌握儀器分析實驗操作技術，靠得是多設計、多動手，即需要從儀器構造、實驗原理、步驟設計等多方面綜合、系統地把握。而在教學實踐中，往往是使用的儀器種類很多，導致每類儀器的實驗課時很少。每名學生針對一種儀器只是接觸了其中的 1-2 個固定的實驗內容。因此對儀器的認識也只限于表面感官，根本談不上對實驗操作及儀器原理的真正掌握。

2.3多注重結果，忽視了對儀器分析方法的掌握

目前儀器分析實驗課考核的主要標準是看學生的實驗報告數據是否準確、結果對不對。從而導致有的學生只注重數據和結果，不注重儀器實驗操作過程。往往一節儀器實驗課下來，只對結果有印象，至于獲得數據的具體步驟則敷衍了事，更談不上對于該方法的掌握。這嚴重違背了開設儀器分析實驗課的初衷。

2.4實驗超前，理論滯后

實驗教學的目的一方面是讓學生掌握實驗操作技術; 另一方面是通過實驗驗證所學的理論。而在實際教學中，由于儀器設備數量有限，儀器分析實驗課均采取分小組滾動式進行，導致很多實驗課是在理論課尚未進行的情況下開展的。這一問題既不利于實驗教學工作的開展，也不利于學生對理論知識、實驗原理的理解和掌握。

3.大型儀器分析實驗教學若干思考與實踐

3.1正確引導，切實抓好實驗前的預習工作，提高學生對該門課程設置的認識

首次實驗課我們拿出3學時講授實驗的基本要求，從思想上對學生進行教育，即強調儀器分析實驗對創新型人才科學思維和素養培養的重要性，從而端正其學習態度，使學生對于該課程設置意義有準確的認識。其次，鑒于實驗課和理論課不能同步進行，因此課前預習必不可少。通過預習能夠對實驗內容有一個全面地認識，對一些基礎性的東西有初步的了解，如目的、原理、步驟、所用儀器及操作方法、注意事項等，做到心中有數，避免照方抓藥。對于學生的課前預習情況，在實驗前通過檢查預習報告和提問的方式進行考核。

3.2 優化實驗教學體系，結合學院儀器設備實際編寫實用性教材

儀器分析實驗課程選用的教材非常重要。在實驗課前，學生的預習資料和儀器相關信息主要來自于教材，而教材的合適與否直接決定了預習的效果。由于每個高校的實驗室建設水平的差異，每個學校在具體開設儀器分析實驗項目的時候都是根據本校的實際實驗室條件來確定的，所以各個高校的實際開設實驗項目必定有所差別。因此，需要結合每個學校的儀器設備的種類、型號、講解的側重點等進行精選實驗內容，編寫符合本校實情的、突出專業特色的實驗教材。教材內容除了要符合本校實際情況，還應當適時更新，緊貼科技前沿內容，讓學生在掌握理論知識的同時也能夠了解當前科研熱點，培養學生的創新意識。在實驗教學內容方面增設綜合性實驗和設計性實驗，盡量涉及各種儀器、各種分析方法，注意綜合性、研究性方面的訓練。

3.3 改變教學觀念，改進教學方法，豐富授課模式

為真正讓學生學到知識，并能很好的應用到工作中，實現與社會的無縫對接，教學中運用多種教學方法，比如：討論法，老師講課過程中，學生有沒聽懂的問題可以立即打斷課堂教學，老師答疑，現場討論，直到問題解決了才開始下面的內容;多使用現代信息技術輔助教學，解決由于儀器結構復雜、工作原理抽象、學生難以接受的問題。多媒體色彩逼真的畫面，能夠使學生從多角度直觀、形象、生動地進行實驗觀察，使學生對儀器分析實驗有初步的感性認識。如現代大型分析儀器的結構和基本操作等。另外為吸引學生的注意力，激發學生的學習興趣，在課堂上講解實驗時，緊密結合現實生活中所遇到的一些熱點問題，如食品安全、環境保護等，使學生認識到學有所用，意識到儀器分析不可替代的重要性，從而激發學生的學習興趣和求知欲。

3.4 開放儀器室，積極推動學生參與各科研課題組利用相關的儀器設備開展相應的研究

為了讓學生在掌握基本知識、熟悉儀器基本操作的基礎上，更好地將所學知識應用到實際生活中，可以實行開放大型儀器室。積極推動學生利用相關的儀器設備對其它實驗課上的樣品進行結果分析，或者推動本科生利用相關儀器積極參與各科研課題組的科學研究。在這一過程，可以讓學生首先根據課堂所學知識、找出合適的儀器分析方法、寫出具體步驟，并提交給相關老師。通過老師的指導，學生可以自己找條件進行檢測，并進行結果的分析。通過這種方式，才能達到理論和實際真正結合在一起，做到教學與實踐一體化。使學生真正體會到從準備實驗、直到實驗完成的全部過程。使實驗過程更接近于實際分析工作過程，培養真正符合社會需求的創新型人才。

結語

培養具有創新精神和獨立運用能力的高素質人才，是高等學校教育的首要任務。大型儀器分析實驗課就是能起到培養運用型和創新型人才理論聯系實際和綜合實踐能力等方面的一門課程。因此，努力探索大型儀器分析實驗教學的課程體系、教學內容及教學方法和手段將直接關系到學生實驗綜合能力的培養，也關系到學校高素質人才的培養。目前高校的儀器分析實驗課程在教學中存在的問題具有一定的共性，為了學生的全面發展，必須對實驗教學進行思考和實踐。本文對我們在大型儀器分析實驗課教學過程中所遇到的問題進行了簡單的陳述，并進行了初步的思考與實踐。顯然，實驗教學改革是一項長期而又艱巨的工作，我們還需要不斷努力，不斷的總結和探索，才能給實驗教學添加活力，為學科發展做出應有的貢獻。

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