環境科學與工程專業儀器分析課程教學改革初探

劉靜

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?儀器分析課程是化學、藥學和環境等相關專業學生的必修課程之一，專業培養方向的差異導致其學習的主要內容和重點各不相同。在環境科學與工程專業學生的培養過程中，過去的教學無論在教學大綱、教學內容和教學方法等方面都存在一定的局限性，不利于學生研究、開發和創新能力的培養。因此，對本課程的教學進行改革具有重要的意義。

[關 ? ?鍵 ? 詞] ?儀器分析;教學內容;教學方法;探索

[中圖分類號] ?G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] ?A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號] ?2096-0603（2020）07-0192-02

儀器分析是一門以物質的物理和化學為基礎，應用精密儀器來對物質進行定性、定量和結構分析的一門課程。其課程的內容包含了光分析法、電化學分析法和色譜分析法，涵蓋了約10種主要相關儀器的組成、原理和使用的教學內容。作為環境科學與工程專業學生的一門專業必修課程，在教學過程中學生常反映教學內容過多、原理混淆不清、儀器組成較復雜難懂等現象[1]。作為儀器分析教學的教師，如何讓學生在教學中能充分地掌握儀器的基本組成、原理以及熟練使用是我常常思考的一個問題。因此，本文將以環境科學與工程專業學生的專業方向為基礎，充分考慮在教學中出現的主要問題，針對這些問題提出相應的改革方案，以提高教學質量和學生的學習效果。

一、存在問題

（一）教學內容過于繁雜

儀器分析課程是一門交叉學科，其內容涉及物理化學、有機化學、無機化學等多個學科的內容。不僅如此，各個章節之間相對較獨立，沒有邏輯上的連接。此外，每一種大型儀器都包括多種結構原件，其適用范圍、預處理方法、檢測原理等。因此，常常導致學生難以理解、內容混淆。

（二）教學方法過于陳舊

在教學過程中，該課程相應的理論教學課時量較少，但需要讓學生全面掌握6～8個常用精密儀器的結構組成、檢測原理、使用方法等。由于講授內容多、任務重，教師往往馬不停蹄地趕教學進度而忽視了學生對課程的學習，從而導致學生對教學內容常常理解不深刻、內容不熟悉、原理混淆，最終在實踐的應用中不知如何選擇儀器設備[2]。當前常用的教學方法是，教師口若懸河地講授，學生無精打采地被動接受，學生和教師之間缺乏互動，課堂氛圍較沉悶，學生在課堂中的參與度和積極性較差，這不利于學生集中精力學習。

（三）對儀器原理和使用方法不清楚，導致實踐中不能選擇正確的檢測儀器

學習目的是為了在今后的實踐中能學以致用。在儀器分析的教學中，由于學生對儀器原理理解較淺顯，對儀器的使用也不夠熟練，常導致在實踐過程中不知該如何設計實驗，如何使用儀器以達到檢測的目的。

二、教學改革方法

（一）有針對性地選擇教學內容

不同專業的培養方案中，對學生的培養方向略有差異，對基礎課程的要求也不盡相同，因此不能一味地按照相同的教學大綱設計教學內容。在教學內容的設計中，需要一方面對專業的學習有所幫助，另一方面需要對后繼專業課程有益。如環境科學與工程專業，對學生的培養主要將該課程應用到環境監測中。在環境監測的過程，主要針對大氣、土壤和水體中各種潛在的污染物質進行含量和結構的鑒定。但環境中大氣、土壤和水體中的成分自身的組成較復雜，因此，首先，涉及需要將待測樣品制備成需要檢測的液體或者固體的狀態;其次，需要從復雜的組分中，分離出所需檢測的樣本;再次，需要鑒定出待測樣本中各組成成分;最后，進一步確認其結構。整個過程常常用到原子吸收光譜、原子發射光譜、紅外光譜、紫外-可見光光譜、高效液相色譜、氣相色譜、色譜-質譜聯用等儀器。因此，可以在教學過程中重點講述上述章節的內容，而弱化如庫倫儀和極譜分析儀等的講授。在課堂中，對常用儀器的原理、組成和使用要重點、反復地講。

通過有限的教學課時，高效地完成教學內容并提高學生的學習效率是教學改革的重要內容之一，因此，注重網絡課程的建設意義重大。通過上述內容的描述，有針對性地選擇重點的教學章節是必不可少的，但是部分學生可能對其他的內容也興趣濃厚，所以通過網絡課程的建設，一方面可以補充課堂上涉及較少的內容，另一方面也可以彌補學生在課堂理解不透徹的內容，使得整個教學得以完善。

不僅如此，在教學過程中，教師可以對同種儀器不同的型號進行簡要的介紹。當前的儀器設備，更新速度快，每一種儀器都有多種不同的型號，教師可以在教學過程中，將相關的儀器以課后作業的形式布置給學生，學生通過自我學習了解不同型號同種儀器差別的點，如原理、檢測器、樣品預處理等，以及在應用過程中可能存在的局限性進行分析講解，以期讓學生熟練掌握儀器的原理和功能，便于在以后的工作中能得心應手使用不同型號的同種儀器。

（二）有針對性地選擇教學方法

在過去的課堂上，是以教師為主體的教學，學生作為聽眾，被動地接受知識[3]。該方法只是死板地將知識輸出給學生，學生是否有效地掌握知識尚不可知，對知識的掌握也不夠全面、不夠完整。因此，針對這些問題，可以采取以下的教學方式進行改善。

1.參與式教學方式

讓學生通過講授PPT的方式參與到教學中，如可將學生分為每組4～5人，教師給定教學的其中章節，讓學生自行查閱資料，預習課本內容，認真準備PPT內容，最后在課堂上進行講解。該過程學生做到了提前預習，深入了解，再脫稿講解，這個方法，一方面可以讓學生主動地預習課本，查閱資料理解難點;另一方面教師可以通過學生的講解補充其中存在的知識漏洞，有效地提高了教學質量，加強學生對課程的學習。

2.加強網絡資源在教學中的應用

在儀器分析課程的教學中，各種儀器組成復雜，簡單的講解難以讓學生對抽象的儀器有所了解，因此通過網絡視頻或者網絡動圖對所講解的儀器進行內部分解和儀器運行的分解，視覺上的沖擊可以極大地提高學生學習的積極性，并提高他們對儀器組成的直觀了解。

3.在課堂上設置討論環節

隨著社會的發展，網絡信息傳播迅速，因此可以在課堂上將學生從新聞中看到的環境熱點問題引入課堂中進行討論。如教師給出熱點問題，并表明其中存在的問題，將學生分為多個小組后，通過多方討論的方式讓學生應用儀器分析的知識，對問題提出解決的方案以及分析可能存在的問題。該方法，不僅可以改善課堂的氛圍，提高學生對課堂的參與度，還可以使得學生有效地利用已學習的知識解決當前的環境問題，以便達到學以致用。

4.增加課前提問

當前的學生認為大學課程的學習都是為了應付考試，而忽略了其適用性，所以課堂的參與度不夠，也不關心課堂講述的內容。可以在課前增加提問的環節，并將成績納入成績考核的范疇，以此來要求學生參與到學習中。課前提問，不僅達到了對上次課程的簡單復習以及承接本次課程的目的，且達到課前讓學生集中精力的效果。

5.增加實例的講解

單純的理論內容的講解往往讓學生在課堂上昏昏欲睡，因此，可以在課堂上增加實例的分析。如可以增加環境中重大的污染事故，然后對事故的原因和檢測分析過程進行抽絲剝繭的講授，可以有效地讓學生學習到如何對環境的污染源進行分析，從而增加學生學習的積極性和興趣。

（三）注重學生動手能力和獨立思維的培養

學習的目的是為了今后的工作或科研服務。學生動手能力和獨立思維的培養，在儀器分析課程中主要體現在能獨立地完成相關的實驗設計，并順利完成相關的實驗內容。過去的教學，僅僅是“填鴨式”地完成課程內容而忽視了學生學習后獨立思考能力的培養。雖然也設計了相應的實驗用于對理論知識的鞏固和學習，但實驗課程的開設僅僅是讓學生通過一些重復性實驗照葫蘆畫瓢地熟悉儀器的簡單操作即完成了本門課程的教學。此種教學學生從中收效甚微，學生得到的知識較片面，學生難以全面地熟練掌握，不能達到真正的學以致用。針對上述情況，可以采取以下方式。

1.布置設計性的課后作業

理論知識的掌握是為實踐服務的，因此只有通過對實驗內容的設計才能體現出學生對理論課程熟練掌握的程度。因此，在教學中，應該注重對學生實踐能力的培養。課后作業的布置中，教師可以就當前的環境問題，如空氣顆粒物、水污染等，讓學生通過已學習的儀器分析的知識，對這些待測樣本中的物質進行分析鑒定，來鞏固他們所學的理論知識。

2.驗證性實驗和設計性實驗相結合

即教師提前給出題目，學生通過課后查閱文獻等自行設計實驗。該過程可以鍛煉學生的自我思考能力，通過學到的知識，將其應用到實驗設計中來，該過程不僅較全面地考驗學生的自我學習能力，同時達到對已有知識的鞏固作用。

儀器分析是一門多學科交叉的課程，不同專業學生在基礎學科的學習中對知識掌握程度和要求不同，不同專業對儀器使用的目的也不盡相同，因此需要因地制宜地制訂合時宜的、高效的、有針對性的教學內容和教學方法。作為儀器分析課程的教師，只有對教學的內容進行有目的的講解，并改善陳舊的教學方法，并著重培養學生獨立思考的能力，才能有效地提高學生在學習中的積極性和主動性，學生才能全面地掌握本門專業基礎課，從而學以致用。

參考文獻：

[1]趙東宇.儀器分析課程教學方法的創新與實踐[J].高教學刊，2017（4）：64-65.

[2]孟娜，郭莉.儀器分析教學改革：評《儀器分析》[J].高教發展與評估，2018，34（6）：123.

[3]徐守芳，陸宏志.以問題為導向 以學生為主體的儀器分析教學改革[J].實驗室科學，2015，18（5）：112-114，118.

◎編輯 原琳娜