高?！秲x器分析》課程在環境監測教學改革中的幾點探索

（杭州電子科技大學材料與環境工程學院 浙江·杭州 310018）

0 引言

我國城市現代化發展，環境問題日益凸顯，儀器分析成為了推薦環境監測工作的重要途徑和方法。環境監測是一項專業性較強的工作,所得監測結果為污染治理、環境保護、城市規劃等工作的開展提供了標準依據，使得城市居民生活環境得到了明顯改善,城市經濟也能得以長遠健康的發展。目前，大多數高校將《儀器分析》作為一門專業類選修課，學分設置相對較少，上課時間有限。相關環境類企業或者政府部門對畢業生的儀器分析的相關原理和實際操作能力逐步提高，對環境專業類的《儀器分析》課程進行改革，為社會提供創新能力強、實際應用能力靈活的綜合性人才。

1 當前儀器分析課程在環境類專業教學中存在的問題

1.1 課程時間設置短，學校實驗設備相對不全

《儀器分析》作為一門環境類專業選修課，課程學分設置比較少，且課程涉及相對較多的儀器原理介紹和儀器結構分析，無法滿足理論知識的教學和實驗操作的時間需求。儀器分析是一門綜合性很強的課程，涉及儀器相對較多。高校由于經費、實驗場地、實驗操作人員等條件限制，不能將課本內的所有儀器設備進行近距離觀察和實際操作，這將導致學生對檢測儀器的理論和設計，無法有一個直觀的理解，使得教學效果差。

1.2 課程內容陳舊，知識更新率差

近些年來，檢測儀器的更新不斷迭代，使得儀器設備往大眾化、自動化、高精度等方向發展，特別是計算機的發展和普及，使得儀器往智能化發展，分析數據的可視化?！秲x器分析》作為一門對現代儀器原理、結構設計以及實驗操作等的教學課程，內容繁多，涉及光譜、電學、色譜以及聯用等內容。目前，教學課本所涉及的內容主要涉及了儀器的結構設計，例如紅外風光光度的光柵設計計算、傅里葉變化的計算等，但對于目前計算機的結合、智能化的發展方面介紹相對較少，無法麻竹社會發展的需求。

1.3 教學模式單一，實驗課程少

目前，高校的儀器分析課程安排主要是檢測原理的了解、結構設計的介紹，以及2-4個課時的實際試驗操作?！秲x器分析》需要涉及的知識點非常多，例如電路原理、光學原理、量子力學、化工原理等，有些知識點學生在之前的學習中就有了解，但是存在部分內容的知識點可能是全新的，這對于教師的教學壓力相對較大。此外，儀器分析課程內的涉及實驗內容一般只有1-2個儀器，例如紅外或者高效液相類的測定，無法讓學生實地考察到課程內所涉及的大部分儀器，導致了學生對檢測儀器的學習只是涉及在知識上的了解。

1.4 考核方式籠統，針對性弱

傳統儀器分析課程的考核方式主要以紙質考試為主，涉及的內容以基礎理論、傳統方程式計算，考核內容很難涉及到前沿的檢測技術設計，且這部分的內容教師難以打分。該課程考核方式籠統，針對性弱，無法全面評估學生對該課程的掌握情況。

2 《儀器分析》課程教學改革方法

2.1 轉變教學方式，合理利用網絡等資源

可以轉變教學方式，以及后期的學生成績考核方式。例如讓學生組隊，以團隊的形式設計針對環境類檢測的儀器結構，例如怎么采用金屬傳感器對大氣中的顆粒物進行檢測，可以參考目前市場上成熟的檢測儀器，或者添加團隊具有針對性的、有創新性的想法。或者，讓學生在上課之前通過MOOC、網易公開課等網絡途徑對相關知識的了解。可以合理利用淘寶、拼多多等網絡途徑，例如可以購買便宜的、精度不高的pH計，可讓學生對pH計進行拆裝，對pH計的結構設計有一個非常直觀的了解和認識。

2.2 增加思政類元素，增強學生的時代意識

《儀器分析》作為一門時代性很強的課程，需要增加一些思政類元素，增強學生的時代意識，為我國的社會主義發展做貢獻。在課程內容設計上：（1）在緒論里增加著名化學家們對儀器分析方面做出的突出貢獻及其科學家精神的介紹；（2）在光譜分析法導論中，介紹近40年的在該領域的幾個重要諾貝爾獎，以及他們的發明在社會、環境領域等應用，為近十年的環境可持續發展做出的貢獻，特別是中國沿海水質監測；（3）在電化學課程中，簡介電化學分析法為建設生態文明的貢獻，特別是工業文明之后，電化學分析法如何幫忙人們認識自然、順應自然以及在自然規則允許的條件下開發自然，共同創建資源節約型、環境友好型社會，為走向社會主義生態文明新時代做貢獻。

2.3 運用虛擬仿真開展儀器分析的相關操作

將虛擬仿真技術引入《儀器分析》教學過程，能幫助實現理論和實踐一體化教學的銜接，使得教學內容更加形象生動。儀器操作涉及多種參數變化對實驗結果的影響，通過上機參數設置，使用自動記錄功能，通過采集數據或者曲線繪制，獲得實驗結果分析，能夠使得學生對儀器的操作有直觀、清晰的認知。

仿真技術為智慧型的教學和學習過程提供支撐，實現操作訓練工藝過程系統化和數據處理智能化?；谶h程網絡系統可以實現學生時時處處的便捷學習。仿真技術為實驗教學質量的提高提供了有力保障。同時，能夠解決學院經費少，無法保證課本內所有的儀器均能進行實際操作，并且，能夠解決實驗課時間少等問題。

2.4 多元考核方式，合理分配

采用多元化的考查方式來考核學生對本課程知識體系掌握情況，學生的最終成績可以平時表現、隨堂作業、專題匯報、期末筆試等四部分組成，且可以將平時的分數分配相對高一點，合理分配分數，例如平時表現為占最終成績20%，隨堂作業10%，專題匯報20%，期末筆試為50%。平時表現主要是以學生對現場知識點的理解；隨堂作業可以以課后習題或者論文的形式對當代儀器設計的見解；專題匯報以3-4個人為小組，通過圖書館、數據庫收集文獻進行整理，或者網絡視頻參考等方式，設計小型或者簡單的環境監測儀器，例如空氣指標檢測儀，最終以PPT匯報的形式進行考核；期末筆試以開卷的形式進行答題，以理解類、設計類、比較類的題型為主，需要兼顧題目開放、綜合、應用的特性，著重考察學生運用知識解決實際問題的能力。

學生在掌握基礎知識的基礎上，學會知識運用與伸研，多元考核方式能夠幫助學生跟各家深入了解本課程的知識內容，更能夠觸發學生的創新思維，培養能適應未來社會的創新型人才。

3 結束語

《儀器分析》是環境監測中非常重要的課程，為污染治理、環境保護等方面的人才培養提供了手段，為我國城市經濟也能得以長遠健康的發展提供了有力保障。本課程在教學中重在學生的創新意識和動手能力的培養，創新點有：（1）合理利用網絡等資源，除了網絡課程的教學之外，還可以通過淘寶、拼多多上購買價廉的檢測儀器，讓學生對儀器的結構設計有直觀的了解；（2）增加思政類元素，增強學生的時代意識，讓學生懂得我們需要共同創建資源節約型、環境友好型社會，為走向社會主義生態文明新時代做貢獻；（3）運用虛擬仿真開展儀器分析的相關操作；（4）多元考核方式能夠幫助學生跟各家深入了解本課程的知識內容，更能夠觸發學生的創新思維，培養能適應未來社會的創新型人才。