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如何提高儀器分析化學(xué)實(shí)驗教學(xué)效果
在教學(xué)改革的推進(jìn)過(guò)程中,實(shí)驗教學(xué)對于化學(xué)人才培養的重要性逐漸顯現出來(lái).實(shí)驗數據的分析和處理與分析儀器密切相關(guān),指導學(xué)生如何正確、規范的使用分析儀器是儀器分析化學(xué)實(shí)驗課程開(kāi)設的意義所在.下面是小編搜集整理的相關(guān)內容的論文，歡迎大家閱讀參考。
摘要:在教學(xué)改革的推進(jìn)過(guò)程中，實(shí)驗教學(xué)對于化學(xué)人才培養的重要性逐漸顯現出來(lái)。實(shí)驗數據的分析和處理與分析儀器密切相關(guān)，指導學(xué)生如何正確、規范的使用分析儀器是儀器分析化學(xué)實(shí)驗課程開(kāi)設的意義所在。然而，通過(guò)任課教師的反饋和部分學(xué)生在研究生階段的實(shí)驗表現，該課程的教學(xué)效果并不理想。本文對現行的儀器分析實(shí)驗教學(xué)中的一些弊病進(jìn)行簡(jiǎn)要剖析，從而思考如何對教學(xué)模式和教學(xué)方法進(jìn)行相應的改變，以期提升實(shí)驗教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞:儀器分析化學(xué);實(shí)驗教學(xué);教學(xué)方法;教學(xué)改革
引言：
1.實(shí)驗教學(xué)在本科教育階段是極其重要的，它不僅對于學(xué)生觀(guān)察能力和動(dòng)手能力有極大程度的提高，并且有助于培養學(xué)生的創(chuàng )新意識和理論聯(lián)系實(shí)際的能力，讓他們學(xué)為所用，用為所學(xué)，滿(mǎn)足社會(huì )對人才的需要［1］�；瘜W(xué)作為一門(mén)以實(shí)驗為基礎的基礎學(xué)科，實(shí)驗教學(xué)在其中發(fā)揮至關(guān)重要的作用，在實(shí)驗過(guò)程中，學(xué)生需要獨立分析思考，獨立解決問(wèn)題，這有助于他們協(xié)作精神、探索精神和求是精神的培養，對他們科研精神的塑造發(fā)揮著(zhù)不可或缺的意義。儀器分析在當今國民生產(chǎn)中，如航空航天、材料科學(xué)、食品衛生和環(huán)境保護中，發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越重要的作用［2］。
2.而儀器分析實(shí)驗是化學(xué)專(zhuān)業(yè)教學(xué)的主要課程之一，恰好可以從教學(xué)環(huán)節滿(mǎn)足這方面的現實(shí)需求。該課程主要包括光化學(xué)分析、光譜分析、色譜分析、電化學(xué)分析等，主要目的是使學(xué)生們了解具體儀器的構造、工作原理、使用方法及操作技術(shù)，還需要他們掌握建立、篩選分析條件，學(xué)會(huì )處理實(shí)驗數據、識別譜圖，培養他們嚴謹的科學(xué)態(tài)度，嚴密的科學(xué)思維，為日后的科研、工作奠定良好的基礎。但是，現階段的國內高等教育實(shí)驗現狀不盡人意，實(shí)驗教學(xué)儀器陳舊，實(shí)驗設計環(huán)節創(chuàng )新性不足，實(shí)驗訓練操作薄弱等問(wèn)題。因此進(jìn)行相關(guān)的研究，以改善實(shí)驗環(huán)境，提高實(shí)驗教學(xué)效果就尤為重要［3］。
1儀器分析實(shí)驗中遇到的問(wèn)題
1.1分析儀器對儀器分析實(shí)驗的制約
(1)儀器設備數量對實(shí)驗教學(xué)的影響。由于各個(gè)學(xué)校投入到采購分析測試儀器的經(jīng)費有限，其一些國外進(jìn)口的大型精密儀器價(jià)格比較昂貴，所以一般采購數量比較少，很難保障一組學(xué)生一臺儀器。而學(xué)生受到實(shí)驗室場(chǎng)地、儀器數量的限制，甚至很難保障一組學(xué)生一臺儀器，而且往往每個(gè)實(shí)驗小組的人數較多，從而導致學(xué)生動(dòng)手機會(huì )較少。而且往往儀器操作參數過(guò)多，學(xué)生難以獨立操控，實(shí)驗流程過(guò)于冗長(cháng)，過(guò)于程序化，很難直接操作，操控感差。
(2)實(shí)驗儀器設備陳舊。目前，分析儀器設備的更新速度非�？�。當學(xué)生走上工作崗位會(huì )發(fā)現，實(shí)際工作中所用的分析儀器與學(xué)校實(shí)驗課上所用的儀器在操作層面，在程式步驟等多方面都有很大差別。這一方面因為各個(gè)院校所擁有的儀器設備比較老舊跟不上信息時(shí)代的發(fā)展，另一方面各個(gè)學(xué)校所購買(mǎi)的儀器設備型號參差不齊，很難針對實(shí)際進(jìn)行教學(xué)，這就導致學(xué)生對儀器分析實(shí)驗失去了興趣，應付了事。這將大大影響儀器分析實(shí)驗教學(xué)的效果。
(3)同時(shí)，教學(xué)中涉及理論問(wèn)題多，但對于相應的實(shí)驗現象缺乏感官上的體驗，相對乏味;而實(shí)驗數據雖然信息量大，內容豐富，但是缺少直接性［4］。學(xué)生在完成實(shí)驗之后，對于儀器的掌握并不能達到預想的程度，設計實(shí)驗的目的并沒(méi)有達到，對于學(xué)生的實(shí)驗能力沒(méi)有幫助。其次，學(xué)生對于儀器分析實(shí)驗室的認識不足，設定較高，沒(méi)有認識到即便是自動(dòng)化程度高的儀器，學(xué)習和使用起來(lái)也是一件枯燥無(wú)聊的事情。所以在儀器分析實(shí)驗的學(xué)習和操作過(guò)程中，學(xué)生較多時(shí)候處于一種糾結和矛盾的狀態(tài)，無(wú)法平衡對知識的渴望和對儀器學(xué)習的枯燥的二者的平衡。
1.2實(shí)驗教學(xué)方面的問(wèn)題
(1)實(shí)驗課程難同步開(kāi)設。高校實(shí)驗課程多數時(shí)候不能同時(shí)與理論課程安排在一起，僅僅依靠理論教學(xué)，并不能使得學(xué)生對于復雜的儀器和抽象的原理有深刻的理解，這使得學(xué)生在實(shí)驗課程中仍是應試操作，并不能到達試驗設置的教學(xué)目的。一些驗證性實(shí)驗由于缺乏一定的綜合性和設計性，使得學(xué)生不能將實(shí)驗內容與理論內容建立有效的聯(lián)系，背離教學(xué)初衷，難以對學(xué)生創(chuàng )造性思維的啟發(fā)，不利于對他們創(chuàng )新能力的培養。
(2)實(shí)驗教學(xué)方法不夠靈活。通常的儀器分析實(shí)驗所涉及的實(shí)驗內容多數是為了驗證一些機理，雖然整體的實(shí)驗體系是完整而成熟的，但是同時(shí)存在的問(wèn)題是實(shí)驗內容缺乏新意，無(wú)法與最新的技術(shù)形成有效的聯(lián)系。學(xué)生對于一些昂貴的大型分析測試儀器的使用僅僅是在儀器平穩運行時(shí)候對于實(shí)驗步驟機械地重復，這不僅銷(xiāo)蝕了學(xué)生對實(shí)驗的熱情，更無(wú)法使他們掌握如何處理實(shí)驗過(guò)程中的突發(fā)狀況，無(wú)法使他們的實(shí)驗技能得到切實(shí)的提高［5］。
(3)多人同組的灌輸式教學(xué)。目前，多數高校開(kāi)設儀器分析實(shí)驗采用多個(gè)實(shí)驗分組同時(shí)進(jìn)行的方式，每組一般4人左右共用一臺儀器，檢測數據共享。這樣就會(huì )出現一些同學(xué)不重視實(shí)驗課程的學(xué)習，應付了事。而且教學(xué)過(guò)程中涉及理論問(wèn)題多，上課時(shí)間相對集中，龐雜而分散的知識點(diǎn)需要短時(shí)間內讓學(xué)生掌握，實(shí)驗教師往往是能采用灌輸式教學(xué)，師生之間缺乏互動(dòng)，無(wú)法實(shí)現實(shí)驗設計的初衷。
2儀器分析實(shí)驗教學(xué)的改進(jìn)措施
2.1從解決設備的基礎問(wèn)題入手
我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展推動(dòng)了教育事業(yè)的快速進(jìn)步，更是對科教儀器行業(yè)產(chǎn)生了巨大的助力作用。近年來(lái)，我國科教儀器制造業(yè)發(fā)展迅速，其中部分領(lǐng)軍企業(yè)已可以同國外同行一爭高下。一些有特色的國產(chǎn)儀器，例如國產(chǎn)原子熒光技術(shù)產(chǎn)品、氣相色譜儀、原子吸收光譜儀、紫外分光光度產(chǎn)品和熒光光譜儀等儀器設備已達到國際先進(jìn)水準，有希望進(jìn)入國際市場(chǎng)。而這些分析儀器的價(jià)格遠低于國外的同類(lèi)產(chǎn)品，對于高校來(lái)說(shuō)具有極強的價(jià)格優(yōu)勢。高校完全可以和國內的分析儀器公司進(jìn)行合作共建分析儀器平臺，設計生產(chǎn)實(shí)驗教學(xué)中有針對性的儀器設備，解決現實(shí)條件下設備老舊和數量缺乏問(wèn)題。而儀器公司也可以及時(shí)得到高校作為用戶(hù)單位的反饋建議，改進(jìn)生產(chǎn)，適應市場(chǎng)，這對雙方是互惠互利，合作共贏(yíng)的。
2.2建立行之有效的實(shí)驗課程體系
(1)堅持“拓展知識，訓練技能，積極創(chuàng )新，鍛煉作風(fēng)”的實(shí)驗課程教育理念，合理安排實(shí)驗順序，使實(shí)驗課教學(xué)與理論課教學(xué)合理銜接。教學(xué)中實(shí)驗課與理論課脫節是教學(xué)效果不高的一個(gè)原因。學(xué)生在理論課堂進(jìn)行的相關(guān)學(xué)習無(wú)法在實(shí)踐中得到應用，而當實(shí)驗課進(jìn)行時(shí)，理論教學(xué)已經(jīng)進(jìn)入不同的層次，這樣學(xué)生就很難講理論與實(shí)踐融合，也不能達到實(shí)驗教學(xué)的目的。
(2)精心設計實(shí)驗項目，重點(diǎn)抓好學(xué)生的“三基”訓練，建立分層次的實(shí)驗教學(xué)內容體系。教學(xué)中要注意綜合實(shí)驗技能與綜合分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力的結合，需要在實(shí)驗項目的設計上進(jìn)行更為細致和深入的考量，既要培養動(dòng)手能力和實(shí)踐能力，又要建構科學(xué)思維和創(chuàng )新意識，真正做到提升學(xué)生的科學(xué)品格和學(xué)術(shù)素養。
(3)重視實(shí)驗教學(xué)環(huán)節層次的架構。為解決實(shí)驗進(jìn)度與理論課程進(jìn)度不同步的矛盾，可以指導學(xué)生先進(jìn)行相關(guān)的預習，然后進(jìn)行互動(dòng)問(wèn)答式的現場(chǎng)教學(xué)。然后，學(xué)生可以分解操作步驟模擬練習，教師再進(jìn)行有針對性的指導，現場(chǎng)操作后要及時(shí)點(diǎn)評，對于難點(diǎn)和重點(diǎn)深度解讀，這樣才能達到理論和實(shí)踐的真正的結合。
2.3采用有效的教學(xué)方式，為學(xué)生創(chuàng )造一個(gè)良好的探索與實(shí)踐的環(huán)節
在組織實(shí)驗教學(xué)內容時(shí)，可以制定形成循序漸進(jìn)的實(shí)驗教學(xué)新體系。實(shí)驗安排按照基礎實(shí)驗、綜合實(shí)驗、設計實(shí)驗三個(gè)層次，每一個(gè)實(shí)驗都按照由簡(jiǎn)單到復雜、由基礎到綜合的次序開(kāi)展，特別重視實(shí)驗教學(xué)的教學(xué)方法。
(1)實(shí)驗教學(xué)手段的多樣性。將多媒體教學(xué)等現代教學(xué)手段融入于日常教學(xué)過(guò)程中。在實(shí)驗前播放多媒體課件，使學(xué)生對于實(shí)驗過(guò)程和儀器結構有較明確的認識。另外可以讓學(xué)生在預習的基礎上提交一份預習報告，設計實(shí)驗的步驟，然后在具體操作中進(jìn)行實(shí)踐和檢驗。
(2)結合多媒體進(jìn)行教學(xué)。分析儀器是學(xué)科交叉的產(chǎn)物，僅通過(guò)傳統的實(shí)驗教學(xué)手段難以使學(xué)生對儀器的結構以及工作原理了解掌握，一些如儀器分析中電極的內部結構、原子吸收分光光度計預混合型燃燒器的組成等問(wèn)題較為抽象，學(xué)生難以老師單純地口述對她們有所了解。所以，利用多媒體課件展示儀器的全貌和結構圖，使學(xué)生在實(shí)驗前充分認識儀器的結構和性能。如光譜分光系統中的分光過(guò)程，色譜的工作過(guò)程等，采用形象的動(dòng)畫(huà)演示，更易為學(xué)生理解和接受。
(3)為學(xué)生提供自主學(xué)習、合作學(xué)習和研究性學(xué)習的良好環(huán)境，建立符合學(xué)生認識規律的實(shí)驗教學(xué)方法和科學(xué)評價(jià)方法，使學(xué)生知識、能力和素質(zhì)協(xié)調發(fā)展。為學(xué)生的個(gè)性發(fā)展創(chuàng )造條件，提高學(xué)生獨立科學(xué)研究的能力。而且實(shí)驗室開(kāi)放，不同層次、不同學(xué)科、不同年級的學(xué)生就都可以相互交流，形成良性互動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，更好的促進(jìn)實(shí)驗教學(xué)。
(4)加強對實(shí)驗教學(xué)的考核設計。首先，注重規范實(shí)驗操作�；静僮鞯恼_與否，是否規范化，是完成實(shí)驗教學(xué)的重要條件，必須在考核中有所體現。如實(shí)驗操作規范配置溶液，玻璃儀器的使用，儀器操作的規范都應該在成績(jì)評定中有所體現。當然我們要在每一次實(shí)驗過(guò)程中，對一些儀器操作和實(shí)驗步驟進(jìn)行講解和示范，指出各種操作過(guò)程中的注意事項，然后考察學(xué)生的實(shí)驗操作。其次，要求學(xué)生寫(xiě)預習報告，處理實(shí)驗數據和撰寫(xiě)實(shí)驗報告，并一定要對這兩個(gè)環(huán)節進(jìn)行規范。這樣可以督促或強迫學(xué)生完成實(shí)驗教學(xué)的各個(gè)步驟，并切實(shí)的從實(shí)踐中考核學(xué)生的學(xué)習水平和教學(xué)效果。
3結語(yǔ)
開(kāi)設儀器分析基礎實(shí)驗課程就是為了培養基礎扎實(shí)、動(dòng)手能力強、勇于探索的創(chuàng )新型人才。學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習和實(shí)踐，能夠牢固地掌握儀器分析實(shí)驗的基本原理、基本知識、基本技能，通過(guò)實(shí)驗操作能完成實(shí)際儀器檢測中的各個(gè)步驟，這樣就真正實(shí)現了實(shí)驗教學(xué)的目標和效果。當然，這需要學(xué)校、老師和學(xué)生三方在教學(xué)環(huán)節的設計、基礎實(shí)驗的配備、教學(xué)方法的改進(jìn)等多方面共同探索，不斷完善，以達到創(chuàng )新意識和動(dòng)手能力的培養和實(shí)現。
參考文獻
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