儀器分析實(shí)驗課程改進(jìn)與實(shí)踐
作者：陳其鋒 馬祥英 許海棠摘 要：儀器分析實(shí)驗是儀器分析課程中非常重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節，有其突出的特點(diǎn)。如何提高儀器分析實(shí)驗教學(xué)效果，對學(xué)生學(xué)好儀器分析至關(guān)重要。本文主要從儀器分析實(shí)驗課程的基本問(wèn)題及在教學(xué)中存在的問(wèn)題著(zhù)手，對現有的儀器分析實(shí)驗課程進(jìn)行改進(jìn)與實(shí)踐。
關(guān)鍵詞：儀器分析；改進(jìn)；實(shí)踐
本文主要是在原有的儀器分析實(shí)驗實(shí)驗基礎上，從儀器分析實(shí)驗課程的基本問(wèn)題及在教學(xué)中存在的問(wèn)題著(zhù)手，對現有的儀器分析實(shí)驗課程進(jìn)行改進(jìn)，提高儀器分析實(shí)驗課程的教學(xué)效果，加強素質(zhì)教育，推動(dòng)創(chuàng )新人才的培養。
一、儀器分析實(shí)驗課程存在的問(wèn)題
1、實(shí)驗課和理論課不同步
儀器分析實(shí)驗所用儀器比較昂貴，且同類(lèi)儀器比較少，不可能像其它基礎實(shí)驗那樣，一人一組進(jìn)行實(shí)驗，也不可能同一個(gè)老師同時(shí)上幾個(gè)實(shí)驗。因此儀器分析實(shí)驗通常采用循環(huán)模式進(jìn)行，即幾個(gè)老師分別帶不同的實(shí)驗，這樣就存在著(zhù)問(wèn)題：同一個(gè)實(shí)驗時(shí)間段，不同學(xué)生所用的實(shí)驗儀器不同，實(shí)驗內容不同，有的實(shí)驗內容比理論課超前，特別是前幾周，大多數實(shí)驗都比理論課超前，對做這些實(shí)驗的學(xué)生來(lái)說(shuō)，沒(méi)有理論基礎，聽(tīng)起來(lái)比較費勁。
2、儀器設備資源短缺
儀器分析實(shí)驗所用儀器通常價(jià)格都比較昂貴，同類(lèi)儀器的臺數較少，而且實(shí)驗安排學(xué)時(shí)數偏少，有些儀器操作復雜，學(xué)生既無(wú)獨立操作的可能性，又無(wú)重復實(shí)驗的機會(huì )，學(xué)生自主動(dòng)手能力培養的問(wèn)題難以解決。而且在實(shí)驗過(guò)程中學(xué)生一般8-10人一組，每人動(dòng)手的機會(huì )不多，且有依賴(lài)感，因此大多數學(xué)生都是走馬觀(guān)花，很難達到預期的教學(xué)效果。
3、課前預習工作不充分
儀器分析實(shí)驗課主要是是以理論為基礎的, 這就要求學(xué)生在上實(shí)驗課之前,進(jìn)行全面的預習。從實(shí)驗的原理、步驟、試劑及儀器操作方法,到實(shí)驗數據的處理,每一環(huán)節都要有全面的了解,只有這樣學(xué)生才能對所學(xué)理論知識進(jìn)行鞏固和提高。但在實(shí)際的實(shí)驗課程中,由于實(shí)驗儀器均為精密及貴重儀器,很多學(xué)生之前對這些儀器不但沒(méi)有見(jiàn)過(guò),有的甚至沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)過(guò)，對儀器都很陌生。即使進(jìn)行了實(shí)驗教材的預習，但對具有復雜結構、原理及操作方法的儀器仍是無(wú)從下手。
4、教學(xué)模式單一
實(shí)驗課大多采取教師講解并演示，部分實(shí)驗是教師講解，學(xué)生可以操作的模式,而教師擔心學(xué)生在實(shí)際操作過(guò)程中碰到較多的疑難問(wèn)題,盡可能把實(shí)驗過(guò)程講得詳細,同時(shí)受儀器數量及課時(shí)限制,實(shí)驗多個(gè)環(huán)節必須由教師提前做好準備,學(xué)生只能被動(dòng)地去聽(tīng)課。在學(xué)生課操作的實(shí)驗中，也是多人一組,易造成每組個(gè)別動(dòng)手能力較強的學(xué)生主動(dòng)操作,多數學(xué)生未具體實(shí)施操作過(guò)程。這樣的實(shí)驗課程,學(xué)生對其所學(xué)的有關(guān)知識并未能真正掌握,其結果是學(xué)生在實(shí)驗過(guò)程中缺少思考、提問(wèn)、討論。這樣會(huì )抑制學(xué)生的思維積極性,最終使學(xué)生對實(shí)驗不感興趣。
5、對實(shí)驗課程不重視
長(cháng)期以來(lái)儀器分析實(shí)驗課程作為理論課的輔助課程,學(xué)生對其重視程度不夠,學(xué)生有時(shí)處于一種應付狀態(tài)。由于實(shí)驗內容基本都已得到驗證,學(xué)生在機械的實(shí)踐實(shí)驗步驟過(guò)程中,依賴(lài)性強、缺乏主導性、綜合性和設計性。
6、實(shí)驗教材與科技發(fā)展脫節且通容性不強
儀器分析實(shí)驗教材選用是否合適，尤為重要。教材的出版要比新技術(shù)和新儀器的出現延遲，教材內容相對滯后，不太適應現代分析化學(xué)的要求。目前出版的儀器分析實(shí)驗教材大多數內容是按舊儀器的工作狀態(tài)編寫(xiě)的，與現代新儀器的全自動(dòng)化操作相差甚遠。此外，由于不同院校擁有的儀器設備的廠(chǎng)家、型號參差不齊，實(shí)驗條件自然也就有所不同，其操作差別也是很大的。即使有個(gè)別儀器分析實(shí)驗教材的內容較新，但儀器不同也同樣不能使用，因此沒(méi)有通用的實(shí)驗教材。
7、實(shí)驗報告中存在問(wèn)題無(wú)法及時(shí)認識和改正
一般情況下，儀器分析實(shí)驗都是第一次做實(shí)驗,第二次實(shí)驗時(shí)交第一次實(shí)驗的實(shí)驗報告,教師批改完后第三次實(shí)驗時(shí)發(fā)下去,這樣學(xué)生看到老師的批改至少已經(jīng)是兩周以后了，實(shí)驗報告的相關(guān)信息反饋給學(xué)生滯后,導致學(xué)生在下次實(shí)驗中犯同樣的錯誤，或者因為實(shí)驗所使用的儀器不一樣，上課內容不一樣，實(shí)驗報告上所反饋的問(wèn)題并不一定適合后面的實(shí)驗，有些學(xué)生直接把實(shí)驗報告放在一邊，或者沒(méi)有細看實(shí)驗報告中反饋的信息。
二、儀器分析實(shí)驗課程改進(jìn)與實(shí)踐
1、實(shí)驗前預習與現場(chǎng)預習相結合
實(shí)驗前進(jìn)行預習，可以使學(xué)生在老師講解實(shí)驗時(shí)做到心中有數，了解實(shí)驗的全過(guò)程,對所用的儀器有一個(gè)基本的了解。為了提高實(shí)驗預習質(zhì)量，可以采取實(shí)驗前預習與現場(chǎng)預習相結合的方法，可以讓學(xué)生在實(shí)驗前到實(shí)驗室面對著(zhù)儀器，近距離接觸儀器設備，就實(shí)驗的具體內容進(jìn)行預習，這樣學(xué)生就能對儀器的原理構造及操作步驟有直觀(guān)認識，建立了感性認識，做起實(shí)驗才會(huì )得心應手。
2、儀器分析實(shí)驗教學(xué)內容改革
傳統的儀器分析實(shí)驗所設立的實(shí)驗項目基本為驗證性實(shí)驗，理論上雖然比較成熟，但實(shí)驗內容和實(shí)際應用實(shí)驗例子上比較陳舊，與現代實(shí)際應用脫節，不能體現技術(shù)的發(fā)展，不能達到提高學(xué)生創(chuàng )新能力的目的。
我們要根據現有的儀器設備及現代分析技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)合理地適當減少一些陳舊的實(shí)驗，減少驗證型實(shí)驗，適當增加新技術(shù)新方法的實(shí)驗內容，增加一些綜合型實(shí)驗、設計型實(shí)驗、研究型實(shí)驗以及創(chuàng )新型實(shí)驗內容，強調應用性和體驗性，盡量結合實(shí)際，選擇應用性強、試樣易獲得、與人們生活緊密聯(lián)系的實(shí)驗內容，提高學(xué)生的學(xué)習積極性和解決實(shí)驗的能力，如石墨爐原子吸收分光光度法測定人指甲中銅的含量，高效液相色譜法測定奶粉中三聚氰胺的含量，氣相色譜法測定白酒中乙酸乙酯的含量；化妝品中鉛的測定、中草藥提取液有效成分的測定、水樣中砷和汞等重金屬的測定、蔬菜中有機磷農藥的測定等等，學(xué)生可按自己的興趣選擇實(shí)驗課題，查閱文獻資料，咨詢(xún)老師，設計出一套完整的實(shí)驗方案，其中包括樣品采集、樣品處理、儀器設備、實(shí)驗報告等。這樣可以使學(xué)生創(chuàng )新設計能力、科研能力大大提高，分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力得到了鍛煉，加強了學(xué)生文獻資料閱讀總結的能力，為以后的畢業(yè)設計和工作打好了堅實(shí)的基礎。 3、合理安排實(shí)驗教程，運用現代教育技術(shù)先進(jìn)的教學(xué)手段
可以采取先易后難、先簡(jiǎn)后繁的程序，讓學(xué)生對實(shí)驗逐步適應和提高，從基礎實(shí)驗、開(kāi)放實(shí)驗到研究型實(shí)驗，逐步深入，使學(xué)生不斷積累新知識、運用新知識，由質(zhì)變達到量變，成為真正的實(shí)用型、創(chuàng )新型人才。另外安排實(shí)驗教程時(shí)，注意理論課與實(shí)驗課同步進(jìn)行，這樣有利于學(xué)生對實(shí)驗內容的接受，得到學(xué)生的認可，也有利于老師實(shí)驗教學(xué)的順利進(jìn)行。
在正式接觸儀器，真正做實(shí)驗前，可以進(jìn)行1-2節的多媒體教學(xué)課，運用現代教育技術(shù)先進(jìn)的教學(xué)手段，如CAI輔助教學(xué)、多媒體教學(xué)等，以圖像、動(dòng)畫(huà)、聲音等形式，或者把學(xué)生以往沒(méi)有接觸過(guò)的各種大型分析儀器的結構及實(shí)驗操作過(guò)程完整拍攝下來(lái)，以錄像的形式通過(guò)屏幕展示給學(xué)生，更加直觀(guān)、更加生動(dòng)地展現了實(shí)驗儀器內部結構、儀器原理和儀器操作，充分刺激學(xué)生的感官，使學(xué)生對儀器的結構和使用有所了解，得到初步的感性認識。這樣不僅能豐富教學(xué)手段，提高學(xué)生學(xué)習興趣，而且能使枯燥的化學(xué)和儀器知識變得活潑，抽象的理論知識變得容易理解，這樣的教學(xué)手段能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，充分調動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性，同時(shí)改變原來(lái)單調、枯燥的實(shí)驗課，使教學(xué)形式和實(shí)驗內容豐富多彩，學(xué)生不僅愿意動(dòng)手操作，而且實(shí)驗技能得到很大提高。
4、改變教學(xué)模式
可以采用“以問(wèn)題為先導”的教學(xué)模式，實(shí)驗教師設計相應的問(wèn)題，逐一提出，學(xué)生討論式的回答，然后教師總結，糾正錯誤，肯定準確的，最后進(jìn)行操作示范。通過(guò)提問(wèn)-討論-總結-示范的教學(xué)模式可以一步步地引導學(xué)生對原理、儀器構造、操作步驟等每一個(gè)過(guò)程有更深刻的理解和認識。學(xué)生開(kāi)動(dòng)腦筋，進(jìn)行熱烈的討論，將課本上所學(xué)的理論知識和實(shí)驗緊密聯(lián)系起來(lái)，進(jìn)一步提高了分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
5、開(kāi)放實(shí)驗教學(xué)
動(dòng)手機會(huì )少是學(xué)生基本操作技能比較差的主要原因。通過(guò)開(kāi)放實(shí)驗教學(xué)，在課外時(shí)間有計劃開(kāi)放實(shí)驗室，為學(xué)生開(kāi)展創(chuàng )新型實(shí)驗提供了堅實(shí)的基礎，為畢業(yè)論文設計做好了準備。允許學(xué)生在課余時(shí)間在老師的帶領(lǐng)下進(jìn)入實(shí)驗室，在老師指導下進(jìn)行部分儀器的操作。允許學(xué)生在完成基本實(shí)驗內容的基礎上自選實(shí)驗，實(shí)驗項目可以由教師提供, 也可以是學(xué)生通過(guò)查資料獲得，并安排實(shí)驗教師輪流值守，隨堂進(jìn)行指導，這樣就可以充分發(fā)揮學(xué)生自己的創(chuàng )新設計能力，得到更好的收獲。
6、改革考核體系，培養學(xué)生科研意識
在實(shí)驗教學(xué)過(guò)程中培養學(xué)生的科研意識十分必要，會(huì )影響學(xué)生以后的科研能力及其興趣。傳統的實(shí)驗報告僅僅要求學(xué)生對實(shí)驗結果進(jìn)行簡(jiǎn)單歸納、分析，有必要改革考核體系�？梢酝ㄟ^(guò)幾個(gè)方面全方位考查學(xué)生的實(shí)驗情況，逐項打分，直接給出平時(shí)實(shí)驗成績(jì)。包括上實(shí)驗課前的預習報告、實(shí)驗操作現象觀(guān)察、實(shí)驗操作、儀器的使用、實(shí)驗課課堂提問(wèn)、課后總結實(shí)驗報告等。也可以要求學(xué)生按科研小論文的形式完成實(shí)驗報告，格式包括標題、摘要、關(guān)鍵詞、正文（前言、資料、方法、結果、討論、參考文獻）等，評價(jià)實(shí)驗報告時(shí)要從格式、內容、實(shí)驗結果、歸納分析等去審查，結果要求如實(shí)反映實(shí)驗結果。得不到預期結果的不可隨意改動(dòng)實(shí)驗數據，討論時(shí)應分析實(shí)驗失敗的原因。這樣學(xué)生不僅會(huì )掌握論文書(shū)寫(xiě)格式，而且能知道科學(xué)研究必須以科學(xué)實(shí)驗為依據，要有嚴謹、求實(shí)、客觀(guān)的態(tài)度。
7、選用合適的實(shí)驗教材
可以在原有的儀器分析實(shí)驗教材基礎上，結合現代儀器分析技術(shù)的發(fā)展，并結合已有儀器設備的實(shí)際情況以及一些熱點(diǎn)問(wèn)題，組織教師編寫(xiě)出一套新的儀器分析實(shí)驗較教材或講義。這樣可以運用已有的儀器設備有針對性的去學(xué)習儀器分析實(shí)驗課程。但隨著(zhù)新方法、新儀器的引入，必須要在再版教材或講義中加以補充更新，以便相互吻合，更好地提高實(shí)驗教學(xué)效果。
儀器分析實(shí)驗的過(guò)程，不僅是對原有的基礎理論知識學(xué)習加以檢驗、鞏固和提高的過(guò)程，同時(shí)也是理論聯(lián)系實(shí)際的過(guò)程。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，應用領(lǐng)域的需求，對高等院校儀器分析實(shí)驗課程的要求會(huì )越來(lái)越高。儀器分析實(shí)驗課程的改進(jìn)與實(shí)踐，不僅培養學(xué)生系統理論基礎和實(shí)驗技能的提高，而且更重要培養學(xué)生的創(chuàng )新能力和科學(xué)素養。只有在教學(xué)實(shí)踐中不斷積累經(jīng)驗，大膽創(chuàng )新，充分調動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，提高教學(xué)質(zhì)量，才能達到教學(xué)改革的目的，這是一個(gè)長(cháng)期的工作，需要不斷的去摸索教學(xué)的方法和方式。
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