理工科院校儀器分析課程教學改革探索

陳景文

(鹽城工學院化學與生物工程學院 江蘇鹽城224051)

理工科院校儀器分析課程教學改革探索

陳景文

(鹽城工學院化學與生物工程學院 江蘇鹽城224051)

儀器分析是理工科院校化學及相關學科本科生的專業基礎課程。本文針對儀器分析課程具有的前沿性、發展性、實踐性和應用性等特點及在教學中存在的問題，提出了儀器分析課程教學改革的思路。

儀器分析是理工科院校化學及相關學科本科生的專業基礎課程，主要包括電化學分析法、光學分析法、色譜分析法、質譜分析法、熱分析法和核磁分析法等。本課程的任務是使學生掌握常用儀器分析方法的原理和基本操作，并能正確選擇分析方法，解釋實驗現象和處理實驗數據。由于儀器種類及分析方法繁多，每種儀器又有相對獨立的工作原理和結構特點，要想在有限的學時內使學生掌握多種分析儀器，為將來解決生產、科研中的實際分析問題打下堅實基礎，就需要對教學方式和教學內容進行改革。本文針對儀器分析課程的基本特點及在教學中存在的問題，提出教學改革的思路。

(1)注重課堂講授方法，提高教學效果。儀器分析課程包括多種儀器的工作原理、儀器結構、使用方法及分析方法的建立等教學內容，每種分析儀器都不盡相同，而且有些儀器原理及結構部分的內容很抽象，教師講課難，學生學習也難。這就導致了一些院校中的儀器分析課程出現教師不愿意教，學生沒興趣學的狀況。其原因是課堂教學方法存在問題。由于不同儀器有不同的工作原理、結構及使用方法等，從而使得綜合對比教學法在儀器分析課堂教學中顯得比其他課程重要。在教學中，應以儀器的工作原理或結構為主線，對相對獨立的不同分析方法進行歸納與分類，通過對比、分析，找出不同分析方法在工作原理、儀器結構和應用方面的共性，適當淡化單個儀器的內容講解，總結出課程教學內容的連貫性和系統性，然后突出各類分析法之間的差異［1］。這樣，學生在學習時就不會感到不同分析方法間的孤立，有利于掌握所講授的內容。如光譜分析的內容可以按照下列幾種分類方法進行對比教授:①按照與電磁輻射作用的粒子不同，可分為原子光譜分析、分子光譜分析和核磁共振波譜法3大類，其中原子光譜分析法包括原子吸收光譜法和原子發射光譜法;分子光譜分析法可分為紫外－可見吸收光譜法、紅外吸收光譜法和熒光光譜法等。②按照電磁輻射與粒子的作用過程不同可分為發射光譜法(發射過程)、吸收光譜法(吸收過程)、拉曼光譜法(散射過程)、衍射光譜法(衍射過程)、旋光色散法和圓二色光譜法(光的偏振特性)等。然后再強調不同分析法的特點，突出他們的不同之處。這種綜合對比的教學方法，可使學生不但能掌握不同儀器分析法的原理、分析方法的共性，對諸多分析法形成全面、總體的認識，而且能夠了解其各自的特性，從而對各分析法之間的聯系與區別有較好地理解。這種教學方法要求對教材的章節進行合理的調整，打破單個分析獨立成章、逐一描述的情形。

(2)利用好現有儀器資源，多安排現場教學。儀器分析課程講述的內容涉及比較復雜或特殊的儀器設備，在學生了解了儀器的基本原理之后，教師在進行各種分析法的特點講授時，可利用現有儀器資源，將教室移到儀器室，進行現場教學。這種教學方式直觀、生動，有助于提高學生的學習興趣和學習主動性，有利于對課堂所授內容的理解和掌握，并可進一步加深學生對學習內容的記憶。

(3)加強儀器設備硬件建設，強化實驗教學。儀器分析是一門實踐性很強的課程，在儀器現場開展教學可加強學生對儀器工作原理的理解及其結構特征的感性認識，但要利用不同儀器建立物質的測定方法及對方法進行優化，就必須親自動手操作。如果學完了儀器分析課程，卻對于如何制備樣品、如何處理數據、如何判斷測定結果的可靠性，甚至如何進樣都不會，這樣的教學效果無疑是不符合要求的。要解決上述問題，就必須加強儀器設備硬件的建設，這是提高儀器分析課程教學質量的基本保證。但分析儀器的價格普遍比較昂貴，在儀器數量有限的情況下，儀器分析實驗往往采用教師演示、學生旁觀的方式，或將一個班的學生分成若干組，每個組安排1～2個學生操作，其余學生旁觀，而不是讓每個學生都實際進行操作。對于這種情況，可以學習麻省理工學院的做法，充分利用報廢或淘汰的舊分析儀器，組建分析儀器實驗室。麻省理工學院有一個發動機實驗室，幾乎集中了來自不同渠道的全世界各個歷史時期的發動機。該實驗室為機械及相關專業的學生開設實驗，讓學生在拆裝過程中學習發動機的基本結構、各部件的功能和工作原理，了解發動機的設計和生產技術變遷。這種做法很值得我們參考。為了適應社會發展的要求，我國很多院校添置了大批先進教學儀器，同時報廢了一批儀器，各院校應該珍惜這些退下來的儀器設備資源，加以充分利用，組建相關儀器實驗室，讓學生在了解儀器發展的歷史過程中認識人類科學技術的發展，同時鍛煉自己的動手能力。

(4)合理安排實驗課。目前，各院校一般都開設了儀器分析實驗課程，但有些實驗的內容及時間安排不夠合理，未能達到理想的教學目的。如有的實驗項目與無機及分析化學實驗中的項目基本相同，導致學生失去興趣;有些實驗安排的時間與理論課不同步，學生在做實驗時對理論課上所學知識的記憶已經模糊;還有些實驗項目孤立，缺乏綜合性，使學生只知其一，不知其二，等等。針對上述情形，可以采取如下辦法加以解決:①安排同一個教師講授理論課和實驗課，這樣比較容易按照理論課的進度安排實驗課的開設時間，達到理論與實踐教學相輔相成的目的。②改革教材，將儀器分析和儀器分析實驗合二為一，編寫《儀器分析及實驗》，在教材中，根據需要在適當的章節后安排相關實驗。③改變現行《儀器分析實驗》教材中一種儀器分析法安排一個實驗項目的做法，參照上述在理論課教學中綜合對比的方法，將原理相同或相近的分析方法安排成一個綜合的實驗項目，在其中突出各方法的差異，以達到觸類旁通的教學效果。④適當增加實驗課的課時。在實驗課中，教師應加強對學生預習報告和實驗報告的審核，培養學生求真務實、科學嚴謹的作風。

(5)打破一門課由一名教師獨攬的傳統，適當調整師資，讓精通某種儀器的教師承擔該儀器的教學工作。儀器分析課程與其他理論課不同，教師應具有扎實的專業理論知識，還應具有豐富的儀器分析經驗，否則，他可能就只會照本宣科地講理論或者只憑經驗給學生傳授操作技能，而無法保證這門課程的教學質量。

(6)采用現代多媒體教學手段，形象、生動地開展儀器分析課程教學。這種教學方法目前已普遍實行，其優缺點也已在很多文章中有論述［2］。有必要在這里指出的是加強課件制作的質量及其他資源的利用必須引起人們的高度重視。課件的內容不應該僅僅是儀器圖片的粘貼、儀器工作流程的轉載以及一套電子教案使用數年的做法，還應充分利用儀器廠家附贈的模擬軟件，同時要不斷跟蹤國內外專業教學軟件開發的最新動態，使用高水平的教學資源。此外，應盡可能多地利用網絡課程和虛擬實驗室幫助學生理解課程的重點和難點，開設部分虛擬儀器分析實驗，以激發學生的求知欲望。

(7)改革考核方式。考核方法在一定程度上是學生平日怎么學、怎么做的指揮棒，必須引起教師的重視。傳統的考核方式是學生背幾天書，教師出一份試卷，閉卷筆試，教師給學生打個分數。這種考核方式并不適合儀器分析課程的考核。如前所述，儀器分析是一門實踐性很強的課程，儀器分析課程的考核應適當減少原理部分的內容，而側重對學生實驗能力的評價。原理部分的理論知識可采用口試與筆試相結合的方法，避免學生考前突擊、死記硬背。在授課期間，可擬定若干有前沿性或應用性的題目，讓學生自主選擇，安排學生課余到圖書館或網絡上查閱，了解國內外相關儀器及分析方法的發展動態，提出解決方案，撰寫小論文，以培養學生獨立思考和解決問題的能力，同時鞏固課堂教學成果。學生的考核成績可以是本課程理論部分的筆試與口試成績、實驗成績及論文成績的綜合。這種考核方法有助于學生重視理論與實踐的結合，真正學好儀器分析課程。

［1］ 何金蘭.湛江師范學院學報，2003(6):122

［2］ 劉海燕，賈安強，楊旭哲，等.中國現代教育裝備，2006(10):122