淺談《儀器分析》應用型人才培養

摘 要:儀器分析是一門以實踐為基礎的學科，讓學生多做實驗，在沒有設備的情況下，通過仿真實驗加于解決，以增強同學們對儀器分析的感性認識。在儀器分析快速發展的今天，同學們能較快企事業單位崗位需要，熟練儀器操技巧，以提高分析的精密度和準確度．

關鍵詞:儀器分析仿真實驗應用型人才實驗技能競賽

中圖分類號:G6文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)07(c)-0218-02

引言

儀器分析是化學領域的一個重要分支，它是以物質的物理或物理化學性質為基礎建立起來的一種現代化分析方法。隨著我國經濟水平的提高，尤其是醫藥、化工、生物工程、食品保健等產業的飛速發展，精密測量與分析儀器的使用和普及，正進入一個新的高潮期。特別是近來我國環境日益惡化，食品質量事故頻發等，儀器分析監測地位不可替代。儀器分析方法所包括的分析方法很多，目前有數十種之多.本人根據多年教學經驗，初步探討如何培養應用型人才，使學生畢業后能盡快適用社會需要，適應分析監測崗位，熟練儀器操作技巧，正確對儀器進行日常維護。

1 《儀器分析》課程的特點及現狀

1.1 起點高

儀器分析課程是一門綜合能力很強的化學專業必修課程。它涉及到的化學學科知識，理論性強、內容廣泛，幾乎涵蓋了所有的化學學科專業及與各專業相關的新領域和邊緣學科。因此，儀器分析課程起點較高。

1.2 多學科交叉

隨著科學技術的發展，人類的知識結構也在不斷更新。知識爆炸正是源于各學科知識間的相互滲透、交叉發展和橫向延伸.儀器分析涉獵了光學、電學、磁學和計算機等技術，且交織著數學、物理、生物、醫學、電子技術和化學等學科基礎知識.現代儀器分析技術在原理和技術上均采用當今最先進最前沿的科技，可以說儀器分析是一門靈活性很強，理論水平較高的統籌性交叉學科。

1.3 發展速度快，應用范圍廣

分析儀器在20世紀經歷了50年代儀器化、60年代電子化、80年代智能化和90年代信息化等發展過程。近年來則朝著微型化、智能化和全能化方向飛速發展。可以說任何一種理論或技術的進步，都會對分析儀器產生不小的促動同時，各行各業引人注 目的前景和突破性成果都離不開強有力的分析測試手段!儀器分析已融入眾多的前沿性的交叉學科信息，直接決定著社會生產和科技領域的成果。

1.4 內容抽象，難以理解

儀器結構復雜，理論抽象，所需儀器又十分昂貴，大多數院校很難完全擁有，實驗較少，學生對儀器缺乏感性認知.學生都會認為課程各章節之間聯系不夠緊密，知識瑣碎，儀器結構復雜，原理抽象，涉及面廣，難以學習。一些畢業生走上工作崗們后，不能很快適應新的環境和開創新的局面，缺乏競爭力。

2 教學工作的改進，重在應用

我校是一中職學校，畢業生的出路就是能盡快適應崗位的需要，是以應用型人才培養為主要任務和目標的辦學層次。從專業的角度來說，就是讓學生在監測分析方面，創造自己的特色，在化學和儀器分析方面有些過人之處，在高層次學校林立的情況下，也能找到立足之地。

2.1 節選內容，大幅度刪減理論教學

現化科學分析儀器種類繁多，原理各異，且發展迅速，除了經典的光譜學、電化學、色譜不斷出現新的內容外，新的儀器技術，如量子點熒光技術等技術層出不窮。另一方面，由于儀器分析是一門以多學科為基礎的綜合性學科，涉及的知識相當廣泛和深奧，對于我校中職學生來說，要理解和掌握實在勉為其難。學生對這門課程也就容易產生畏難情緒，學習缺乏主動性，其結果是平時排斥聽課，考試時臨時抱佛腳死記硬背，知其然不知其所以然。因些，在教學過程中，必須對教材內容進行節選，突出重點，繞開難點，講授學生能理解的原理，對于學生不能理解的原理全部刪減。在分析監測中常用到的分析方法，例如光譜分析的紫外、紅外、熒光、原子光譜，氣相色譜、液相色譜，電化學分析法中的電位分析，庫侖分析等進行重點講授。在講授這些內容時，有些原理學生也難以理解，就把重點放在儀器構造，儀器的維護，使用時的注意事項方面。在教學過程中，圍繞中心內容適當地插入一些短小有趣的儀器分析發展史實的小花絮、小故事，以提高學生的學習興趣，激發他們學習儀器分析課程的積極性。

2.2 加強實驗教學，培養學生實踐能力

《儀器分析》課程強調實踐，一切以實踐為基礎，以實際需要為目的。儀器分析是一門實踐性很強的學科。按照課程的要求，配套進行儀器分析實驗課的教學，但由于大型儀器價格昂貴，數量有限，實驗通常都分組進行，每個人親自操作機會比較少，對儀器操作不熟練，對基本原理的理解與對抽象的儀器結構的認識不深刻。通過儀器分析實驗室教學，從總體上引導學生對儀器分析方法加深認識，引導學生從個體到一般，從對比中掌握方法之間的聯系與差異;將實驗教學的重心從“操作訓練”轉移到“儀器、方法對比訓練”上來，以增加學生對分析誤聽感性認識到為目的，幫助學生對分析儀器的認識從抽象到具體，使分析儀器不全面，缺乏大型儀器的矛盾得到了一定程度的解決。相當部分的儀器看起來復雜，但操作起來并不難，學生在做實驗時，做了一次，就覺得第二次沒有了意義。針對這程情況，根據學校已有的儀器，讓學生多做實驗，以增強感性認識。①第一次實驗時，不作任何要求，只要學生能完成實驗就行了，第二次實驗時，設立目標，讓學生能達到一定的要求標準。例如，分析數據的“R”值達到四個九以上，有目標，就有了動力。②進行縱向比較，讓同學們比較結果。通過比較，同學們對自己分析的準確度、精密度存在的差距，也就會分析自己的操作存在的問題，進而有了解決問題的欲望，使分析操作更加感性。③我們學校每學年都會進行儀器分析的技能競賽，以賽促教、以賽促學、以賽足改.通過以上措施，同學們投入到了每一次實驗當中，實驗有了質量和效率。

2.3 開展仿真實驗教學

所謂分析儀器的仿真教學，就是利用建立分析儀器的教學模型，利用計算機、網絡技術、仿真技術和信息技術，在計算機上建立起一套反應特性與真實分析儀器完全相同的虛擬分析系統進行教學，學生通過操作這臺虛擬分析儀器，可以獲得與操作真實儀器一樣的豐富經驗。中職儀器分析中實驗教學占了結對比重，通過實驗教學不僅讓學生學會使用一些儀器，掌握一些操作技能，更重要的是讓學生從實驗中獲得將來從事專業崗位所應具備的職業能力。可是，一臺氣相色譜儀或者液相色譜最少都在10萬以上，有些高端設備甚至達到了幾十萬，上百萬，對于一所中職學校來說，是很難有如此大的設備資金投入，實驗過程中的消耗也是筆不可小覷的開銷。

2.3.1 在理論教學的基礎上應用仿真軟件進行實習實驗教學，具有多方面的優勢。(1)分析儀器仿真軟件系統在計算機上運行，可以緩解學生人數多而儀器設備相對匱乏的緊張局面，實現人手一機，學生獨立完成操作，提高教學質量。(2)通過仿真系統的開發和及時更新，分析儀器仿真系統基本上包括了原子吸收光譜裝置、氣相色譜裝置、紫外吸收光譜裝置等在內的常用普通分析儀器的內容，還仿真了如傅立葉變換紅外光譜儀、質譜等價格昂貴的精密儀器內容。在教學過程中學生可基本上掌握其結構、工作原理及使用方法和注意事項，還能了解目前市場上主要型號。(3)仿真實驗在計算機上進行虛擬操作，操作過程不必考慮實驗耗材、儀器損耗等問題，可在仿真系統中反復訓練。(4)在仿真系統中，一方面給出了操作規程，另一方面也給了學生一些自由發揮的空間，學生可進行探索性試驗，試驗中如果出現問題，系統會及時提示，并要求學生更正，否則無法進行入下一步操作，有利于學生提高分析問題，解決問題的能力。

2.3.2 為此我校投入近20萬建設了儀器分析仿真實驗室，仿真系統的設計目標和內容有:

(1)對試劑配制進行仿真 因為規范的容量儀器操作是做好儀器分析實驗的基礎，試劑的配制是進行儀器分析的前奏。根據長期的實踐證明，儀器分析實驗結果的誤差，往往并不一定是儀器使用不當引起的，而至少有百分之三十到百分之六十的緣由是因為操作者不正確的實驗準備、不規范的基本操作引起的。因此我們在進行仿真軟件設計時，力求將量瓶、移液管、燒杯、漏斗、稱量瓶、等常用器皿的使用以及量瓶的定容、分析天平的操作等基本操作都納入到軟件中，要求學生進行嚴格規范的仿真練習，若不操作不當，程序將進行錯誤提示或得到錯誤結果.這樣，學員可在軟件上反復練習這些基本操作，掌握某類實驗的技能知識點，可以正確設計和對待每個儀器分析試驗的前期準備，避免常規性的錯誤。

(2)對儀器分析常用的設備、工作站進行仿真操作 儀器分析實驗常用的儀器設備相當廣泛，例如pH計、紫外分光光度計、紅外分光光度計、氣相色譜儀、高效液相色譜儀，毛細管電泳儀以及一些較高級的儀器，如核磁共振光譜儀、質譜儀等，每種儀器又有不同的生產廠家、不同的型號，并配備有不同的功能，不同的生產廠家儀器帶有的操作軟件又不同，同時軟件也在不斷升級。因此，在儀器分析軟件的設計中涉及的操作細節、經驗、規程也很多。以高效液相色譜為例.高效液相色譜儀的制造商很多，在國內目前占據市場主要份額的有島津公司、安捷倫公司和WATERS公司，他們的儀器構造和運行軟件均不相同，另外對于液相色譜來說，本身就是一個復雜的過程，不同的化合物需要不同的色譜柱和流動相，具有很大的可變性，而設計的仿真軟件又不可能涵蓋所有的內容。因此，我們認為必須抓住其共性，也就是色譜的基本原理，按照色譜儀的基本操作規程來設計軟件，以使仿真系統可以滿足不同用戶需要。

3 結語

總之，《儀器分析》是一門內容繁多且不斷更新的課程，主講教師首先要掌握大量科學知識，了解這門科學發展的來龍氣脈及其對人類社會的功能與影響，然后組織好教學內容，使學生領會其基本線索與概念、原理、規律及獨特的研究方法。另一方面，《儀器分析》是一門以實驗操作為基礎的學科，創造條件讓學生多做實驗，在實驗操作過程中知識得到升華。

參考文獻

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