儀器分析實驗教學改進探討

張 輝

（唐山師范學院 化學系，河北 唐山 063000）

儀器分析實驗教學改進探討

張 輝

（唐山師范學院 化學系，河北 唐山 063000）

儀器分析實驗教學中存在教材相對陳舊、教學方式簡單、學生主觀能動性與創新意識不足等問題。針對性的改進措施包括自編實驗講義、積極利用多媒體技術、豐富教學方法、增加學生動手實踐的機會以提高學習積極性、實驗評價考核方式多樣化以及嘗試開展開放性實驗等。實踐證明，改進措施激發了學生學習的積極性，提高了學生的動手能力和創新能力，同時也增強學生的專業素養和社會競爭力。

儀器分析；實驗教學；改進

儀器分析廣泛應用于科學研究、工農業生產、醫藥、環境保護等各個領域。作為我校化學類專業學生的必修課程，儀器分析實驗是繼化學分析實驗后，平行于儀器分析理論課而開設的以學習儀器使用為主的實驗課程。作者根據多年的儀器分析實驗教學經驗，分析了儀器分析實驗教學中存在的問題，提出針對性的改進措施。

1 當前儀器分析實驗教學存在的不足

1.1 教材內容普遍比較陳舊

隨著科學技術尤其是計算機控制技術的飛速發展，分析儀器的面貌可謂日新月異，儀器的更新換代周期越來越短；同時隨著國家對高校實驗經費的加大投入，許多高校的分析儀器也都進行了更新[1]。而現在的儀器分析實驗教材多是幾年甚至十幾年前的，教材中所涉及的儀器型號就更加落后。學生閱讀十幾年或者二十年前的儀器操作說明，導致操作新型儀器時卻一無所知、無從下手。而且很多的實驗項目內容陳舊，既跟不上現實要求也不符合綠色化學的理念。新儀器與原有實驗教材中儀器的使用、儀器的型號及實驗內容等存在的矛盾日益突出。這就對儀器分析實驗教學的教材編寫提出了很高的要求，與時俱進應當成為當前儀器分析實驗的最基本要求。

1.2 教學方法相對簡單

傳統的實驗教學模式由教師給出實驗內容和實驗步驟，教師對實驗內容作講解并演示儀器的使用，學生實驗時照方抓藥。實踐證明，在儀器分析實驗教學中，采用這種傳統實驗教學法效果并不好。這種教學方法使學生始終處于被動狀態，對教師產生依賴心理，師生缺乏互動，機械呆板。沒有留給學生發揮主動思考、探索創新的機會，影響了學生學習積極性的提高。

1.3 考核模式單一

實驗課主要采用平時成績加筆試成績的考核模式，平時成績主要以實驗報告成績為主，缺乏對學生能力測試的內容。往往讓學生停留在抄書、抄講義、機械背誦儀器結構、原理以應付考核的層次上。這種考核模式導致不少學生“應付”做實驗，對實驗結果不去分析，忽視了實驗的實際意義。日積月累，學生主觀能動的思考活動越來越少，綜合分析、解決實際問題的能力和科學實驗研究能力得不到有效提高。

1.4 實驗教學人員任務繁重

隨著招生規模的擴大，生師比日益攀升，我系所有專業學生都開設了儀器分析實驗課程，而從事儀器分析實驗教學的人員卻很有限，其中大部分老師還有繁重的理論教學任務，這導致儀器的利用效率略顯不足。例如實驗課結束后，學生還想使用儀器完成一些感興趣的實驗的想法得不到及時滿足。經常有學生拿著家鄉帶來的水樣想分析其中的污染物，想分析個人發樣中的微量元素。從培養學生的角度出發，增加實驗指導人員與開放實驗室是很有必要的。

2 改進措施

針對當前教學實踐中所發現的上述問題，結合教學實際提出如下的改進措施。

2.1 自編實驗講義

根據儀器分析實驗大綱的要求自行編制符合社會需求與實驗室現有儀器條件的實驗講義。這要求實驗主講人員要勤于對現有舊實驗教材內容進行調整，在加強基礎知識與基本技能教學的前提下，隨時將新儀器、新理論、新技術結合進實驗內容中并且作重點介紹。同時編寫實驗室所有儀器的操作規范并且附于講義之中，達到簡單、明了、易學，使學生一看就明白、一操作就見效。要在教材中盡量補充圖片和實例，實驗項目要適當的結合實際，提高訓練的針對性。

2.2 在教學實踐中積極應用現代教育技術

在實驗講解的過程中，現場結合儀器，充分利用多媒體CAI（多媒體計算機輔助教學）手段[2,3]。實驗課教學中不可避免的要涉及理論知識，同時有些儀器內部構造由于種種原因也無法直接查看，雖然這些內容在理論課上可以學習，但不如結合儀器學習印象深刻，容易理解。由于現在的分析儀器基本都配備了大屏幕電腦，所以CAI手段在現場講解分析儀器的方法原理、儀器內部構造和工作原理的教學中大有用武之地 。比如在講解空心陰極燈的結構原理及分光系統分光原理時，就可以充分地在電腦上增添聲音、動畫等多媒體元素，調動起學生的積極性與求知欲，實現理論與實踐結合的目的。再者，必要時可以適當采用應用網絡教學技術，教師和學生可以利用校園網分享國際教育資源，學習國外先進的儀器分析新理論、新技術、新方法和新應用。

2.3 改變學生在課堂上的角色，變配角為主角

儀器分析實驗課中有一些內容是對學過的理論加以驗證，教師在講實驗原理時，如果講得過細，學生會感到厭煩；講得太粗，有些學生又聽不懂。針對這種情況，我們采取讓學生講實驗的方法解決上述矛盾。具體做法是每次課每組指定學生負責講解該部分內容。學生講實驗心理緊張在所難免，我們要鼓勵學生大膽講。講完后讓同學評課，指出其優缺點，有哪些問題沒講清楚。學生們還可以就不懂的問題展開討論。最后教師再對學生講授中的遺漏問題進行補充和總結。

不僅如此，支股或條目的內容可以隨意變更或增刪，使傳統小學數學的穩定結構被一個脆弱的不穩定結構所取代；給課程標準的制定者提供了很大的空間與自由度，以進行所謂的‘創新’，從而設計出了諸多不同版本的‘發現式數學’.

對于實驗操作內容的學習與訓練，也要避免學生亦步亦趨的傾向。應鼓勵學生動手操作儀器，教師從旁指導。學生完成一組操作后，其他學生可以幫助查找其中的漏洞，教師負責最后的點評，雖然這樣做需要較多的課時，但是效果良好。

對于實驗報告，要有自己對實驗的總結體會，如果發現沒有自己總結、歸納的內容而只是照書抄的，報告成績要降等。這樣一來，學生在完成報告時，不僅要看實驗書，還要把相關的理論也搞得十分透徹，并且真正動腦寫出對實驗的理解。這樣也可以改變學生事事被動依賴老師的習慣。

教師可以設置若干思考題，激發學生的興趣。比如在完成“原子吸收光譜法測定環境水樣中的鈣”后，教師可以提出如下幾個問題：原子吸收光譜法如何測定環境水樣中的鎂（鈉）？原子吸收光譜法如何測定牛奶中的鈣？原子吸收光譜法如何測定環境水樣中的鎘？原子吸收光譜法如何測定大米中的鎘？教師對這些問題的關鍵之處進行點撥，鼓勵學生在此基礎上有目的地去利用圖書館或者互聯網檢索查閱相關的內容。

2.4 建立多元化的考核體系，重視課后問題的設置，培養學生的創新意識

學生實驗成績的評定由兩部分組成：一部分是學生的平時成績（實驗表現+報告成績），另一部分是期末考核成績。

2.4.1 實驗表現考核

實驗課教學效果的好壞與學生課前預習的情況是密切相關的。為此，我們要求每個學生必須做好課前預習報告。預習報告不是提前照抄實驗講義、實驗后再填寫數據，而是在吃透實驗內容、在自己的理解上寫出綱要式預習報告，在實驗預習報告中要求學生提出1-2個問題。在每次上課時首先對學生進行提問，檢查他們的預習情況，并計入成績評定。大部分學生都能進行積極主動的預習，很多同學有備而來，給老師提出了很多實際問題，這些問題在實驗過程中基本都可以解決。

實驗過程中要注意觀察學生是否認真聽課，是否與老師積極互動，實驗操作是否規范，實驗結果是都達到預期目標。

學生完成實驗內容后，教師及時組織學生進行課堂總結。具體做法是每組選出一名學生負責該次實驗的體會總結。講完后讓同學指出他（她）的優點和不足以及沒講清楚的問題，學生們還可以就不懂的問題展開討論，由教師進行補充和總結。

2.4.2 期末考核形式：

（1）基本操作考試：主要考核儀器的基本操作。考核時一個學生操作另一個學生評判，之后兩個同學再交換。最終的考核成績由自身操作成績和給別人評判的成績（沒有挑出錯誤同樣扣分）組成。

（2）學生采取抽簽的方式在規定時間內按要求設計出所給題目的實驗方案，考查學生系統運用知識、分析問題的能力。

（3）測定未知試樣：學生采取抽簽的方式對不同濃度不同種類的樣品進行測定，根據學生測定結果的準確度給出分數，考查學生對實際樣品測定的能力。

（4）筆試：考查學生對做過實驗的原理、步驟、操作的掌握情況。

2.5 增加設計性實驗，積極探索開放實驗室

在一般實驗內容基礎上設置設計性實驗，具體做法是教師擬定設計性實驗題目，要求符合專業培養需要，有益于開發學生的創造力，并有較強的現實意義；學生獨立設計實驗方案：學生根據教師給定的實驗題目及要求借助有關參考用書，獨立設計實驗方案，并交教師檢查、指導、修改，使之成為合理可行的實驗方案；學生進行實驗：在教師的指導下，學生按照設計好的實驗方案進行實驗，在實驗過程中產生的疑難問題及有關實驗方案的新設想，應及時向教師提出，以便進一步完善實驗方案。認真總結：實驗結束后，教師對學生測定的結果進行細致的檢查和總結。對實驗過程中普遍存在的問題進行講評矯正。學生普遍反映，要完成設計實驗方案的任務，從原理到步驟到藥品的配制，每一步都要深思熟慮，一步出錯都可能導致錯誤的結論，這樣的實驗做起來具有挑戰性，收獲也特別大。

最后可以在本科生完教學大綱規定的實驗之外，由學習有余力、有興趣的同學自由、自愿組成一個或若干興趣小組，利用開放實驗室，在大型儀器設備負責老師的指導下，開展具有一定創新性的科學實驗，給學生發揮才能的空間。

3 結論

儀器分析實驗作為高校面向化學類專業學生所開設的一門實驗課程，具重要意義，有必要盡可能的提高其實踐效果和學生的動手能力、創新意識。為此，在教學實踐中我們需要正視當前存在的問題，修改教材和講義，不斷充實教學內容，豐富教學方法，建立完善多元化的考核體系，開展綜合、設計性實驗教學和開放性實驗，同時進一步提高對主講人員的講授水平的要求。只有這樣，才能充分調動起學生的學習積極性和主觀能動性，在實驗教學中培養他們的思考能力和創新意識，為他們成為真正意義上具有較高專業素養和創新能力的合格人才奠定堅實的基礎。

[1] 鄭小軍,謝躍生.從儀器分析技術的某些發展趨勢看儀器分析課程教學改革[J].廣西師范學報(自然科學版), 2000,17(1):79-82.

[2] 劉海燕,賈安強,楊旭哲等.多媒體技術在儀器分析教學中的應用[J].中國現代教育裝備,2006(10):122-123.

[3] 李彥鵬,劉大鵬,劉樹文等.材料化學專業高等儀器分析實驗教學改進的思考[J].化工時刊,2010,24(7):69-71.

（責任編輯、校對：琚行松）

Exploration and Reform about Experimental Teaching of Instrument Analysis

ZHANG Hui

(Department of Chemistry, Tangshan Teachers College, Tangshan 063000, China)

Problems on experimental teaching of instrumental analysis include teaching materials aging, teaching means simple, subjective initiative and innovative consciousness insufficiently. Measures include self-designed experimental materials, the active use of multimedia technology, teaching method, increasing students' hands-on opportunities to enhance the learning enthusiasm, experimental evaluation way diversification and trying to develop the open experiment. The improvement measures not only stimulate the students' enthusiasm and improve the students' practical ability and innovative ability, but also enhance students' professional accomplishment and social competence.

experimental teaching; instrument analysis; reform

G642.423

A

1009-9115(2012)02-0125-03

唐山師范學院教學改革研究項目（2007002005）

2012-04-01

張輝（1972-），男，黑龍江佳木斯，碩士，講師，研究方向為色譜分析和環境分析。