推進現代分析測試技術的普及

曾　琴，駱立鋼，王　璐，周仕林，余治昊，李　靜

(1 上海理工大學公共實驗中心，上海 200093；2 華東師范大學化學系，上海 200241)

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推進現代分析測試技術的普及

曾琴1，駱立鋼2，王璐1，周仕林1，余治昊1，李靜1

(1 上海理工大學公共實驗中心，上海 200093；2 華東師范大學化學系，上海 200241)

摘要：現代分析測試技術是當今化學等專業本科畢業生必須要熟練掌握的基本技能之一。然而現在分析測試技術教學存在著一些問題，例如課時少，學生缺少主動性和積極性，分析技術掌握不到位。針對以上存在的教學問題提出了幾點教學建議并進行實踐，旨在讓本科生都能掌握基本分析測試技術，提高本科生的實踐能力，激發學生的學習興趣和主動性，培養學生的主觀能動性和創新意識。

關鍵詞：實驗教學，大型儀器分析實驗，實驗效果

1　引言

近年來，信息、計算機、電子、傳感與控制等新技術及現代設計、制造技術的發展極大地推動著現代分析測試技術的發展，最典型的是電子學、計算機以及激光等科學技術的突飛猛進，帶來了分析技術的變革[1]。而今現代分析技術越來越多樣化：包括光譜分析法、電子能譜分析法、衍射分析法、電子顯微分析法、色譜分析法、表面分析技術以及分析儀器聯用等等技術，集中類型具體有：原子力顯微鏡(AFM)、原子發射光譜(ICP-AES)、激光拉曼光譜(LRS)、掃描探針和隧道顯微鏡(SEM和TEM)、X射線衍射儀(XRD)、熱重(TGA)、核磁共振(NMR)、紅外光譜(IR)、紫外光譜(UV)、質譜(MS)、氣相色譜(GC)、液相色譜(LC)，液相、氣相色譜與質譜聯用(GC/MS和LC/MS)技術[2-3]。隨著高校教育經費的大幅度提高，各個高校購置了各種大型儀器，這些大型儀器往往操作簡便，使得處理數據相對便捷[4]。高校中開設大型儀器教學目的在于讓學生獲得將大型儀器分析技術并應用于自身科研課題中的能力。并且現代儀器分析技術已經成為化工產品研制開發、產品質量評價的重要手段，是化學等專業本科畢業生必須要熟練掌握的基本技能之一[5]。然而由于本科生課時少，能力差別，缺少主動性和積極性，沒有更多機會深入了解并使用這些儀器等原因，導致現今的分析測試技術教學已遠遠不能滿足學生今后的發展。因此，為了改善目前本科生現代測試技術的培養，筆者在結合自身教學實踐的基礎上提出了一些見解。

2　分析課程教學現狀及存在的問題

2.1學生的狀況

近年來，我國的高等教育改革取得了長足的進步，但是我們也必須清醒地看到其中存在的問題[6]。一方面，高校的本科生擴招直接導致學生整體質量的普遍下降。另一方面，學校教育片面追求升學率使應試教育成為中小學教學的主旋律，學生淪為做習題的機器，直接導致學生學習興趣、思考能力和知識結構的嚴重下降。尤其是進入大學后，學生擺脫了“老師嚴抓、父母嚴管”的中學教育模式，逐漸走向獨立，于是有相當一部分學生受各種外界思潮的影響，本末倒置，對學習缺乏自覺性、主動性，因而學生對于通過儀器分析操作實驗解決問題的能力也在下降。相反，現今企業隨著先進科學技術的引入，對于儀器分析技術也越來越重視，這就導致了企業更加注重儀器分析技術人才的吸納和培養，而學生卻恰恰缺乏相關的儀器分析能力。

2.2教學現狀

長期以來，各個學校所設分析測試技術課時較少，很多教師更多的是注重知識點的傳授，而忽略了學生動手能力的培養，學生對于儀器的認識限存在于課本上儀器的介紹。僅僅開設了一些簡單的儀器操作實驗讓學生掌握基本實驗技能，很多情況是教師操作分析儀器，而學生只是觀摩操作過程，導致學生學了儀器操作的基本原理和簡單操作卻不能應用在實際中的分析。

而且如今大型儀器設備的自動化程度越來越高，其操作步驟并不復雜。但是由于課時緊張等原因，任課教師對于學生的實際操作規范并沒有足夠的重視，沒有強調正確使用儀器的規范性，使得學生對儀器的操作規范程度不夠，甚至不重視儀器的正常使用，因而對于實驗數據結果分析不夠透徹。

3　分析測試技術教學模式優化改革與實踐

化學學科是一個以實驗為主的學科，化學的許多重大發現和研究都是通過實驗獲得，因此化學實驗有著重要地位，而實驗分析是一個重要過程。因此為了培養具有科研能力的新一代高水平高層次的化學技術人才，需要加強對儀器操作的能力，主要可以通過以下幾種方式來強化。

3.1提高實驗室儀器管理老師的專業素養

由于現代大型儀器越來越復雜，其功能越來越強大，因此需要重視提高儀器實驗教學中教師的專業素養。一方面，需要及時關注新設備的引進，另一方面，需要培訓或者加強教師的業務水平，本實驗中心開展教師間儀器教學的比賽以及開設儀器專業講座，以此提升實驗教師的實力。

3.2開設相應選修課增加課時量

鑒于儀器分析課時較少的現狀，本實驗中心開設了現代分析測試技術以及分析儀器數據解析等選修課供本科生學習。選修課的時間定在周六上午，這樣避免了平時上課課時緊張等問題。并且通過選修課的學習也保證了學生的上課時間，也能夠盡量做到每位同學都能操作儀器。

3.3利用寒假和暑假開放實驗室

大型分析儀器在寒暑假期間往往閑置無人使用，而且現在有一部分學生專心科研，更希望進一步深造，因而他們對于大型分析儀器的需求比較強烈，本實驗中心利用放假后一到兩周的時間為學有余力的學生開放分析儀器供其使用，并且在開放實驗室期間，實驗中心教師也參與指導，不僅可以及時規范學生的儀器操作，更重要的是及時地解決學生儀器操作中出現的問題。

3.4分小組進行學習

如今各個專業的學生人數眾多，采用大班化教授儀器分析課程效果往往不佳。本實驗中心現將化學大類本科生分成8組每組4～5人，每周由一位專業教師進行指導操作一種大型儀器技術，給予每人充分上機操作的時間，實驗操作結束后，教師要求學生養成及時對實驗數據進行分析的習慣以及按時完成實驗報告。在實驗中遇到的問題由老師組織大家一起交流討論，啟發思維，引導學生不斷地修正實驗思路，突出學生在實驗操作中的主觀能動性。任課指導老師采用基本原理提問的方式，帶領學生了解儀器的基本構造，通過已知化合物的結構為例演示進行分析。在這個過程中，教師需特別強調操作的規范性，例如：紅外光譜中樣品的研磨要在紅外燈下進行，防止樣品吸水；紫外光譜需要注意保護好吸收池只能用手觸摸兩側的毛玻璃，不可接觸光學面；XRD需要注意將樣品粉末研磨成合適的粉末并制成十分平整的平面試片。

3.5設立相應的課題供學生參與

為了培養本科生，本實驗中心的授課可與各任課教授老師的課題相結合，不僅設立了一些讓學生驗證性的實驗，也開辟了一些探索性課題供大三、大四的學生參與：例如利用熱重分析儀探討草酸鈣中結晶水的組成，利用原子力顯微鏡觀察單分子和分子納米的結構，利用掃描電鏡觀察低碳鋼板表的氧化膜形貌，也有紫外光譜在污水化合物測定中的應用。通過這些驗證以及探索性實驗可以激發學生的學習興趣和主動性，培養學生的主觀能動性和創新意識，也能夠讓學生在未來的就業道路上脫穎而出。

4　結語

通過對化學大型儀器技術教學的實踐探索，我們發現教師本身需要綜合解析儀器實驗講義，保證實驗順利進行，精心設計儀器實驗對象，讓學生抓住每一個儀器分析實驗的特點來收集數據，讓每一個學生都能夠熟悉儀器的操作和分析，并且投入實際的應用。學生在學習儀器分析技術過程中，充分鍛煉了其動手能力，培養了主觀能動性，教師也大大提高了教學質量，為培養具有科研能力的新一代高水平高層次的化學技術人才夯實了基礎。

參考文獻

[1] 祁景玉.現代分析測試技術[M].上海：同濟大學出版社，2006：16-33.

[2] 李發美.分析化學[M].北京：人民衛生出版社，2011：20-35.

[3] 汪靜，曾榮昌.綜合利用高校大型精密測試儀器提高學生的科研創新能力[J].中國教育技術裝備，2012，33：29-30.

[4] 余傳柏，韋春.高分子材料近代測試技術教學改革初探[J].廣東化工，2010，37(10)：200-201.

[5] 計亞軍.大學化學實驗教學要點之我見[J].廣州化工，2014，42(15)：253-256.

[6] 張元靜.目前我國高等教育存在的問題與對策[J].石家莊學院學報，2011，13(5)：117-119.

通訊作者：曾琴，助理實驗師，主要從事大學化學實驗教學的研究；E-mail：zengqinllg@163.com；Tel：18818275203

中圖分類號：G 642.0

Propulsion the Popularization of the Modern Instrument Analysis Technology

ZENG Qin1，LUO Li-gang2，WANG Lu1，ZHOU Shi-lin1，YU Zhi-hao1，LI Jing1

(1 University of Shanghai for Science and TechnologyThe Public Experiment Center，Shanghai 200093，China；2 East China Normal University Department of Chemistry，Shanghai 200241，China)

Abstract：Modern analysis and testing technology is one of the basic skills that chemistry and other major of undergraduates must master. However，there are some problems in the experimental teaching. For example，there is less class time，lack of initiative and enthusiasm among students，and unfamiliar with the operation. It introduces the strengthening experiment teaching of the modern instrument technology in chemistry of undergraduates，and puts forward some suggestions on the teaching problems of the present problems. It aims at mastering basic analysis and testing technology，stimulating students’ learning interest and initiative，and improving the students’ practical ability，subjective initiative and innovation consciousness.

Key words：experimental teaching，modern instrument analysis，experimental effect