高等農業院校儀器分析課程教學改革與實踐

馬俊蓉，鄧維萍，張　靈，陳　書，王永琴，秦向東

(云南農業大學基礎與信息工程學院，云南　昆明　650201)

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高等農業院校儀器分析課程教學改革與實踐

馬俊蓉，鄧維萍，張靈，陳書，王永琴，秦向東

(云南農業大學基礎與信息工程學院，云南昆明650201)

儀器分析是高等農業院校生物技術、食品工程、應用化學等相關學科學生的重要專業基礎課程，為后續專業課程的學習提供必要基礎。為提高高等農業院校化學專業儀器分析課程教學效果，從自身的教學實際出發，在對本校該課程教學現狀與問題進行分析的基礎上，從多個方面(教學內容、教學方式、考核體系等)進行了改革與實踐，收到了良好的教學效果。為高等農業院校該類課程的教學提供借鑒和參考。

農業院校；儀器分析；教學改革；實踐

儀器分析是以測量物質的物理性質或物理化學性質為基礎，利用較復雜而特殊的儀器來確定樣品的化學組成、含量及結構的一類分析方法[1]。隨著科學技術的發展，分析化學在方法和實驗技術方面都發生了深刻的變化，特別是新的儀器分析方法不斷出現，且其應用日益廣泛，從而使儀器分析在分析化學中所占的比重不斷增加。因此，儀器分析課程在高等農業院校中已成為化學化工、生物工程、食品、藥學等相關專業的重要基礎課程。通過本課程的學習，使學生掌握儀器分析方法和常用儀器的基本原理及基本操作技能，為后續專業課程的學習提供必要基礎[2-3]，對培養學生分析、解決問題能力和創新精神、掌握現代的研究手段與方法、綜合素質的培養與提高起著至關重要的作用[4]，其教學質量與教學效果也越來越受到人們的關注。為了提高“儀器分析”課程的教學質量，本文結合自身高等農業院校的實際情況，在分析該課程教學中存在的問題與現狀基礎上，從教學方式、方法、內容及考核辦法等方面對儀器分析課程進行了改革與實踐，以期為高等農業院校該課程的教學工作者提供一定的借鑒與參考。

1　課程存在的現狀與問題

作為分析化學主干課程，儀器分析課程在教學上一直是個難點，主要原因如下：

(1)內容多課時少。儀器分析內容包括了色譜分析法、電化學分析法、光學分析法、核磁共振波譜法及質譜分析等，內容多且復雜。在有限的時間內學習和掌握這幾大部分的內容，對教師和學生都是一個極大的挑戰。

(2)內容抽象難懂。儀器分析課程的學習要具備物理、化學、高等數學等學科的基礎，且各分析方法的工作原理及儀器設備均有差別，公式推導多，知識點及內容抽象、與實際應用結合較少，使得課程過于理論化而顯得枯燥無味，從而導致學生學習積極性不高。

(3)實驗用儀器配備不足。儀器分析涉及的許多大型儀器價格昂貴，同時耗材和維修保養也需要相當大的開銷。我校乃至大多數高校配置數量有限，并且同時承擔科研與教學任務，無法保證學生充分的操作時間，學生很難感性地理解相應的分析方法和手段，喪失了學習的興趣，這些都極大地影響了教學效果[5]。

2　課程教學改革與實踐

基于目前我校儀器分析課程教學中存在的問題與現狀，結合自身多年的教學體會與專業的實際情況，在該課程的教學中采取了一些改革措施并進行了實踐探索。

2.1合理選擇、不斷更新教學內容

近年來，分析化學領域新儀器新方法不斷出現，儀器分析教學也需要對授課內容進行相應的補充與更新。教師應從滿足學生將來工作的實際需要出發，認真選取教材，并對其內容進行合理取舍，選出與學生專業密切相關的內容進行重點講解，避免面面俱到[5-6]。就我校化學專業而言，我們重點講授光譜法、色譜法、電化學分析法、質譜法。其中核磁共振波譜法由于其原理與光譜法極為相似，因此與光譜法合并講授。電化學分析法則根據實用性和應用廣泛性，重點講授電位分析法和極譜分析法。質譜法除基本原理及儀器結構外，補充不同離子源的應用，重點介紹EI源和ESI源的工作原理及譜圖分析，并增加質譜與其他儀器聯用的相關理論，盡量做到主次分明、重點突出、結合實際、與時俱進。

2.2采用不同形式的教學方法

根據儀器分析課程的特點，采用單一的、填鴨式的授課方式既不利于學生對知識的接受和理解，也不利于激發和保持學生的學習熱情。教師應該根據所授內容選擇不同的教學方法，才能達到較好的教學效果[1]。

2.2.1案例教學法

儀器分析課程涉及多學科的基本原理，內容較抽象，如果不能將其與實際應用相聯系，容易導致學生厭學心理。為了體現儀器分析課程的實用性，可以引入案例教學法，通過一些具體儀器分析檢測案例的介紹，讓學生充分感受儀器分析學習的意義與作用，提高學習積極性。

例如：講“緒論”時，先以“分析化學能夠解決哪些實際問題？”開始導入，引導學生積極思考生活中的一些實際問題，比如血液、尿液的檢測，食品中營養成分、有害物質的檢測，運動員興奮劑的檢測等等，讓學生首先感受到分析檢測的重要性與實用性，產生進一步學習的興趣。緊接著引入社會廣泛關注的食品安全問題，如奶粉三聚氰胺事件、瘦肉精、孔雀石綠、蘇丹紅事件等，以身邊的熱點案例激發學生的學習興趣及專業使命感。講解“原子發射光譜法”時，從“清華大學學生朱令鉈中毒事件”導入，進而引出ICP-原子發射光譜法在微量金屬測定中的應用。從直觀具體案例出發逐漸引入教學內容，不僅形象生動，能夠激發學生對課堂知識的探知欲，還有助于學生對課程知識的大致了解，明白學習意義和應用范圍，明確學習的目的是根據檢測對象、檢測要求的不同來確定檢測方法和檢測儀器，并要發展靈敏度高、精確度高、線性范圍好、快速、簡便、無干擾的分析方法[2]，從而有助于后面每一種具體儀器分析方法原理及其應用的學習與掌握。

2.2.2多媒體教學手段的合理應用

多媒體教學將文、圖、聲、動畫等各種因素有機組合在一起，具有信息容量大，圖文聲色并茂的特點，是現代課堂教學的主要手段。與以教材、黑板和粉筆為主的傳統教學相比，多媒體可以隨時更新與補充教學內容，具有形聲性、再現性、先進性和高效性的優勢。對于難以講解或非常抽象的內容、各種儀器的結構和操作過程，通過三維動畫、視頻圖像、模擬或虛擬現實等手段形象進行展現，不僅能使學生通過多種感官刺激全方位地獲取信息，也能調動學生學習興趣、啟發學生的創新思維[1,7]。

例如在講解“氣相色譜”時，色譜分析的原理很抽象，可通過播放色譜分離過程的小動畫，使學生直觀、形象地看到色譜柱中隨著流動相的向前運動，樣品中不同組分在兩相中不斷分配而逐漸得以分離的整個過程；在講解儀器結構、分析原理與檢測過程時，通過播放相關視頻，使教學內容更為直觀，既增強了教學的趣味性，也可以通過多感官的充分調動，提高學生的學習效率。

2.2.3結合學校科研條件展開實踐教學

培養學生的創新精神和實踐能力是素質教育的重點[8]，這是源于對應試教育和單純專業化教育弊端的反思提出來的。作為高校教師應該樹立以培養具有創新精神和實踐能力人才為核心的教育理念[9]，著重實踐教學的開展。對于儀器分析這樣一門實用性非常強的課程，缺少實踐環節的教學會讓學習過程成為紙上談兵，知識難以得到鞏固和內化。因此，我們借鑒王玉枝等[10]的教學經驗，根據教學內容，將課程和儀器分析的最新科研進展緊密聯系，同時考慮到自身作為農業院校的特點，補充介紹儀器分析在本校農業相關研究中的應用。除此之外，充分利用學校已有科研平臺，采取參觀學習、學生參與教師科研項目、學生申報科研項目等多種方式，在科研實踐中開拓學生科研視角、鞏固課堂知識、掌握學科發展動態。實踐證明，利用科研平臺開展儀器分析實踐教學是拓寬學生視野、激發學生興趣、發揮學生聰明才智的有效手段。

2.3多樣化考核方式的應用與實踐

課程考核是評價教學效果的重要指標，也是促進學習、提升教學質量的重要手段。目前大多數課程仍采取期末一張試卷決定最終成績的方式，雖然操作簡單，但是弊端也很明顯：部分學生不重視平時的課程學習，考前臨時抱佛腳的不良現象很多，考核結果也不能客觀反映教學質量，對學生學習的促進作用大打折扣。為充分發揮考核環節對學生學習的督促作用，我們在儀器分析的課程教學中采用了多種形式的考核方式，豐富了考核指標，同時提高了平時成績在課程總評成績中的比例：總評成績(百分制)中，平時考核占20%，包括考勤10%、作業5%、課堂活躍度5%；課程論文占10%，由學生自己選擇感興趣的儀器分析方法相關內容，獨立完成文獻查閱及論文撰寫；學生講課占20%，題目由教師出，內容主要圍繞儀器分析方法的應用和最新研究，學生分成小組，每個小組任選一個題目，制成多媒體課件并進行課堂講解，時間不超過10 min，教師與學生共同完成評分；期末考試占50%，采取閉卷考試的形式考查基本原理及基礎知識的掌握。

通過這種多樣化的考核方式和成績評定體系，將學習過程與結果有機地結合,幫助學生塑造了良好的學習習慣和學習態度，效果良好。

3　討　論

(1)對課程教學內容進行調整，應依據實際的培養計劃和教學學時來進行。對授課教師而言，既要對儀器分析的發展有一定的前瞻性，也要了解所教專業的行業需求，同時對整個學科體系有準確的認識和良好的把握。

(2)過多使用多媒體教學容易導致視覺疲勞而使學生學習注意力降低，因此應當與板書穿插使用。多媒體用于將抽象概念轉變為形象生動的具體過程，板書用于歸納要點。把兩種教學方式有機結合，教學效果將會顯著提高。

(3)實踐教學的出現和發展已經讓很多院校在思索新的辦學模式，即如何將理論教學與實踐教學有機的結合，使二者相輔相成。但是要注意不能一味擴大實踐教學所占的比重，教師要清晰地認識到本科院校人才培養的目標不同于職業院校，對學生不僅僅是技能的培養，更重要還是堅實的理論基礎的奠定。

(4)平時環節的考核能夠幫助學生建立良好的學習習慣、及時發現并改正學習中的問題。平時成績的評定不僅應包含學生上課出勤率，還應對學生的課堂表現有所體現，從而促使學生在課堂教學中發揮更大的主動性和積極性。

(5)考核過程引入課程小論文的寫作和學生講課環節，不僅鍛煉了學生查閱文獻、獲取信息及語言文字表達能力，還拓寬了學生的視野和思路。同時親身講授也有助于加深學生對于課堂知識的印象，促進學生對抽象知識的主動理解。

(6)在加強平時考查的同時依然要重視期末卷面考核，否則會讓學生不重視理論基礎和基本原理的學習，造成學習成果變空中樓閣的現象。

4　結　語

儀器分析是化學專業的一門重要基礎課程，又是一門抽象、難懂、實踐性很強的課程，面對儀器分析方法內容較多、新儀器新技術不斷涌現、而教學設備落后和大型分析儀器嚴重不足的現狀，從多角度開展課程教學改革探索與實踐，對提高該門課程的教學質量有重要的意義。

[1]余會成,譚學才,韋冬萍,等.化工專業儀器分析教學方法的探討與實踐[J].廣西民族大學學報(自然科學版),2011,17(4):109-112.

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[4]朱明華.儀器分析.4版[M].北京：高等教育出版社.2008:1-3.

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[6]楊富國.環境工程專業儀器分析教學方法的探討與實踐[J].廣東化工，2012,39(11)：149,54.

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Practice and Teaching Reform in Instrumental Analysis Courses in Higher Agricultural Colleges and University

MA Jun-rong，DENG Wei-ping，ZHANG Ling，CHEN Shu，WANG Yong-qin，QIN Xiang-dong

(College of Basic Science and Information Engineering,Yunnan Agricultural University,Yunnan Kunming 650201,China)

Instrumental Analysis is an important professional basic course for students in the field of biotechnology,food engineering,applied chemistry and other related disciplines in higher agricultural colleges and universities.It provides the necessary foundation for later learning of professional courses.In order to improve the teaching effect of Instrumental Analysis courses in agricultural colleges and universities,teaching content,teaching methods,and evaluation system,were discussed and practiced based on current situation and problems existing in the course teaching.The purpose was to provide experience and reference for Instrumental Analysis teaching of other majors in agricultural universities.

agricultural colleges and universities; Instrumental Analysis; teaching reform；practice

馬俊蓉(1976-)，女，在讀博士，講師，主要從事大學化學教育工作。

秦向東(1975-)，女，博士，副教授，主要從事大學化學教育工作。

G642.0

A

1001-9677(2016)06-0214-03