儀器分析課程教學(xué)探討

吳世芳++高利波

【摘要】從儀器分析課程的特點及教學(xué)現(xiàn)狀出發(fā)，探索教學(xué)過程中的改革突破點，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和實踐能力。

【關(guān)鍵詞】儀器分析 教學(xué)現(xiàn)狀 改革

【中圖分類號】O65-4 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）19-0137-01

引言

儀器分析是化學(xué)分析的一個分支，是指采用比較復(fù)雜或特殊的儀器設(shè)備，通過測量物質(zhì)的某些物理或化學(xué)性質(zhì)的參數(shù)及其變化來獲取物質(zhì)的化學(xué)組成、成分含量及化學(xué)結(jié)構(gòu)等信息的一類方法[1]。儀器分析在工業(yè)分析、食品分析、藥物分析、油品分析及環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，已成為生產(chǎn)和科研中不可或缺的分析手段。目前，《儀器分析》課程已被列為化學(xué)化工、食品藥品、醫(yī)藥環(huán)保等專業(yè)的一門必修課。為適應(yīng)現(xiàn)代儀器分析的發(fā)展與教學(xué)改革新形勢，如何在有限的學(xué)時范圍內(nèi)，合理安排儀器分析課程內(nèi)容，既讓學(xué)生打下堅實的理論基礎(chǔ)，又激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，是儀器分析教學(xué)工作者需要解決的問題之一。

一、《儀器分析》課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.儀器分析與多學(xué)科交叉，課程內(nèi)容較多

儀器的原理方面涉及物理光學(xué)、電子、計算機(jī)技術(shù)等知識[2]，學(xué)生學(xué)習(xí)時感覺知識面需求廣，難點較多，理解有點困難。每本教材都包括光化學(xué)分析、電化學(xué)分析、色譜分析、核磁共振分析、質(zhì)譜分析等項目，各種分析方法之間關(guān)聯(lián)性小，每一種分析方法下又包含不同的儀器，例如光化學(xué)分析就包括紫外可見分光光度法、原子吸收光譜法、原子發(fā)射光譜法、紅外吸收光譜法等，不同的儀器原理不同、結(jié)構(gòu)不同。因此，學(xué)生需要理解記憶的知識點散而多，在學(xué)習(xí)過程中容易疲乏枯燥，學(xué)習(xí)興趣漸失。

2.理論課程與實訓(xùn)課程進(jìn)度不同

儀器分析課程分為理論課程和實訓(xùn)課程。在實際授課過程中，一般在同一學(xué)期排課。受課時、實訓(xùn)室、教師等因素的影響，實訓(xùn)課程在進(jìn)行下一項目時，理論課往往剛剛進(jìn)行到實驗技術(shù)部分，理論明顯落后于實訓(xùn)，這樣會使實訓(xùn)教師在基本原理上消耗較長的時間講解，否則學(xué)生一片茫然。

3.實驗課程開展有難度

隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，儀器價格逐漸走高。教學(xué)單位對一些昂貴的實驗儀器，例如氣相色譜、液相色譜、原子吸收光譜儀等，擁有量很少，每種只有一臺甚至沒有。因此在開展實驗教學(xué)時，不能像有機(jī)、無機(jī)化學(xué)實驗?zāi)菢营?dú)立操作，只能兩人或多人小組形式進(jìn)行。學(xué)生在操作過程中，大多會一人操作，其余人旁觀，從而使動手能力得不到鍛煉。另外，為了防止學(xué)生誤操作把儀器弄壞，在實驗開展之前，實驗老師通常先將儀器的參數(shù)設(shè)好，所以學(xué)生接觸到的是進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)的儀器，甚至實驗結(jié)束后也搞不清楚儀器開關(guān)在哪里，實驗結(jié)束后學(xué)生往往感覺自己什么都沒學(xué)到。比如有的學(xué)生在做完氣相色譜的實驗后，唯一的印象就是自己拿著微量進(jìn)樣器進(jìn)了個樣品，然后就輸出譜圖了[3]。

隨著分析儀器的更新?lián)Q代，儀器面貌越來越美觀，但對儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)都包裹很嚴(yán)。另外，儀器的精密度越來越高，且價格昂貴，不能隨意搬動和拆開。在介紹儀器結(jié)構(gòu)時只能無奈的略過。

二、《儀器分析》課程教學(xué)改革探索

1.合理整合教學(xué)內(nèi)容

儀器分析課程內(nèi)容多、課時相對較少，從適應(yīng)學(xué)生將來工作的實際需要出發(fā)，應(yīng)合理選擇授課內(nèi)容，避免面面俱到。由于我院學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)定位于實際應(yīng)用型人才，因此我們在講授內(nèi)容的選擇上有所側(cè)重，不同的專業(yè)，教授的內(nèi)容范圍及重點不同。在課時分配中適當(dāng)加大常用分析方法，如紫外可見分光光度法、氣相色譜法、液相色譜法、原子吸收法等的課時比例。目前電化學(xué)分析法在各單位使用相對較少，我們就適當(dāng)減少其在授課中的比例，僅對其進(jìn)行簡介。從注重應(yīng)用的角度出發(fā)，對于教材中的公式推導(dǎo)，除一些重點公式外，一般不作要求，學(xué)生只要能靈活應(yīng)用公式解決問題即可。

2.改進(jìn)教學(xué)方法

在課程教學(xué)中，教材中各章的內(nèi)容雖然看似瑣碎，但基本都可以找到一些主線[4]。每章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容安排都是按照儀器分析方法的原理、儀器的基本結(jié)構(gòu)到定性定量方法、實驗技術(shù)這一主線進(jìn)行，然后逐塊分層次說明。另外，在不同的章節(jié)間可采用比較法進(jìn)行教學(xué)。比如在進(jìn)行色譜法教學(xué)時，色譜定性、定量分析方法是完全相同的。而針對氣、液色譜，反映具體儀器結(jié)構(gòu)部件上會有很大差別，比如氣相中的流體輸送系統(tǒng)由高壓載氣鋼瓶完成輸送氣體流動相的功能，而液相中則由高壓輸液泵用于輸送液體作為流動相。程序升溫和梯度洗脫分別是氣相色譜法與高效液相色譜法中提高分離效果的有效手段，可謂目的相同，但實現(xiàn)的方法不同，可以在教學(xué)中進(jìn)行適當(dāng)?shù)膶Ρ取Ｍㄟ^教學(xué)過程中的一系列比較，將各章節(jié)內(nèi)容有機(jī)地聯(lián)系起來，有助于學(xué)生的理解與掌握。

3.合理應(yīng)用多媒體教學(xué)手段

將多媒體技術(shù)引入儀器分析教學(xué)中，可以提高儀器分析的教學(xué)效果。在制作課件時，盡量避免大量的文字堆積，這樣會使學(xué)生無暇聽講、思考，而忙于記錄，另一方面會降低學(xué)生課堂的興奮度。教師在授課過程中，可以依靠圖片、制作動態(tài)視頻或某些儀器廠家的維護(hù)視頻給學(xué)生直觀認(rèn)識，或讓學(xué)生課下自由觀看相關(guān)視頻，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性及興趣。

4.合理配置教學(xué)資源

鑒于理論課和實訓(xùn)課的不同步，可以由同一名教師承擔(dān)。這樣既可以使理論課和實訓(xùn)課在知識點的重大難點上互相補(bǔ)充，又可以合理調(diào)節(jié)理論課和實訓(xùn)課的教學(xué)進(jìn)度。或者整個課程分儀器分項目分教師進(jìn)行，實行理實一體，項目教學(xué)。目前，很多學(xué)校都引進(jìn)了儀器分析仿真平臺，彌補(bǔ)了因設(shè)備欠缺導(dǎo)致的實驗項目無法開展的不足。學(xué)生可以在仿真界面按照操作流程進(jìn)行操作，配備的評分系統(tǒng)可以隨時進(jìn)行操作判定，及時發(fā)現(xiàn)錯誤。但使用仿真系統(tǒng)時仍有不足，畢竟是虛擬實驗，學(xué)生的安全意識降低，需要教師時刻提醒。

搞好儀器分析課程的教學(xué)不是一朝一夕的事，需要教師綜合運(yùn)用各種教學(xué)方法和教學(xué)手段，積極改革，深入研究。儀器分析的研究發(fā)展很快，教師應(yīng)利用業(yè)余時間不斷查閱國內(nèi)外書籍及期刊，把化學(xué)化工、食品藥品、生化環(huán)境、石油等領(lǐng)域涉及的儀器分析新動向和新技術(shù)不斷融合到教學(xué)內(nèi)容中，使儀器分析課程更加豐富多彩。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏培海，曹國慶.儀器分析[M]. 北京：高等教育出版社，2014

[2]杜甫佑，阮貴華，李建平等.以《儀器分析》教學(xué)改革為契機(jī)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力[J]. 廣州化工，2011，39（3）：177-178

[3]甄淑君.儀器分析課程教學(xué)改革思考[J].西南師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，38（3）：168-170

[4]陳毅挺，林棋，張慶守.儀器分析課程教學(xué)探索[J].大學(xué)化學(xué)，2011，26（3）：11-13