化學及相關專業儀器分析實驗中存在的問題及解決措施

高曉慧 劉英姿 劉浩然 夏新華

摘要：當前儀器分析實驗存在理論與實踐脫節、實驗完整性系統性不夠、學生參與意識不強，以及師資參差不齊等問題。要解決上述問題，需要彌補儀器結構知識、整合實驗、加強學生學習的興趣、組織專門培訓來提升儀器分析的實踐應用能力。

關鍵詞：儀器分析;實驗;改革

中圖分類號：G642.41 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2016）43-0262-02

儀器分析是化學專業本科生的必修課程，在其專業教育中有重要的地位。儀器分析實驗是促進學生鞏固理論知識并提高實驗技能的重要手段。儀器分析實驗具有自身不同于其他實驗的特點是：儀器貴重、臺套數少、實驗時間長，且對師資的要求高。長期以來，學生儀器分析實驗“走馬觀花”，其實驗技能得不到實質性的提高[1]。要解決這些問題，需要深入剖析其背后的根源，并提出有力的改革措施。以下是筆者在教學中總結出的一些關鍵問題及解決措施。

一、當前儀器分析實驗存在的問題

1.理論教學與實踐脫節。隨著社會的發展，儀器分析手段越來越廣泛，涵蓋的知識越來越多。但是，化學專業的教科書幾乎普遍存在的一個問題是：部分教科書某些內容跟不上日新月異的儀器行業的發展變化，對重要的應用內容介紹不多，部分內容理論與實踐環節脫節[2]。

2.儀器分析的完整性、系統性不夠。當前儀器分析實驗的另一個問題是：實驗的系統性、完整性不夠。不少高校儀器分析實驗課程是以兩學時或四學時為單位的。為節約時間，很多實驗是由老師配制好樣品，只由學生進樣獲得結果。學生除了進樣過程，其他的技能都沒有學到，嚴重影響實驗效果。

3.學生參與意識不強。一方面因為儀器分析的設備多屬大型精密儀器，不同于常規的儀器，學生動手會產生一定的畏懼心理[3]。另一方面，有部分學生認為儀器精密度高，由誰來操作結果都一樣，自己沒有必要參與，只需要一個結果就行了。此外，個別儀器太過先進，自動化程度特別高，學生可參與的步驟太少。這也大大降低了學生的參與意識。

4.儀器分析師資參差不齊。儀器分析實驗的帶教老師，需要非常熟練的操作技能。但目前一個相當尷尬的現象是：帶教老師的隊伍參差不齊。有的高校是以理論課老師同時帶教實驗，有的高校有專門的實驗老師，有的高校是以長期操作和維護儀器的實驗員為主來帶實驗。但某些老師同時帶多個實驗，并不是對每種儀器都非常熟悉。諸如此類的種種現象，導致儀器分析的師資隊伍差異較大，實驗效果也差別很大。

二、解決儀器分析實驗問題的措施

1.全方位讓學生了解儀器結構與性能。鑒于當前學生對儀器結構不了解的狀況，可以幾個方面著手解決這一問題。一是組織經驗豐富的一線教師編寫相關教材，著重以儀器真實結構而不僅僅是原理示意圖來解析儀器的功能，并編入儀器操作、維護及建立分析方法的詳細步驟。二是通過視頻來增強學生的可操作性。對于儀器操作軟件的帶教，則可通過屏幕錄制軟件來再現整個軟件操作過程。三是通過拆裝舊儀器獲得儀器結構的知識。廢舊儀器雖然已不適應時代需要，但其基本結構仍然對學生有啟發。將達到報廢標準的儀器讓學生來拆裝，可使其深刻理解結構及其對性能的影響。

2.儀器適當配套使用。儀器要做到適當配套使用才能發揮最大效益，即：國產儀器與進口儀器配套、手動儀器與自動儀器配套、新儀器與舊儀器配套。通過配套使用，可增強對儀器性能的認識。用國產儀器、手動儀器多訓練學生的動手能力，用進口儀器、自動化儀器可感受到數據的精準，這樣相得益彰，必然能提高學生的儀器應用能力。

3.合理安排實驗時間。儀器分析多采用精密貴重儀器，臺套數一般比較少。要讓多人得到鍛煉，比較合適的方法是“以時間換空間”。即通過每次三至四人，多輪實驗的方式來增加每個人平均使用儀器的時間。這一方式已在不少高校得到推廣。如一次開設三至四個實驗，每個實驗四人，這樣就充分利用了儀器。此外，利用開放實驗亦可增加儀器的使用率，而提高學生的實驗操作能力[4，5]。國內外高校有不少采用這一方法。

4.提高學生參與度。儀器分析實驗，如果只是被動地執行實驗過程，相對而言是比較枯燥的。要提高學生的參與度，就要努力提高學生的興趣[6]。一方面，通過選題來增強學生的參與度。檢測生活中的實際樣品，關注熱點問題，均可以提高學生興趣。如：以氣質聯用檢測樟樹葉中的揮發性成份、檢測可能受污染的水或土壤中的鉻。另一方面，可以通過對比不同實驗方法提高學生對樣品前處理、分析精度的重視。

5.整合實驗內容，提高實驗質量。目前國內許多高校的儀器分析實驗都是單個的、分散的實驗，且不少實驗只讓學生參與部分分析過程，這對于學生的能力的培養是不利的。完成一個完整的分析過程對學生來說是非常必要的，國外高校多采用這一方法[7]。以綜合型實驗的形式將不同的實驗技能串連或并聯起來，讓學生在得到實驗技能鍛煉的同時又提高了思維能力[8]。如：設計一個以抗凝血藥華法林鈉為中心的實驗，可設計如下系列實驗：華法林鈉的合成、華法林鈉的紅外光譜測定、華法林鈉差熱—熱重曲線的測定、華法林鈉X射線衍射譜的測定、氣相色譜法檢測華法林鈉中異丙醇的溶劑殘留。

6.組織專門培訓。最近幾年筆者所在學校綜合各方意見，啟動了大型精密儀器培訓工作。培訓工作與儀器分析理論課程相銜接。培訓工作分為理論培訓、實踐操作及上機考核三部分。理論培訓分為兩大部分，一是講解儀器分析實驗安全性，二是分別講授每種儀器的結構及操作注意事項。實踐操作主要培訓硬件操作、軟件使用、分析方法的建立及維護注意事項。上機考核則主要是由學生自行建立方法分析結果。培訓工作由長期工作在一線對儀器非常熟悉的教師承提。從儀器原理、結構到維護、操作及方法的建立，一步一步循序漸進。每種儀器的培訓，均有培訓大綱規劃整個流程，由淺入深，逐步滲透，讓學生真正地、扎實地掌握儀器操作，達到獨立操作的水平。

綜上所述，儀器分析實驗中提升學生實踐應用能力的重要學習過程，要改變當前存在的問題，就要加強學生對儀器結構的認識、提高學生的參與度并全面系統地培養學生實驗技能。“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”，只有大量的、全方位的實踐，才能讓學生真正地掌握和提高儀器分析的實踐應用能力。

致謝：本文受湖南省2015年度研究生教學研究課題及校企溝通化學創新訓練基地經費及2016年湖南省研究生創新基金資助。

參考文獻：

[1]馬祥英，陳其鋒，許海棠.儀器分析實驗課程改進與實踐[J].實驗科學與技術，2013，11（2）：76-78.

[2]于俊生，鄭修文，張劍榮，等.關于儀器分析課程教學的思考[J].大學化學，2002，17（4）：13-15，18.

[3]巴吐爾.買買提明，陳春麗，勉強輝.提高大型儀器分析實驗課教學效果初探[J].科技資訊，2012，10（28）：147.

[4]周云，張四純，李景虹，等.儀器分析開放實驗室的教學與管理[J].實驗室研究與探索，2007，26（2）：129-131.

[5]曹紅，劉紅，陳思羽，等.關于儀器分析教學改革和大學生創新培養的探討[J].兵團教育學院學報，2009，19（1）：82-84.

[6]孟磊，鄭先福，寧愛民，等.興趣教學法在非化學專業儀器分析教學中的應用[J].江西農業學報，2012，24（2）：201-203.

[7]張靜，劉芬芬，龔波林.基于中美兩所大學儀器分析實驗課程比較的思考[J].實驗技術與管理，2012，29（8）：175-177.

[8]劉浩然，劉英姿，夏娟.就業導向型化學專業人才培養實踐教學模式的改革研究[J].教育教學論壇，2013，29（52）：44-45.

The Problems and Resolution in the Instrument Analysis Curriculum for Chemistry Major Students

GAO Xiao-hui1， LIU Ying-zi2， LIU Hao-ran3，XIA Xin-hua1

（1.College of Pharmacy，Hu'nan University of Chinese Medicine，Changsha，Hu'nan 410208，China;

2.College of Medicine，Hu'nan Normal University，Changsha， Hu'nan 410006，China;

3.College of Chemistry and Chemical Engineering，Hu'nan University，Changsha，Hu'nan 410082，China）

Abstract：The problems existing in current instrument analysis experiment included the non-matching between theory and practice，the weak systematicness of experiments， poor participation consciousness in students and different teaching ability etc. In order to solve the above problems，it is suggested to improve the education on the knowledge of the instrument structure，integrate the disperse experiments，enhance the students' interest in learning，and conduct special training to strengthen the ability of student on ?the practical application of analysis instrument.

Key words：Instrumental analysis;Experiments;Reformation