高校《儀器分析》課程教學改革探索

孫崇玉　孫立強　劉飛

摘 要：該文針對高校《儀器分析》教學過程中存在的主要問題，從調整教學內容、引入虛擬實驗室、改進考核方法等方面探討了教學改革中可行的創新思路和方法，旨在激發學生的學習興趣和積極性，提高儀器分析課程的教學質量。

關鍵詞：儀器分析；教學改革；虛擬實驗室

中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）17-0150-02

Teaching Reform of Instrumental Analysisat in Colleges

Sun Chongyu et al.

（College of Life Sciences，Huaibei Normal University，Huaibei 235000，China）

Abstract：In this paper，the problemsexistingin the teaching process of instrumental analysis were analyzed and summarized，andsome reforms and explorationonteaching contentsadjustment，application of virtual laboratory，and test innovationwere carried out.There formsaimatin spiring the interest of students and improving the quality of teaching.

Key words：Instrumental analysis；Teaching reform；Virtual laboratory

《儀器分析》是環境科學專業重要的基礎和專業課程，隨著分析化學在方法和實驗技術方面的廣泛發展，特別是新的儀器分析方法的出現，儀器分析在分析化學中的地位日益凸顯。通過本課程的學習，能使學生掌握各種儀器分析方法的基本原理、特點、適用范圍和使用方法，具備應用儀器進行分析操作的基本技能[1-2]。筆者結合自身教學實踐，對教學中存在的問題進行了探討，旨在激發學生的學習興趣，提高學生的綜合素質。

1 《儀器分析》教學過程中存在的問題

1.1 教學內容繁多，學生興趣不足 《儀器分析》課程主要包括原子發射光譜分析、原子吸收光譜分析、紫外吸收光譜分析、紅外吸收光譜分析、電化學分析法、氣相色譜法，高效液相色譜法、核磁共振波譜分析、質譜分析等，儀器分析方法種類繁多，每種方法都有不同的原理及相應的儀器，因此其涉及的知識面非常廣。《儀器分析》的課時安排較少，導致部分內容教學進度加快，課堂上缺少時間與學生進行互動，課堂氣氛較為沉悶，學生學習的主觀能動性較差。經過幾年的教學工作，發現大多數學生對考研課程學習比較認真，對其他課程重視程度不夠，而本課程又較為枯燥難懂，因此部分學生對儀器分析不感興趣，如何利用有限的課時提高教學效果是一個值得探討的問題。

1.2 學生基數大，實驗設施有限 隨著高校的擴張，學生數量日益增多，1個實驗項目往往需要分多批次進行。以筆者所在大學為例，環境科學專業一般分成4個組，每個實驗小組人數大約在20人左右，很難保證每位同學都有足夠多的機會動手鍛煉，進行實驗操作。尤其是一些中高端儀器設備，由于價格昂貴，維修運行成本較高，因此只面向科研用途，對本科生教學的開放程度較為有限。少量用于本科教學的貴重儀器，也是采用教師講解來觀察儀器的結構組成，儀器設置及分析操作流程，而難以實現學生的獨立操作和應用。

1.3 教學考核方式單一 傳統儀器分析實驗教學考核主要由平時成績和期末考試成績構成。其中，平時成績又包括操作成績和實驗報告成績，由于實驗操作成績可控性較弱，很多時候平時成績主要依據實驗報告來體現，這就導致考核成績無法有效地體現出學生的實際操作能力和創新能力。部分學生只注重實驗報告的撰寫和理論知識的機械記憶，缺少主觀能動性。學生經常是按照實驗步驟機械完成實驗過程，預習階段只是單純的抄實驗報告，不會思考實驗原理及每個實驗過程為什么要這樣做。實驗階段，對樣品預處理和藥品配制比較陌生，實驗結果通常只有簡單的數據記錄，缺乏深入分析，部分學生純屬應付了事，做完就忘完了，實踐能力難以提高，更難滿足實際工作崗位的需求。

2 教學改革與創新

基于教學過程中存在的諸多問題，從教學內容、教學方法和考核方式等方面對《儀器分析》課程進行調整和完善。

2.1 調整教學內容 由于《儀器分析》課程內容多、課時量相對不足，2017大綱修訂的原則就是合理選擇授課內容，避免面面俱到。結合筆者教學經驗，對校內36個學時的講授內容與學時進行調整。結合實際應用的需求，在學時分配中適當增加光譜分析和色譜法的比例，特別是對于一些常用的分析方法，如原子吸收光譜分析、原子發射光譜分析、紫外可見分光光度法、氣相色譜法、高效液相色譜法等進行著重的介紹。由于電化學分析法在實際分析測試中應用較少，在教學大綱的設置中，適當減少比例。這樣教學內容和學時的調整，有利于將應用較多的儀器分析方法，講授得更清楚，加深學生對知識的理解。再結合實驗課程，形成互補，增強學生對分析方法的理解、掌握和應用。

2.2 引入“虛擬實驗室” 虛擬實驗室是一種基于Web技術、虛擬仿真技術構建的開放式網絡化的虛擬實驗室，是現有各種教學實驗室的數字化和虛擬化[3-4]。《儀器分析》課程的學習，需要引導學生循序漸進的理解并掌握方法的基本原理、儀器的結構組成和工作原理、分析步驟、數據處理及應用。以紅外吸收光譜分析為例，課程分別從分子光譜及其產生、分子振動方程、紅外光譜的吸收強度等角度，闡述紅外吸收光譜產生的條件，不同化學基團振動頻率差異的原因，及吸收峰強度的影響因素，在系統的理論學習的基礎上，進一步講授紅外光譜儀及其應用。教學過程中學生反映幾個學時內填鴨式的講授，很難將這些知識內化到自己的知識體系。虛擬實驗室的發展，很大程度上能彌補這種缺陷，虛擬實驗室具有很強的仿真性，教師事先定義了虛擬儀器的功能和實驗步驟，因此每一步的操作流程都非常清楚，學生可以不受時間空間等條件的限制在網絡終端上十分便捷地進行實驗的預習和操作。通過虛擬實驗室，使每個學生能夠直觀的觀察紅外光譜儀的組成，了解氣體、液體和固體試樣制備流程，掌握樣品測定和數據分析方法，加深學生對分析方法的理解，提高應用能力。同時有效解決了實驗設施不足的問題，增強了趣味性。

2.3 改進實驗考核方法 為改變重理論輕實驗的現象，2017年在進行《儀器分析實驗》考試大綱修訂過程中，修訂了各部分的內容和分值，突出了實驗動手的重要作用。總成績包括平時實驗成績、期末理論考試成績和期末操作考試成績，相應所占比重分別為60%、20%和20%。平時實驗成績包括預習成績（40%）和實驗操作成績（60%）。并把課堂提問、實驗態度和實驗動手能力納入實驗操作成績中，讓學生不再只關心實驗報告，而是真正的動手去做實驗，培養獨立思考和自主創新的能力。

3 結語

本文分析了《儀器分析》教學過程中存在的問題，提出了教學改革和創新的對策，以期提高學生專業學習的興趣，使學生在儀器分析課程的學習中能夠更系統的理解和掌握儀器結構、基本原理和實驗操作流程，提高學生的分析和應用能力，培養出創新、應用型人才。

參考文獻

[1]嚴海燕.科研與分子生物學技術實驗教學的整合[J].中國西科技，2011，10（9）：66-68.

[2]郭江波，辛翠花.分子生物學教學及實驗有機結合的探索及改革[J].科技信息，2011（1）：579.

[3]劉延華，桂萬云.虛擬實驗室在高校實驗教學中的應用前景[J].洛陽師范學院學報，2006（2）：94-96.

[4]郭智敏，劉偉.基于Internet的遠程虛擬實驗室的研究現狀和問題分析[J].教育教學論壇，2010（24）：161.

（責編：張宏民）