對儀器分析實驗教學改革的幾點思考*

黃 唯，劉鳳平

(廣西民族師范學院化學化工學院，廣西 崇左 532200)

分析化學作為化學的一個應用型較強的分支學科，是化學、生物、材料、環境、醫學、農學、食品等相關專業的必學基礎課，而其中的儀器分析應用最為廣泛[1]。儀器分析是基于物質的物理和物理化學性質建立起來的一種分析方法，在實驗過程中需要使用比較復雜且昂貴的儀器，要學好儀器分析就要學會掌握各種分析儀器的使用。因此，儀器分析實驗教學就顯得尤為重要。儀器分析實驗的目的是為了讓學生掌握各類儀器的基本原理、操作及應用，提高他們的動手能力和對實驗結果的分析能力，并能分析一些常見的儀器故障及解決它[2]。

1 廣西民族師范學院儀器分析實驗課現狀

儀器分析實驗課程是廣西民族師范學院化學、化學教育、制藥工程、化學工程、應用化學等專業的一門重要的專業必修課。通過該課程的學習，使學生能夠全面系統地掌握各種現代分析儀器的基本原理、儀器結構，熟悉各類儀器分析方法的應用對象及分析過程，激發學生學習興趣的同時，提高和培養學生的學習能力、實踐能力和創新能力，為學生將來進入相關行業工作和科學研究創新打下理論及實踐基礎。

為此，廣西民族師范學院儀器分析實驗開設有高效液相色譜儀、原子吸收光譜儀、氣相色譜儀、紫外可見分光光度計及電化學分析實驗。每種儀器涉及2～4個實驗項目。如氣相色譜儀實驗開設有保留值定性分析、氣相色譜法測定肉桂精油中肉桂醛的含量、定量校正因子的測定、歸一法對甲苯和二甲苯的定量分析。不論從儀器的種類還是開設的實驗項目數都能夠使學生對常見的儀器原理的掌握及應用。

但是從近幾年學生、教師和企業反饋的信息來看，廣西民族師范學院儀器分析實驗課并未達到預期的效果。學生的理論基礎不扎實，對儀器的結構不熟，操作只能按部就班，遇到故障不能利用基本原理進行分析和解決問題。如在氣相色譜測定肉桂醛實驗過程中出現兩個峰，問學生為什么有兩個峰、哪個峰是肉桂醛的峰，他們基本回答不上來，出現兩個峰是因為除了肉桂醛的峰還有溶劑峰，而為了判斷哪個峰才是肉桂醛的峰可以利用氣相色譜儀基本原理或者第一個實驗的保留值定性分析進行分析，在同樣條件下進一針純的肉桂醛對比保留時間即可，也可以讓幾個不同溶度的肉桂醛標準溶液色譜峰全部出來后對比哪個峰高或峰面積隨溶度逐漸增加而增大，則該峰為肉桂醛的峰。但是學生在實驗過程中對諸如此類簡單問題并不懂得如何分析解答。究其原因主要是在儀器分析實驗教學中存在以下幾個問題。

1.1 課程安排的時間不合理

各專業的儀器分析理論和實驗課均安排在大二上學期。造成理論課還沒開始學習某種儀器，該儀器的實驗項目就已經開始了，導致學生在儀器操作過程中不知其然，更不知其所以然，學習效果極差。

1.2 教學方式單一

實驗課教學通常采用課前預習，寫好實驗報告，課堂中老師對實驗原理進行簡單的講解，然后進行儀器操作講解示范，最后學生各自進行實驗，課后提交實驗報告，教學方式單一[2]。通過對學生的預習報告進行檢查發現很多學生的實驗報告都是一樣的，甚至直接抄實驗課本中的內容，并未認真的預習過。導致上課過程中老師說什么就是什么，而沒有帶著問題的學，也就無法很好的理解和掌握儀器的操作。

1.3 教學內容陳舊

實驗教學內容未能及時更新、補充或拓展。以氣相色譜儀為例，4個實驗項目依然是十多年前內容，而目前廣西民族師范學院的教材已經改選用了胡坪主編的《儀器分析實驗》教材(第三版，高等教育出版社，2016年)。部分實驗內容與教材不一致或者沒有與前沿科研、與社會應用有機結合起來，造成與社會脫節，很難引起學生的學習興趣。

1.4 實驗教師對儀器不熟練

儀器分析實驗課程屬于比較嚴謹的一門課，需要理論知識精通和操作技能嫻熟的教師方能勝任，現實情況是多數教師缺乏培訓，對于一些精密儀器如原子吸收分光光度計、氣相色譜儀等的使用生疏，并未完全掌握實驗儀器的理論和運用，部分教師甚至到了要上課的時候才跟儀器負責的老師學，現學現賣。上課過程中一旦出現問題便無從下手，更不用說回答學生的問題，嚴重降低教學質量，使學生對課程學習的積極性不高，學習興趣不濃，學習氛圍較弱。

2 教學改革措施

2.1 修改儀器分析實驗課程的安排

儀器分析實驗應根據理論課進度為依據來安排，可以上完某一種儀器即安排該種儀器實驗，也可以將儀器分析理論課安排在某一學期的前面。而儀器分析實驗安排在該學期靠后。其次每一種儀器的實驗項目不必太多，實驗項目的增加并未對學生的操作起到很好的作用，相反對學生來講是負擔，導致每次上實驗課學生都是為了完成任務，對儀器分析實驗課提不起興趣。以氣相色譜實驗為例，共4個實驗項目，前兩個實驗學生對儀器的構造比較新奇，上課能夠認真聽講、動手操作。而到后兩個實驗學生明顯表現的不積極，自認為儀器操作就那么幾步，都已經會了，全然不知道實驗項目不僅僅是儀器操作那么簡單，還有背后涉及到的理論知識及實驗要達到的目的，沒有真正將理論知識和實際應用聯系起來。另外，部分學生反映即將要去實習或者面試時才發現完全不記得某種儀器的原理和操作，考慮到儀器分析的應用性較強，將儀器分析實驗安排在大三學年較為妥當。

2.2 上課過程靈活

實驗課要采用多種教學形式，如引入案例、啟發式教學、問題式教學、多媒體教學等。以氣相色譜實驗為例，每種物質在特定的色譜條件下具有特定的保留時間，當進一針混合物后，出現多組峰，這時可以對學生提問，如何判斷每個出峰位置代表何種物質；當色譜峰不出現時，可先讓學生思考原因，對于較難的原因可以適當提醒，然后帶領學生逐個原因進行排查，提高學生思考能力和解決問題的能力。此外，開始試驗前可通過提問等方式檢查學生的預習情況，讓學生對實驗做好充分的預習；對儀器的結構方面的講解我們可以盡量展示出來，現場對儀器進行部分元件的拆解及安裝，讓學生對儀器的內部結構及原理理解更加透徹。同時對一些儀器的原理、結構及裝置圖比較復雜的儀器若采用傳統的教學方法，如粉筆在黑本上板書，不僅費時，而且效果不理想。因此，有必要運用多媒體手段，生動、形象地給學生展示各種分析儀器的結構及其動態地測量過程，使學生深刻理解儀器的作用原理，將枯燥的知識轉化為具體的形象，培養學生的創新思維能力[3]。教師可以課前上網收集有關儀器結構、原理等動畫，在儀器講解時展現出來，讓學生深入了解各個部分的結構和作用，增加對儀器的感性認識。如氣相色譜實驗可以利用動畫將樣品如何在進樣口瞬間氣化，氣化后在色譜柱中如何分離，最后檢測器利用什么原理進行檢測等。此外，老師還可以對儀器常見的一些故障進行講解、分析，使學生深入掌握儀器使用和維護以及提升學生分析和解決問題的能力。

2.3 優化實驗教學內容

實驗教學內容的質量直接影響教學水平和教學效果，進而影響學生學習的積極性、主動性和創新性。隨著相關領域的發展需求和科技水平的提高，儀器分析方法和和技術也在不斷的更新和發展，為了滿足社會對創新人才的需求，要求實驗教學內容也必須隨著時代的進步而不斷更新、豐富和發展。其次，為了使實驗內容更適合人才培養目標的要求，在內容和形式上都更加重視專業建設，在教學方法、內容、應用都更具有專業特色[4]，教師在教學過程中可以根據不同專業和學時有所側重地選用不同的教材，以符合各專業的專業特色[5]。

2.4 不斷提高教師的操作技能

教師的儀器操作技能關系著上課的質量[6]。因此，儀器購入時安裝要求上該儀器課的老師必須現場培訓，主動了解最新的儀器分析檢測的方法，培訓完后進行獨立操作，對儀器有任何問題進行現場提問，留下工程師的聯系方式，方便日后儀器出現故障隨時溝通。其次，派相關老師參加經銷商提供的培訓，做好記錄。另外，最好讓該儀器的課題研究老師上該儀器的實驗課，因為該老師經常使用該儀器，對儀器的了解和操作經驗都是相當豐富的，并且實驗過程中可介紹有關該儀器發展和應用的最新研究情況，有助于提高學生對該儀器的認識。

3 結 語

儀器分析技術在各行業發揮著越來越重要的作用，儀器分析技術的掌握對培養學生的創新思維和動手能力具有重要的作用，同時也是就業的籌碼[7]。近年來，廣西民族師范學院化學化工學院對儀器分析實驗的投入越來越多，但是學生的實驗操作技能并未有所提高。因此儀器分析實驗的教學改革已迫在眉睫，這將是一個長期而艱難的過程，需要領導、老師和學生的全體配合，在實踐中不斷積累和探索。