儀器分析實驗課程綜合創新教學模式探索*

陳 瑩，繆煜清，歐陽瑞鐲，趙月峰，賈承政

(上海理工大學理學院，上海 200093)

儀器分析實驗課程是分析化學學科的重要分支，同時也與環境、材料、化工、食品及醫學等各個學科密切相關[1]。儀器分析實驗對于儀器分析課程以及其他理論課程有著密不可分，相輔相成的作用。該課程是實踐操作與理論緊密結合的課程，需要學生能夠理論聯系實際，具備相應的創新創造能力[2]。隨著時代進步，應用型人才的需求越來越高，該課程受重視程度也逐年提升。人才培養改革計劃中也明確指出要注重知行統一，堅持教育教學與生產勞動、社會實踐相結合[3]。如何通過該課程使學生在現有條件下掌握基本理論和技能，培養學生獨立思考嚴謹治學大膽創新的能力，是這門課程所要面臨的巨大挑戰。本文結合現階段的實驗室條件及現有的教學模式，進行綜合創新型教學模式改革的探索。

1 當前儀器分析實驗課程現狀

儀器分析實驗作為儀器分析課程的配套實驗課程，著重于理論知識在實踐的應用。它也是一門結合理論，札根實踐的相對獨立的基礎課程。其主要教學目的是通過對實驗儀器的實際操作及對實驗分析方法的建立與應用，完成數據采集整理分析，并最終得到結論這一完整的過程，使學生能夠理論聯系實際，鞏固基本的理論知識，同時熟悉儀器的基本操作。在目前教學模式下該課程教學中仍舊存在有不少問題。

首先，學生在選修儀器分析課程前理論知識缺乏。部分學生在進行儀器分析實驗課程前，理論知識掌握欠缺。有些學生學完儀器分析課程一學年之后才接觸到實驗課程，或者學生正在學習甚至沒有學習過儀器分析課程。沒有理論知識的支撐，實驗過程中，學生只是機械性的按照教材中的步驟操作，不知道每個步驟的原理，數據也只是簡單的帶入，完全背離的該課程目標設計的初衷。

其次，隨著工業化進程的不斷推進，實驗儀器也在不斷更新，原先需要具備一定理論基礎手動調試操作的儀器多數被只需要按個按鍵就得出結論的儀器替代。這樣不但降低了學生的實驗積極性，同時也無法將理論知識與實踐操作相結合。學生不知道數據得到的過程，也不知道得到數據究竟有什么實際意義。

最后，儀器分析實驗教學流程化嚴重，教學方式過于單一。通常實驗課程教學主要通過課前預習(抄寫實驗報告)，課上實驗(完成指定儀器操作)，課后總結(將數據帶入公式計算)幾個方面進行。這些比較傳統的教學方式很難激發學生的學習興趣，從而抑制了其創新探索的可能性。同時教師在這種一成不變的教學模式下也很難有所發展。

2 綜合創新性教學模式改革的探索

2.1 綜合創新性實驗教學內容探索

在課程教學中，教學內容是至關重要的部分。教學內容是教學的基礎，同時也是改革的核心。實驗課程內容的選取不僅要密切聯系理論課程，同時也要注重理論聯系實際。依托實驗室現有的儀器，分階段安排實驗內容。

首先是合理安排教學計劃，使得理論課程與實驗課程進度一致，或略有提前。這樣能有效的鞏固理論課程內容，同時也能使學生更好的掌握并理解儀器分析實驗的內容。例如紅外光譜實驗，氣相/液相色譜實驗等[4]，這些實驗與課本理論知識相關性較強，及時安排實驗，能夠更好的鞏固學生對理論知識的學習，同時也能夠鍛煉學生的實踐能力。

其次是基礎儀器分析實驗能夠聯系實際。雖然基礎實驗都是相對比較成熟的實驗體系，但教師可以結合生活或社會熱點，將看似高大上的儀器用于日常活動中，例如氣相色譜分離測定水果香氣中成分，原子吸收測定豆奶粉中銅含量等等。這些與日常生活息息相關的實驗能最大程度的引起學生興趣，讓學生更好的參與到實驗當中，也為后續綜合創新性實驗打下良好的基礎。

基礎實驗主要是考察學生的對課堂理論知識的掌握，同時鍛煉學生的基本操作能力。而綜合創新性實驗則是建立在學生對基礎儀器有一定了解的基礎上，選擇自己感興趣的研究對象，使用各種不同儀器完成實驗探究的開放性實驗[5]。綜合創新性實驗重點培養學生的綜合應用所學知識的能力、統籌規劃能力以及解決問題能力等。同時也對學生的創新性思維起到鍛煉作用。實驗內容可以從學生興趣、時事熱點或者生活相關出發，例如校園水質監測、瓜果芳香氣味分析、防曬產品防曬值測定等等。這些問題拉近了課程與生活的關系，能最大程度上引發學生探究思考的興趣。學生通過自我探究、查找文獻等等方式初步確定實驗方案。與教師討論完善后，自行組隊分工完成實驗，包括樣品處理，檢測儀器的操作使用，后期數據處理以及實驗報告撰寫等。這樣半自主性的實驗能夠更好的培養學生的邏輯思維能力及主動探究的能力，有利于學生的發展。

2.2 綜合創新性實驗教學方法探索

儀器分析實驗可以由多名教師共同參與教學，教師事先根據講義內容將儀器相關操作方法，實驗原理，注意事項等整理成冊或上傳至課程網站[6]，供學生預習。也可以提前錄制儀器操作使用的小視頻，或者制作微課更直觀有效的反應課程內容。這樣學生在實驗前，能夠對所要學習的內容有更深入的了解，同時也有助于日后的鞏固復習。

儀器分析課程由于課程特殊性，同種儀器特別是大型儀器，很難做到多臺多組同時操作。因此可以采用分組實驗的方式進行教學[7]。根據院系儀器設備情況，開設6～7個儀器分析實驗，班級分成對應的6～7組進行循環滾動實驗。大循環的教學模式利于儀器的合理運用，且有效的分流學生，為教學提供更好的環境。此外小組操作能盡可能的讓每位小組成員都有上手操作的機會，只有親自動手，才能發現問題，并在解決問題的過程中有所收獲。小組教學也能夠方便教師發現學生實驗當中存在的問題，并給予及時的指導。

對于綜合探究實驗，主要以學生自由組合為主，以6～7人小組為單位選擇感興趣的研究項目，自行設計方案，完成實驗。學生可以選擇某臺儀器進行探究，通過優化實驗參數，得到更好的實驗結果。也可以選用一系列的實驗儀器對某些樣品進行全方位的檢測。綜合探究型實驗以人為本因材施教從學生的興趣出發，能夠大大調動學生的學習積極性[8]。在實驗過程中教師起到輔助引導作用，不主動干涉學生，而是以討論互動等方式進行引導[9]，學生需要自主查找相關文獻，選擇并了解實驗所需儀器的理論知識及操作方法，設計合理的實驗方案，合作完成整個實驗流程。這種綜合探究實驗能很好的培養學生獨立思考解決問題的能力，同時團隊項目也是鍛煉學生相互協作的最好方式。

2.3 綜合創新性實驗考核評定探索

綜合創新性實驗的考評相較于傳統實驗評定更注重學生綜合能力的體現。教師對實驗項目評價除了傳統實驗中的實驗報告、實驗數據處理等方面的評定依據外，需要注重實驗過程中學生對實驗資料的收集能力、儀器操作水平、團隊合作能力以及解決處理問題能力等。除了傳統的教師評價之外也可以加入自我評價及小組互評制度[10]。小組互評主要體現了每個成員在小組中的表現及承擔的任務，旨在讓每個學生都有參與感，在實際參與中有所收獲。自我評價主要體現學生個人在實驗中的收獲和對自己團隊實驗完成情況的評定。最終考核體現形式除了傳統的撰寫實驗報告外，可以通過制作演示文稿，錄制視頻等多種現代多媒體技術手段進行交流匯報展示，加強組間交流，同時也能夠培養學生的表達及自我展示的能力。

3 結 語

課程教學改革是一個需要不斷調整與時俱進的漫長過程。在儀器分析實驗教學改革探索中，我們應當始終將培養學生的綜合創新能力及實踐應用能力放在首位。通過優化實驗內容、引入多元化教學模式等多個方面入手，不斷總結經驗，從而推動整體課程建設的完善，形成更加科學的教育教學模式，盡最大努力提升實驗課程的教學效果。