基于應用型人才培養的儀器分析課程改進初探

摘要：在經濟和科技迅速發展的新形勢下，各行業要求畢業生不僅具有扎實的專業基礎知識，而且具備較強的實踐能力和創新意識。針對儀器分析課程的教學現狀，從完善教學大綱、優化課程體系、豐富教學方式、提高教學水平等方面探討了儀器分析課程的改進措施。

關鍵詞：儀器分析;課程改進;應用型人才培養

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9324（2020）22-0171-02

儀器分析技術是借助特定儀器，以物質的物理或物理化學性質為依據，對物質結構及樣品組成等進行定性、定量分析的方法。作為科學研究和質量監控的重要分析手段，儀器分析技術被廣泛應用于化工、材料及環境科學等自然科學的研究，以及環境監測、食品安全檢測及檢疫檢驗領域。許多高校把儀器分析作為化工、食品、環境及應用化學等專業的一門重要基礎課程。

隨著社會經濟的飛速發展和現代科技的全面進步，各行業對應用型人才的要求也越來越高，畢業生不僅要具有扎實的專業基礎知識，而且要具備較強的實踐能力和創新意識。但傳統教學模式難以調動學生的學習積極性，學生有的在課堂上看手機，有的看似聽講，實際不知神游到何處，沒有跟著教師的授課思路積極思考，教師往往處于“唱獨角戲”的狀態。筆者基于應用型人才培養的目標，分析儀器分析教學現狀，結合多年的授課經驗，從完善教學大綱、優化課程體系、豐富教學方式、提高教學水平等方面初步探討了儀器分析課程的改進措施。

一、儀器分析課程教學現狀

儀器分析是分析化學的一個分支，涉及數理化及計算機等學科知識，是一門綜合性強、技術含量高的應用型課程。教學內容包括氣相色譜、高效液相色譜、電位分析、伏安分析、庫侖分析、原子發射光譜、原子吸收光譜、紫外-可見吸收光譜、紅外光譜等，內容涵蓋廣，多學科交叉，知識點分散，學生在短時間內很難真正理解和掌握。

有些儀器分析方法名稱相近，但原理及所用儀器又大不相同，例如色譜和光譜分析、原子發射和原子吸收光譜、氣相和液相色譜，很容易混淆，學生課前又沒有見過這些儀器，沒有感性認識，講授內容對學生來說枯燥、難懂。

儀器分析理論課的講授須結合實驗進行，但由于各種客觀原因，實驗教學往往很難與課堂教學同步。此外，實驗涉及的儀器多為價格昂貴的大型儀器，使用和維護成本較高，一般院校實驗教學儀器數量有限，即使采用實驗分組法，每組學生2～3人，也不能保證每位學生都有動手操作的機會。這些都增加了引導學生扎實掌握儀器分析方法解決實際問題的難度。

二、儀器分析課程改進措施與實踐

（一）完善教學大綱，優化課程體系

依據行業需求和專業培養目標完善教學大綱，構建具有針對性的課程體系。儀器分析主要包括色譜、電化學和光學分析，在保證知識結構體系完整的基礎上，結合專業特點，合理選取教學內容，授課學時安排突出專業培養目標需求[1]。鹽城工學院應化專業立足培養具備電化學基本原理知識，熟悉電化學生產工藝，能承擔產品分析檢測和研發，具有創新精神和較強工程實踐能力的應用型專業人才，適當增加電化學分析授課學時，使學生能夠扎實掌握單掃描極譜、方波極譜、循環伏安、溶出伏安、恒電位及恒電流電解等電化學分析方法。而對食品和化工專業，電化學分析授課學時比色譜和光學分析要少，授課內容相對沒有如此細致。

磨刀不誤砍柴工，緒論都安排2學時。通過儀器分析在研發、質量檢測及社會應用的多個實例，學生充分認識到儀器分析無論在其求學還是未來工作中都舉足輕重，激發學習熱情。學生通過學習緒論，對儀器分析起源、發展、應用及未來趨勢有了總體認識。

實驗項目與專業培養目標相結合，減少驗證性實驗，增加設計性實驗，使學生不拘泥于既定實驗步驟操作獲得正確的實驗結果，而是結合所學，自己制定合理的實驗方案，提高分析和解決問題的能力。將不同專業必需的知識點優選重組，例如，紫外可見分光光度法的定性定量分析實驗，以往通過制作苯酚溶液在不同PH值的標準曲線考察物質結構對最大吸收波長的影響，學習定性分析;通過配制不同濃度的苯酚溶液，制作標準吸收曲線，并給學生一個苯酚未知樣，測定未知樣的吸光度，通過標準曲線法確定未知樣的濃度，學習定量分析。但期末考核發現部分同學僅記得配制標準溶液和拉了數次分光光度計的拉桿，頭腦中的知識都是碎片，對定性定量分析沒有整體了解。教學改革后，實驗項目被調整為紫外可見分光光度法確定罐裝雪碧防腐劑種類并測定含量。在實驗開始前，學生先查文獻，確定可能存在的防腐劑，如苯甲酸鈉、山梨醇，并了解吸收曲線、最大吸收波長等概念。在實驗中，學生利用紫外可見分光光度法制作這兩種物質標準溶液的吸收曲線，獲得最大吸收波長，并與相同條件下雪碧的吸收曲線對比，通過最大吸收波長確定雪碧中的防腐劑為苯甲酸鈉;測定雪碧的吸光度，依據朗伯比爾定律，借助苯甲酸鈉的標準曲線，獲得雪碧中的苯甲酸鈉的含量，并與商品標簽上的含量比對。如此，學生對紫外可見分光光度法的定性、定量分析依據及實驗過程都有了深刻的理解。

（二）豐富教學方式，提高教學水平

1.課堂講“活”，提高課程趣味性。精心設計課程的導入，讓學生產生探索的欲望。利用問題導入法，將生活現象、生產實踐巧妙上升到結合理論進行講述和剖析的導入法，而不是一味按照儀器分析基本原理、儀器結構、定性定量分析及應用范圍講授理論知識。

增加對儀器發展史的講解，介紹方法創立及發展背后的故事，讓課堂變得有“溫度”，激發學習興趣。介紹阿斯頓發明質譜儀，證實同位素存在的歷史事實，使學生在感受科學家克服困難、不言放棄的探索精神的同時又了解了質譜法。介紹茨維特利用填充了碳酸鈣顆粒的玻璃管分離植物色素的實驗過程引出色譜法，使學生對色譜法的流動相、固定相、色譜分離過程有了充分的感性認識，再講解色譜分離原理、實質及色譜儀基本組成，學生就不會覺得晦澀難懂了。

授人以魚不如授人以漁，教學生查閱期刊文獻，引導學生閱讀文獻。學生不僅可以了解儀器分析發展史，還能獲知最新研究成果，拓寬知識面。

2.結合實際，啟發式案例教學。分模塊結合具體案例，將知識點在解決實際問題的統領下聯系在一起。在講氣相色譜定性定量分析時，結合蔬菜中農藥殘留、奶粉中蛋白含量測定。在解決實際問題過程中掌握知識點，既鍛煉學生學以致用的能力，又激發其學習興趣。在教學中提出問題，引導學生尋找答案，解決問題，而不是將知識一股腦灌輸給學生。

3.采用歸納對比方法，培養學生知識駕馭能力。注重引導學生分析知識點的內在聯系，從不同的儀器分析方法歸納出共性和個性[2]。如紫外吸收與原子吸收都是分光光度法，但前者使用連續光源，后者使用銳線光源。原子吸收和原子發射都是原子光譜，但前者研究處于氣態基態的原子對特征譜線的吸收，后者研究處于激發態的原子發射出的特征譜線。通過對比，前后相互銜接，學生不會混淆不同的方法。

4.采用多媒體、觀摩演示的教學方法。儀器分析存在很多傳統教學手段難以闡述清楚、不易理解的內容，借助多媒體可獲得直觀明了、事半功倍的效果。如板書無法畫出分析儀器的立體圖，而借助多媒體可以展示儀器的結構，演示儀器的操作過程，增加直觀感性認識。把多組分試樣色譜分析、原子吸收的原子化等微觀過程通過動畫形象地表現出來，有助于學生的理解。

將易攜帶的小型儀器或元件，如PH計、紫外可見分光光度計及各類電極帶到課堂，演示PH值及苯甲酸鈉溶液吸光度的測定，增加感性認識，提高理解力。針對一些較難或重要的知識點，錄制學習短視頻，方便學生課前預習或課后復習，學生可根據掌握程度選擇快播或重復播放，用起來得心應手。

三、結語

積極探索適合應用型人才培養目標的儀器分析課程教學大綱，開拓多元化的教學模式勢在必行，為培養具備較強綜合能力的應用型人才提供助力。課程改革不是一朝一夕完成的事情，是一項長期任務，需要解決的問題不是一次改進就能全部完成的，需要教師在教學中不斷探索。教師既要注重知識點的講授，又要積極引導學生把課堂所學和實踐有機結合。

參考文獻：

[1]趙東宇.儀器分析課程教學方法的創新與實踐[J].高教學刊， 2017，（04）：64-65.

[2]汪小強，白玲，李銘芳，吳東平.儀器分析課堂教學的探索與實踐[J].廣東化工，2019，46（24）：111+120.

Preliminary Study on Improvement of the Instrument Analysis Course Based

on Application-Oriented Talent Training

SHI Wen-yan

（School of Chemistry & Chemical Engineering， Yancheng Institute of Technology， Yancheng， Jiangsu 224051， China）

Abstract： Under the new situation of rapid development of economy， science and technology， graduates in various fields are required to have not only solid professional knowledge， but also strong practical ability and innovation consciousness. The teaching status of Instrument Analysis is analyzed， and the improvement measures are discussed from two aspects， such as improving the syllabus and optimizing the curriculum system， and enriching the teaching methods and improving the teaching level.

Key words： Instrument Analysis; curriculum improvement; application-oriented talent training

收稿日期：2020-02-11

作者簡介：石文艷（1980-），女（漢族），河北衡水人，博士研究生，副教授，研究方向：分子動力學模擬在化學中的應用。