趙建波，孫雨安，劉應(yīng)凡，謝 冰，鄭先君

（鄭州輕工業(yè)學(xué)院材料與化工學(xué)院，河南鄭州 45OOO2）

工科儀器分析課程教學(xué)改革淺探

趙建波，孫雨安，劉應(yīng)凡，謝 冰，鄭先君

（鄭州輕工業(yè)學(xué)院材料與化工學(xué)院，河南鄭州 45OOO2）

針對(duì)工科儀器分析課程學(xué)時(shí)少、偏應(yīng)用等特點(diǎn)，通過(guò)總結(jié)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從優(yōu)選課程教學(xué)內(nèi)容、撰寫(xiě)小論文、以科研促進(jìn)教學(xué)、注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)等環(huán)節(jié)對(duì)儀器分析進(jìn)行了教學(xué)改革，取到了良好的教學(xué)效果。

工科儀器分析；教學(xué)改革；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

儀器分析是我?；瘜W(xué)工程與工藝、高分子材料、環(huán)境工程以及食品科學(xué)、生物工程、生物技術(shù)、食品質(zhì)量與安全專(zhuān)業(yè)學(xué)生的必修課或必選課。由于儀器分析課程本身內(nèi)容繁多，涉及電化學(xué)分析法、光學(xué)分析法、色譜分析法、質(zhì)譜分析法、核磁共振分析法及熱分析法等，且每種分析儀器都有相對(duì)獨(dú)立的工作原理和結(jié)構(gòu)；加之工科儀器分析具有自身的特點(diǎn)和教學(xué)要求如學(xué)時(shí)少，偏應(yīng)用等，因而不能同理科專(zhuān)業(yè)一樣面面俱到，內(nèi)容豐富。如何在有限學(xué)時(shí)內(nèi)，使學(xué)生掌握常用儀器分析方法的基本原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并能正確地選擇分析方法，解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，是工科院校教師同行們經(jīng)常思考的問(wèn)題。筆者從優(yōu)選課程教學(xué)內(nèi)容、撰寫(xiě)小論文、以科研促進(jìn)教學(xué)、重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)等環(huán)節(jié)對(duì)儀器分析課程進(jìn)行了教學(xué)改革，收到了不錯(cuò)的教學(xué)效果。

1 優(yōu)選課程教學(xué)內(nèi)容

課堂教學(xué)是整門(mén)課程教學(xué)的核心環(huán)節(jié)，精心處理教材，優(yōu)選教學(xué)內(nèi)容對(duì)提高理論課堂教學(xué)質(zhì)量至關(guān)重要。在教學(xué)實(shí)踐中，主要根據(jù)各專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)和實(shí)際需求安排內(nèi)容，比如食品相關(guān)專(zhuān)業(yè)儀器分析的檢測(cè)對(duì)象主要是六大營(yíng)養(yǎng)素、食品添加劑、獸藥以及農(nóng)藥等，因此側(cè)重于講授光學(xué)分析法和色譜分析法，而很少涉及電分析法；而對(duì)于化學(xué)工程與工藝、高分子材料、環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)儀器分析的檢測(cè)對(duì)象為各種無(wú)機(jī)物、有機(jī)物及聚合物等，電分析方法占有較重要的地位，因此在教學(xué)內(nèi)容上會(huì)有所體現(xiàn)。此外，同一門(mén)課可能有不同的授課順序，這在該門(mén)課程中尤為突出。教師可以先講授電分析法，而后光學(xué)分析和色譜分析法。為了便于學(xué)生接受和消化，我們將光學(xué)分析法放在第一方法模塊講，在光學(xué)分析法模塊，又將紫外可見(jiàn)吸收光譜法作為重中之重給予精講細(xì)講，講授分析方法的基本原理、儀器結(jié)構(gòu)、工作過(guò)程以及定性定量分析方法等內(nèi)容，而后面紅外吸收光譜、原子發(fā)射光譜和原子吸收光譜等要與前者進(jìn)行對(duì)照講解、學(xué)習(xí)。在實(shí)際測(cè)試中遇到的更多的是組成十分復(fù)雜的物質(zhì)，比如分析測(cè)試法國(guó)香水中的致香成分，必須先分離再測(cè)定，從而引入色譜分析法的內(nèi)容，這就使整個(gè)儀器分析的內(nèi)容體系邏輯性強(qiáng)、思路明晰，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果。

2 撰寫(xiě)小論文

教師在主持、設(shè)計(jì)和調(diào)整教學(xué)的過(guò)程中，應(yīng)把調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性放在首位，使學(xué)生經(jīng)常保持較高的學(xué)習(xí)興趣和飽滿的精神狀態(tài)，特別要培養(yǎng)其勤于思考、敢于質(zhì)疑和勇于創(chuàng)新的精神。撰寫(xiě)小論文便是為達(dá)這一目的而進(jìn)行的一項(xiàng)改革嘗試[1]。在實(shí)施該項(xiàng)措施時(shí)，會(huì)遇到一些問(wèn)題如部分學(xué)生不重視、存在抄襲現(xiàn)象等。為使其發(fā)揮更大的作用，筆者結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為須把握以下三點(diǎn)：

2.1 把握好布置小論文的時(shí)間

撰寫(xiě)小論文是學(xué)生在比較熟練掌握理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，就某一問(wèn)題進(jìn)行歸納總結(jié)并闡述自己的見(jiàn)解。因此布置小論文的時(shí)間不宜放在課程剛講授不久，而應(yīng)該放在儀器分析課程內(nèi)容基本講完時(shí)為宜。

2.2 提出明確要求

為有效保證小論文的撰寫(xiě)質(zhì)量，須對(duì)小論文提出明確的要求比如論文的題目、關(guān)鍵詞、字?jǐn)?shù)（通常不少于2OOO字）以及杜絕打印版等。

2.3 給予適當(dāng)獎(jiǎng)勵(lì)

為了使學(xué)生們重視并高質(zhì)量的完成小論文，我們對(duì)優(yōu)秀小論文也給予了適當(dāng)?shù)莫?jiǎng)勵(lì)，比如在班上口頭表?yè)P(yáng)小論文撰寫(xiě)優(yōu)秀的同學(xué)，并將其作為平時(shí)成績(jī)的一個(gè)重要組成部分。

3 以科研促進(jìn)教學(xué)

教學(xué)與科研之間是“一體不二、相輔相成”的辯證統(tǒng)一關(guān)系。真正高質(zhì)量的教學(xué)，不僅依賴于教師的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的積累，還在于他們親自參加本領(lǐng)域的科研活動(dòng)，并在課堂教學(xué)中融入自己的科研成果。比如，孫雨安老師利用氣相色譜和高效液相色譜開(kāi)展了藥物中間體的合成工藝改進(jìn)等工作，賈春曉老師利用氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀開(kāi)展了天然產(chǎn)物的分離及分析等方面的工作，均取得了顯著的成績(jī)；筆者在講授紅外光譜分析時(shí)，結(jié)合自己在管理、使用傅里葉變換紅外光譜儀方面的心得以及科研成果，告訴學(xué)生紅外光譜儀不僅用于有機(jī)化合物/高分子化合物的鑒定和分析，現(xiàn)在已經(jīng)成為化學(xué)反應(yīng)的原位表征以及機(jī)理研究的有效工具。正是科研的有效開(kāi)展及融入教學(xué)中，才使我們的課講得更具體、更生動(dòng)，從而促進(jìn)了教學(xué)質(zhì)量的提高。當(dāng)然，過(guò)猶不及。將科研成果融入教學(xué)中時(shí)，應(yīng)注意把握好信息量。不宜過(guò)多，否則學(xué)生可能理解不了，猶如上了一堂“高級(jí)科普課”，達(dá)不到預(yù)期效果。

4 注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)

儀器分析實(shí)驗(yàn)不僅僅是幫助學(xué)生加深和掌握儀器方法原理，更重要的是讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，培養(yǎng)和提高學(xué)生將學(xué)到的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中的能力，提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，以及正確的思維方式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和團(tuán)隊(duì)精神，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)[2]。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐和探索，并借鑒兄弟院校的經(jīng)驗(yàn)，我們重點(diǎn)從以下兩個(gè)方面來(lái)對(duì)儀器分析實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革，并收到了不錯(cuò)的效果。

4.1 重視已有實(shí)驗(yàn)，適當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)數(shù)量

儀器分析所用儀器大都比較昂貴，如分子熒光、紅外光譜、原子吸收、氣相色譜、高效液相色譜儀等價(jià)格都在2O萬(wàn)以上，且同類(lèi)儀器比較少，不可能像化學(xué)分析那樣，一人一組進(jìn)行試驗(yàn)，一般是幾人或十幾人一臺(tái)儀器，大家輪流操作，這些直接影響儀器分析教學(xué)質(zhì)量的提高。鑒于這樣情況，我們首先保證已有儀器分析實(shí)驗(yàn)的數(shù)量和質(zhì)量，如嚴(yán)格要求學(xué)生認(rèn)真預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)并寫(xiě)出預(yù)習(xí)報(bào)告，規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作，并做好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄和總結(jié)等。其次，充分利用大型精密儀器，適當(dāng)增加儀器分析實(shí)驗(yàn)的數(shù)量。以我校為例，河南省表界面科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室于2OO7年5月批準(zhǔn)成立。經(jīng)過(guò)連續(xù)幾年的投資和建設(shè)后，目前已經(jīng)擁有多臺(tái)大型貴重儀器如HPLC、ICP－MS、FTIR、XRD、AFM、SEM、TEM等。通過(guò)同院系及重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室申請(qǐng)和協(xié)商，我們已經(jīng)為部分專(zhuān)業(yè)學(xué)生增加了1～2個(gè)儀器分析實(shí)驗(yàn)，這樣既能提高儀器的利用率，又受到了學(xué)生們的普遍歡迎。目前我們正積極努力，爭(zhēng)取在不久的將來(lái)增開(kāi)更多的儀器分析教學(xué)實(shí)驗(yàn)，并使更多的學(xué)生受益。

4.2 建立虛擬實(shí)驗(yàn)室

為了解決儀器套數(shù)不足的局面和提高儀器分析的學(xué)習(xí)效果，我校謝冰等老師在學(xué)校教改項(xiàng)目的資助下，經(jīng)過(guò)多年的艱苦努力建立了儀器分析虛擬實(shí)驗(yàn)室。借助于儀器分析虛擬平臺(tái)，學(xué)生們可通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件模擬儀器分析的過(guò)程，并通過(guò)改變儀器分析的參數(shù)，得到相應(yīng)的結(jié)果。如使用模擬氣相分析過(guò)程，可以完成白酒中若干微量成分含量的測(cè)定等實(shí)驗(yàn)。通過(guò)儀器分析虛擬實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生不僅可以加深對(duì)儀器分析方法的原理的理解，更直觀、更形象的了解儀器的結(jié)構(gòu)，而且可以掌握儀器的調(diào)試和操作方法，同時(shí)大大降低了實(shí)驗(yàn)成本[3]。

[1]潘祖亭，劉 歡.小論文在分析化學(xué)教學(xué)改革中的應(yīng)用[J].大學(xué)化學(xué)，2OO3，18（4）：21－22.

[2]李紅枝，陳偉強(qiáng).加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革不斷提高學(xué)生的綜合素質(zhì)[J].中國(guó)實(shí)用醫(yī)藥，2OO8，3（6）：138－139.

[3]肖新生.食品質(zhì)量與安全專(zhuān)業(yè)《儀器分析》課程教學(xué)的討論[J1].湖南科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2OO8，（12）：47－49.

G42O

B

1OO3－3467（2O1O）17－OO58－O2

2O1O－O6－22

河南省教育廳自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2O1OA53OO13）；鄭州輕工業(yè)學(xué)院科研基金項(xiàng)目（2OO9xjjO43）；鄭州輕工業(yè)學(xué)院教學(xué)改革項(xiàng)目

趙建波（1975－ ），男，碩士，講師，從事化工教學(xué)與科研工作，E－mail：zjianb1124@163.com。