張　悅　李乃瑄　趙曉偉　王曉艷

（天津理工大學(xué)，天津300384）

儀器分析課程教學(xué)改革初探

張悅李乃瑄趙曉偉王曉艷

（天津理工大學(xué)，天津300384）

儀器分析在科學(xué)研究和生產(chǎn)應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用，本文針對儀器分析的課程特點(diǎn)及教學(xué)過程中出現(xiàn)的學(xué)生理解困難、學(xué)習(xí)積極性不高等問題，提出從授課模式與時間安排等多方面調(diào)整儀器分析課程的教學(xué)方法。小儀器進(jìn)課堂、多媒體動畫講解、指導(dǎo)學(xué)生上講臺、合理安排理論課與實(shí)驗(yàn)的銜接、科研促教學(xué)等改革舉措充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，取得了較好的教學(xué)效果。

儀器分析；教學(xué)模式；探索與改革

隨著我國科研實(shí)力的明顯提升及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，儀器分析在各個專業(yè)及相關(guān)學(xué)科中發(fā)揮的作用越來越顯著。在本科生的基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)工作中，儀器分析課程的教學(xué)質(zhì)量受到各校教師的關(guān)注。儀器分析是理工科高等學(xué)校生物、制藥、應(yīng)用化學(xué)、化學(xué)工程與工藝等專業(yè)的一門必修的主干學(xué)科基礎(chǔ)課，以研究物質(zhì)的組成、狀態(tài)和含量為目的，主要包括的分析手段有色譜分析、光化學(xué)分析和電化學(xué)分析。

本文結(jié)合儀器分析的課程特點(diǎn)以及教學(xué)實(shí)踐過程中出現(xiàn)的問題，對授課模式和實(shí)驗(yàn)課時間安排進(jìn)行了一些探索和思考，通過總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，提升儀器分析課程的教學(xué)質(zhì)量，取得了一定成效。

一、儀器分析課程特點(diǎn)及教學(xué)存在問題

1.課程特點(diǎn)

儀器分析課程具有內(nèi)容繁多，知識點(diǎn)散，抽象難懂，容易混淆，數(shù)學(xué)、物理、電子、計算機(jī)等多學(xué)科交叉滲透，知識融會貫通以及知識和設(shè)備更新速度快等特點(diǎn)。由于涉及的相關(guān)課程知識點(diǎn)較多，形成了復(fù)雜的關(guān)系網(wǎng)，對學(xué)生的其他課程掌握程度要求較高，同時對教師的授課能力和專業(yè)基礎(chǔ)是個嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

從目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀來看，大部分本科院校存在儀器分析實(shí)驗(yàn)所使用的儀器數(shù)量不足、實(shí)驗(yàn)課時有限、實(shí)驗(yàn)教材更新不及時等情況。由于大型儀器價格昂貴，使用和維護(hù)的成本較高，一般院校只能選擇性購買一些低性能實(shí)驗(yàn)課適用性儀器。并且，通常一次實(shí)驗(yàn)需要安排十幾個學(xué)生共用一臺儀器，這樣不可能保證每個學(xué)生自始至終獨(dú)立地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。實(shí)驗(yàn)課所設(shè)立的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目少，學(xué)時少，且驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)所占比例過大，很難發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)新思維，學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的興趣不高，導(dǎo)致學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力較低，解決問題能力較差。除此之外，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)際應(yīng)用實(shí)驗(yàn)的例子比較陳舊，與現(xiàn)代應(yīng)用脫節(jié)，不能體現(xiàn)現(xiàn)代分析技術(shù)的發(fā)展［1］。

2.教學(xué)中存在的問題

（1）儀器分析的教學(xué)模式還是傳統(tǒng)的“傳道授業(yè)”的定式，教學(xué)以教師為中心

由于儀器分析涉及到很多的物理、數(shù)學(xué)、電子、計算機(jī)等相關(guān)學(xué)科知識，比其他基礎(chǔ)課更抽象、更枯燥，而教師大多采用單純的講授法，很難激發(fā)和調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。學(xué)生感到最困難的是由于課堂上介紹儀器原理時未見到實(shí)物，故常常理解不透、印象不深，出現(xiàn)對理論知識掌握扎實(shí)，但在面對儀器進(jìn)行操作時卻不知所措的情況，導(dǎo)致學(xué)生逐漸對課程失去了興趣。

（2）實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)安排不合理

第一，實(shí)驗(yàn)課與理論課有時難以同步。學(xué)生普遍反映，理論課與實(shí)驗(yàn)課間隔時間過長，造成實(shí)驗(yàn)課時部分理論知識點(diǎn)記憶已不清晰，實(shí)驗(yàn)課效果差。

第二，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式是教師提前將實(shí)驗(yàn)的儀器、原理、實(shí)驗(yàn)步驟等相關(guān)內(nèi)容告知學(xué)生，學(xué)生只需要按照要求執(zhí)行就能夠順利地完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。整個實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生承擔(dān)的只是操作者的身份而不需要去考慮為什么這么做，還可以怎么做，只是機(jī)械性地完成實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證工作。這種照方抓藥式的實(shí)驗(yàn)，對學(xué)生的動手動腦能力的培養(yǎng)極為不利，限制了學(xué)生的創(chuàng)新思維。

第三，綜合性、設(shè)計性實(shí)驗(yàn)數(shù)量較少，重復(fù)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)居多，不能引起學(xué)生的興趣，不利于知識的掌握與創(chuàng)新思維的發(fā)揮。

3.學(xué)生的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀

由于儀器分析內(nèi)容繁多、知識點(diǎn)散、理論性較強(qiáng)、難度偏大，學(xué)生很難較快進(jìn)入良好的學(xué)習(xí)狀態(tài)，造成學(xué)習(xí)困難。學(xué)生被動地接受填鴨式的教學(xué)，對教師所傳授的知識一知半解，不會學(xué)習(xí)，也學(xué)不到儀器分析的精髓［2］。長此以往，將導(dǎo)致一部分學(xué)生對儀器分析課程失去興趣，甚至放棄學(xué)習(xí)。

和中鐵總公司成立的新公司也不難看出，此舉將為順豐在高鐵運(yùn)輸、國際鐵運(yùn)方面的業(yè)務(wù)拓展開展新的空間?？梢哉f在2018年，順豐已經(jīng)成為了集國內(nèi)快遞、國際快遞、增值服務(wù)、冷鏈運(yùn)輸、倉儲服務(wù)方面為一體的綜合物流服務(wù)集團(tuán)。

儀器分析設(shè)備自動化程度相對較高、內(nèi)部結(jié)構(gòu)多為集成化，操作簡便，學(xué)生大多只是機(jī)械地按照說明書操作，被動地做實(shí)驗(yàn)，知其然不知其所以然，很難掌握儀器的結(jié)構(gòu)。且由于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生缺乏自我創(chuàng)新和發(fā)散思維，不利于學(xué)生對理論課程中知識點(diǎn)的掌握、延伸和對新技術(shù)的探索，嚴(yán)重制約了學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過程中的積極性，影響教學(xué)工作的順利開展。

二、儀器分析教學(xué)改革措施

1.儀器進(jìn)課堂并與多媒體教學(xué)手段相結(jié)合

針對儀器分析課程內(nèi)容繁多，抽象難懂的課程特點(diǎn)，在教學(xué)手段上，我們做了一些改進(jìn)。對于一些非大型儀器的介紹，可以將儀器帶到課堂上，如電化學(xué)分析用到的各種電極，紫外可見分光光度計。在學(xué)習(xí)理論課的同時，讓學(xué)生能夠?qū)崟r地看到儀器裝置，可以近距離的對實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行了解，將一些對儀器不明白不了解的問題通過現(xiàn)場提問的方式予以解決，這種教學(xué)模式有利于學(xué)生對理論知識的理解。

對于沒有辦法帶到課堂上的大型儀器，例如原子吸收光譜儀、氣相色譜儀、液相色譜儀，可以采用多媒體動畫教學(xué)的方式。制作優(yōu)美生動的多媒體課件，將儀器的工作原理用flash動畫這種學(xué)生更容易接受的方式展示出來，這樣能夠加深學(xué)生的印象，使其對儀器的工作原理了解得更加清晰，在面對真實(shí)儀器時能夠聯(lián)想到課堂上的動畫，而不是書本上的枯燥照片和相關(guān)描述，利于激發(fā)學(xué)生對儀器的操作熱情。

2.合理安排實(shí)驗(yàn)課時間，開設(shè)綜合性、設(shè)計性實(shí)驗(yàn)

為了解決實(shí)驗(yàn)課程安排不合理的問題，我們精選了專業(yè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，避免將瑣碎的理論知識直接全部灌輸給學(xué)生，同時將理論知識的學(xué)習(xí)與儀器參觀、實(shí)際動手操作結(jié)合起來，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力和動手能力。一般應(yīng)在理論課后直接安排相應(yīng)的儀器操作或參觀演示時間，做到趁熱打鐵，減少由于理論課與實(shí)驗(yàn)課相隔時間較長造成的知識點(diǎn)遺忘的情況，提高學(xué)生對理論知識的理解和掌握水平，并順利完成實(shí)驗(yàn)課程。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要任務(wù)是發(fā)展學(xué)生的動手、觀察、發(fā)現(xiàn)與解決問題的能力。較多的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)束縛了學(xué)生的創(chuàng)造性思維，學(xué)生只是機(jī)械性地完成布置的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，不能將自己的一些想法通過實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行驗(yàn)證。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作中，開設(shè)幾個化學(xué)分析和儀器分析一體化的綜合設(shè)計性實(shí)驗(yàn)，有助于學(xué)生更好地掌握理論知識。同時，我們鼓勵學(xué)生將專業(yè)學(xué)習(xí)中遇到的實(shí)際問題帶進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，由教師協(xié)助學(xué)生進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)，這樣能夠讓學(xué)生廣泛地參與，提高學(xué)習(xí)興趣和實(shí)驗(yàn)興趣，從而增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力及專業(yè)實(shí)踐能力。

針對學(xué)生學(xué)習(xí)積極主動性不高的問題，我們提出將學(xué)生被動的“聽”變成主動地“講”和主動的“學(xué)”，讓學(xué)生參與到整個教學(xué)活動中來，提高學(xué)習(xí)的主動性。根據(jù)授課班級的人數(shù)，指定1-3名同學(xué)在課前做好充分的預(yù)習(xí)，課上由這幾位同學(xué)為全班同學(xué)授課，教師在課前對學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo)和培訓(xùn)，授課結(jié)束后對學(xué)生的授課內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的糾正、點(diǎn)評和補(bǔ)充。這樣，被指定的學(xué)生有了壓力，就會主動地去預(yù)習(xí)需要講授的課程，并且能夠從學(xué)生的角度找到其中的難點(diǎn)并與教師溝通。教師更容易抓住學(xué)生理解上的難點(diǎn)與學(xué)生進(jìn)行交流，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和激情。該方案經(jīng)過一段時間的試行后，根據(jù)授課效果及學(xué)生的反饋，我們對方案又做了進(jìn)一步調(diào)整和改進(jìn)。為了讓全班同學(xué)都參與進(jìn)來，我們采用課前布置預(yù)習(xí)任務(wù)，課上隨機(jī)抽取學(xué)生授課的方式，極大地調(diào)動了全體學(xué)生的積極主動性和學(xué)習(xí)的緊迫感。同時，在學(xué)生授課結(jié)束之后，其他學(xué)生可對該同學(xué)的授課內(nèi)容進(jìn)行提問，互相交流，教師也參與交流，并對授課中的亮點(diǎn)和不足予以點(diǎn)評，保證其他學(xué)生能夠吸取經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，提升下次授課的質(zhì)量。該項(xiàng)舉措取得了很好的教學(xué)效果，將一對多的教學(xué)模式，轉(zhuǎn)變成一種互動交流式的學(xué)術(shù)探討模式，極大地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

4.其他改革措施

為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，我們組織安排了多次專題報告與交流會。邀請具有較強(qiáng)科研能力的青年教師，針對其所用的分析儀器結(jié)合自身研究課題，進(jìn)行相應(yīng)的介紹，學(xué)生可現(xiàn)場提問進(jìn)行互動交流。同時，青年教師對其所用儀器及分析手段，為學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)的演示，以此加深學(xué)生的印象，提高學(xué)習(xí)興趣。通過這項(xiàng)舉措，學(xué)生對儀器分析的發(fā)展及新方法、新技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用有了更深的認(rèn)識，全面地了解了儀器分析和現(xiàn)代化技術(shù)在分析檢測中的具體應(yīng)用以及發(fā)展的前沿動態(tài)，認(rèn)識儀器分析發(fā)展的廣闊前景，提高了對儀器分析的認(rèn)識，對于后期課程的開展打下了一定基礎(chǔ)。

針對大型儀器數(shù)量少、學(xué)生獨(dú)立操作機(jī)會少的情況，我們采用讓部分本科生自愿、自主申請的方式，提前進(jìn)入各課題組實(shí)驗(yàn)室，參與科研工作。在解決實(shí)際科研問題的過程中，培養(yǎng)他們獨(dú)立分析問題、解決問題的能力，為其后期的學(xué)習(xí)奠定一定的實(shí)踐基礎(chǔ)。學(xué)生能夠在自主學(xué)習(xí)的過程中，以及明確目標(biāo)的前提下，了解相應(yīng)的分析儀器的分析原理，注意事項(xiàng)以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，從而提高其綜合能力。

三、小結(jié)與討論

通過對儀器分析教學(xué)改革的初步探索與實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動性有了明顯提高，更樂于參加與課程相關(guān)的交流與互動，消除了學(xué)生與分析儀器之間的距離感。但在實(shí)施過程中也出現(xiàn)了一些新的問題，如學(xué)生授課的形式不能適用到全體，還不能完全的、充分的調(diào)動每位學(xué)生的積極性；由于全院學(xué)生數(shù)量基數(shù)太大，實(shí)驗(yàn)課時間安排不可能做到每次都緊跟理論課，因此很難全部做到與理論課的“無縫”銜接。此外，提前進(jìn)實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)接觸大型儀器的學(xué)生人數(shù)有限等問題對我們的儀器分析教學(xué)工作提出了更高的要求，需要我們協(xié)調(diào)各方資源，對現(xiàn)行的教改方案進(jìn)行深入地分析和持續(xù)地改進(jìn)，同時繼續(xù)堅持不懈地尋找新的解決方法和措施。

［1］王憶娟，程滄滄.獨(dú)立學(xué)院儀器分析教學(xué)改革探析［J］.廣州化工，2014，42（19）：188-190.

［2］楊國富，朱瓊霞.儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討［J］.廣東化工，2014，41（18）：215-217.

（責(zé)任編輯：姚歆燁）

Preliminary Teaching Reform in Instrumental Analysis Course

ZHANG Yue，LI Naixuan，ZHAO Xiaowei，WANG Xiaoyan
（Tianjin University of Technology，Tianjin 300384，China）

Instrumental analysis plays an important role in scientific research and production application.In the teaching process of instrumental analysis，students showed difficulties in comprehension and inadequate learning enthusiasm.Taking the characteristics of instrumental analysis into consideration，we put forward several methods to change the teaching model and optimize the experiment time so as to improve teaching. Taking small instruments into classroom，using multimedia animation for explanation，encouraging students to make presentations，arranging reasonable time for theory teaching and the experiment，and promoting teaching quality through scientific research are all the necessary parts of the teaching reform，which have fully mobilized the learning enthusiasm of the students and brought better study performance.

instrumental analysis；teaching model；exploration and reform

G642.0

張悅（1984—），女，講師，研究方向：納米材料制備及電化學(xué)檢測應(yīng)用。

天津理工大學(xué)教學(xué)改革項(xiàng)目（YB13-34）。