王修中+呂海濤

[摘 要]儀器分析實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題能力的重要環(huán)節(jié)。項(xiàng)目組結(jié)合目前儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀和存在的問題，從改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝備、精選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、定時(shí)開放實(shí)驗(yàn)室、以科研促教學(xué)及多元化考核體系等方面對(duì)儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革和探索，有利于提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新意識(shí)，有利于面向地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展培養(yǎng)應(yīng)用型人才。

[關(guān)鍵詞]儀器分析實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革；第二課堂；應(yīng)用型人才

[中圖分類號(hào)] G64 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2016）12-0122-03

儀器分析實(shí)驗(yàn)涉及化學(xué)、物理學(xué)和電子技術(shù)等相關(guān)學(xué)科，作為儀器分析課程教學(xué)的重要組成部分，是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，因此是高等院?；瘜W(xué)化工類、生物醫(yī)學(xué)類、食品類等相關(guān)專業(yè)的必修課程。[1-4]該課程不僅培養(yǎng)學(xué)生對(duì)化學(xué)化工產(chǎn)品從原材料到出廠成品的質(zhì)量的分析檢測能力，對(duì)提高學(xué)生的動(dòng)手能力以及科研素養(yǎng)的培養(yǎng)同樣至關(guān)重要；同時(shí)該課程所學(xué)的內(nèi)容與高級(jí)化學(xué)分析工和食品檢驗(yàn)工等職業(yè)資格考證緊密相關(guān)，其重要性不言而喻。

與化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)相比，儀器分析實(shí)驗(yàn)具有更強(qiáng)的理論性和實(shí)用性。[5]它不僅包括實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、基本操作技能的訓(xùn)練，還包括對(duì)實(shí)驗(yàn)譜圖的解析及數(shù)據(jù)處理。這就需要學(xué)生熟悉儀器方法原理，掌握儀器設(shè)備的操作步驟和方法，尤其是在實(shí)驗(yàn)中要培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的作風(fēng)，增強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的能力，進(jìn)一步提升學(xué)生提出問題和解決問題的能力，使這些能力與課堂上所學(xué)到的理論知識(shí)相得益彰。

然而，儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀不容樂觀：（1）由于儀器分析設(shè)備價(jià)格高，同類儀器設(shè)備數(shù)量偏少，大多數(shù)儀器分析實(shí)驗(yàn)僅有一臺(tái)設(shè)備供學(xué)生使用，即使學(xué)生分小組進(jìn)行，相對(duì)儀器數(shù)量，人數(shù)仍然相對(duì)較多，教學(xué)效果較差。（2）現(xiàn)有的儀器分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，雖然方法成熟，但內(nèi)容陳舊，不能做到與時(shí)俱進(jìn)，難以激發(fā)學(xué)生的興趣。[6，7]（3）受學(xué)時(shí)數(shù)的制約以及為保護(hù)大型貴重分析儀器考慮，測試樣品大多是由任課老師預(yù)先準(zhǔn)備好，學(xué)生很少參與或基本不參與樣品的預(yù)處理；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也很少涉及實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化，學(xué)生只能被動(dòng)地按照實(shí)驗(yàn)教材和指導(dǎo)老師設(shè)定的實(shí)驗(yàn)條件與步驟機(jī)械地完成實(shí)驗(yàn)，學(xué)生分析、解決實(shí)際問題的能力和創(chuàng)造力得不到培養(yǎng)和提高，不利于學(xué)生創(chuàng)造性和個(gè)性的發(fā)展。因此，亟須對(duì)儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革。項(xiàng)目組結(jié)合農(nóng)林院校的專業(yè)設(shè)置特點(diǎn)，對(duì)儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了一系列改革，取得了一定的成效。

一、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)室裝備，加大對(duì)多媒體的應(yīng)用

利用山東省特色名校建設(shè)經(jīng)費(fèi)購置多臺(tái)大型儀器設(shè)備，構(gòu)建學(xué)科科研平臺(tái)的同時(shí)對(duì)現(xiàn)有儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)充，保證每個(gè)儀器設(shè)備至少兩臺(tái)，以緩解當(dāng)前學(xué)生多儀器少的矛盾。同時(shí)考慮到學(xué)生對(duì)儀器組成及內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺少直觀感覺，我們專門裝修一間實(shí)驗(yàn)室作為儀器分析實(shí)驗(yàn)室多媒體教室，借助多媒體技術(shù)模擬儀器的工作原理，在每個(gè)實(shí)驗(yàn)開始前將實(shí)驗(yàn)原理和操作過程及注意問題演示給學(xué)生。充分利用“互聯(lián)網(wǎng)+”優(yōu)勢(shì)，建立計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室，通過信息共享，為任課教師和學(xué)生提供資源，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果隨之不斷提高。

二、精心編寫教材，革新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

儀器分析實(shí)驗(yàn)在教學(xué)內(nèi)容上要體現(xiàn)應(yīng)用性和實(shí)踐性，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目大多陳舊落后，不能適應(yīng)現(xiàn)代分析化學(xué)的要求。[8，9]因此，在實(shí)驗(yàn)教材選用上，我們考慮到實(shí)際教學(xué)條件及不同學(xué)生層次，同時(shí)在結(jié)合本?；瘜W(xué)化工類專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的基礎(chǔ)上自編了一套儀器分析實(shí)驗(yàn)教材。在編纂教材過程中，盡量結(jié)合青島當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)實(shí)際及化學(xué)化工行業(yè)的需求，選取那些應(yīng)用性強(qiáng)、與人們生產(chǎn)生活密切相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，切實(shí)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和解決實(shí)際問題的能力。如結(jié)合青島地區(qū)流行的地方病，本實(shí)驗(yàn)課程開設(shè)“離子選擇性電極法測定地下水中的碘和氟離子含量”的實(shí)驗(yàn)，不僅讓學(xué)生了解平時(shí)的飲用水是否符合要求，還幫助學(xué)生走出青島屬于海濱城市，有較長的海岸線，為何還會(huì)缺碘的誤區(qū)；結(jié)合地方經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展過程中排放大量污水導(dǎo)致的水污染，開設(shè)了“紫外可見分光光度法測定廢水中微量酚”；結(jié)合日常生活中人們接觸到的食品、藥物，開設(shè)“氣相色譜法測定白酒中甲醇的含量”、“反相色譜測定飲料中咖啡因的含量”以及“逆流色譜法純化甘草中的甘草甜素”等實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)大都與社會(huì)生活密切相關(guān)，可以讓學(xué)生在掌握儀器使用方法的同時(shí)，還體會(huì)到儀器分析的實(shí)際應(yīng)用。

三、定時(shí)開放實(shí)驗(yàn)室

在縮減課時(shí)的大背景下，在教學(xué)實(shí)踐中，為了應(yīng)對(duì)有限的實(shí)驗(yàn)課時(shí)，我們先讓學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)課本上的內(nèi)容，為了提高學(xué)生預(yù)習(xí)效果，我們充分利用現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)，建立了自己的課程網(wǎng)頁，編排了電子教程和視頻輔導(dǎo)資料。每個(gè)學(xué)期初，針對(duì)不同專業(yè)和班級(jí)分別建立儀器分析實(shí)驗(yàn)QQ群和飛信群，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師為管理員。每次實(shí)驗(yàn)之前，任課老師在群內(nèi)發(fā)布通知提前告知學(xué)生本次實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容，學(xué)生可以先進(jìn)行預(yù)習(xí)，了解儀器的工作原理、操作方法及注意事項(xiàng)等內(nèi)容，可以與指導(dǎo)老師在線交流，以方便教師對(duì)學(xué)生存在的問題做到心中有數(shù)，保證現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有的放矢。

為使學(xué)生有更多的時(shí)間參與上機(jī)操作，掌握更多的主動(dòng)權(quán)，實(shí)驗(yàn)室管理者通過協(xié)調(diào)學(xué)院內(nèi)部資源，對(duì)儀器分析實(shí)驗(yàn)室建立了定時(shí)開放制度[10]，以方便那些沒能完成實(shí)驗(yàn)或者實(shí)驗(yàn)失敗的學(xué)生。采取這樣的措施可以讓學(xué)生有足夠的時(shí)間去思考失敗的原因，進(jìn)一步總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，大大提高了學(xué)生參與儀器分析實(shí)驗(yàn)的興趣，使學(xué)習(xí)活動(dòng)由被動(dòng)的接受轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極主動(dòng)的探索。我院自2010年開始，對(duì)本科生實(shí)行導(dǎo)師制。我院要求自大二學(xué)年開始，學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛好與導(dǎo)師進(jìn)行雙向選擇，進(jìn)入導(dǎo)師的科研室，參與老師的科研課題，這樣就促使學(xué)生自己到圖書館或互聯(lián)網(wǎng)上查文獻(xiàn)、找資料，制訂實(shí)驗(yàn)方案，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，使實(shí)驗(yàn)室成為第二課堂。以筆者親身經(jīng)歷為例，兩名2012級(jí)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)本科生在大二學(xué)期伊始即進(jìn)入筆者所在的科研室，經(jīng)過近一年的科研訓(xùn)練，該兩名同學(xué)為主持人，在大三上學(xué)期獲批一項(xiàng)國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新立項(xiàng)“分子與牛血清蛋白的相互作用研究”，項(xiàng)目結(jié)題時(shí)在中文核心期刊上發(fā)表科研論文三篇。其中一位學(xué)生的本科畢業(yè)論文《基于金納米擴(kuò)增高靈敏的電致化學(xué)發(fā)光DNA分子生物傳感研究》，被評(píng)為學(xué)校“優(yōu)秀學(xué)士學(xué)位論文”。通過采用這種開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生從以前被動(dòng)的“要我做”逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在的“我要做”，學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)新思維能力都得到了啟發(fā)和提高。

四、以教師科研促實(shí)驗(yàn)教學(xué)

我院的大型測試儀器均由教學(xué)科研一線的教師負(fù)責(zé)管理，上課過程中，任課教師能讓學(xué)生較多地了解相關(guān)儀器分析方法的最新進(jìn)展，開闊學(xué)生的視野。同時(shí)我們會(huì)將教師承擔(dān)科研課題的部分內(nèi)容融入儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中。[11]例如做電分析化學(xué)測定離子含量的實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們從我院教師承擔(dān)的國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“均相光致電化學(xué)生物傳感新方法研究及其在重大疾病生物標(biāo)志物分析中的應(yīng)用”中篩選出一部分內(nèi)容作為儀器分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。如此，不僅凸顯學(xué)生所做的實(shí)驗(yàn)非常前沿，有利于增強(qiáng)學(xué)生的自信心，進(jìn)一步激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，而且可以幫助教師們完成科研課題的研究任務(wù)，可謂一舉兩得。

五、建立多元化的考評(píng)體系

在儀器分析實(shí)驗(yàn)課程考核方面，改變以往唯實(shí)驗(yàn)報(bào)告定成績，以“既重結(jié)果，更重過程”為指導(dǎo)思想，建立多元化的考評(píng)制度。[12-14]對(duì)成績的考評(píng)主要考慮以下幾方面內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)中的操作、實(shí)驗(yàn)后的報(bào)告。實(shí)驗(yàn)前，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)情況進(jìn)行檢查，通過師生相互提問的形式進(jìn)行現(xiàn)場考察，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的互動(dòng)性及學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。在實(shí)驗(yàn)中要求每位學(xué)生認(rèn)真操作，遇到問題，任課教師并不是馬上告訴答案，而是先引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)自行解決問題，遇到學(xué)生實(shí)在不能解決的問題，教師再參與其中幫忙。如果遇到實(shí)驗(yàn)結(jié)果或者現(xiàn)象明顯異常，不能簡單地歸結(jié)為本次實(shí)驗(yàn)失敗和隨意地舍棄數(shù)據(jù)，要告訴學(xué)生如實(shí)記錄，待實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，分析其原因，引導(dǎo)學(xué)生正確樹立科學(xué)對(duì)待實(shí)驗(yàn)結(jié)果的態(tài)度。多元化的考評(píng)能科學(xué)合理、全面公正地反映學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)課程的真實(shí)水平，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生求真務(wù)實(shí)的學(xué)風(fēng)。

六、結(jié)束語

在儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，強(qiáng)化學(xué)生思維和動(dòng)手能力的培養(yǎng)，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的根本。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅掌握了儀器分析方法、操作技能，而且提高了分析、解決問題的綜合能力?？偟膩碚f，儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是項(xiàng)長期而艱巨的任務(wù)，需要任課教師根據(jù)課程本身的特點(diǎn)并結(jié)合實(shí)際情況，認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，進(jìn)一步提高儀器分析實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才，使儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量再上新臺(tái)階。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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[責(zé)任編輯：鐘 嵐]