趙洪霞

摘要：本文從環(huán)境儀器分析課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，以培養(yǎng)具有實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的本科畢業(yè)生為目標(biāo)，結(jié)合環(huán)境專業(yè)實(shí)際教科研情況，介紹大連理工大學(xué)環(huán)境學(xué)院儀器分析創(chuàng)新實(shí)踐課程體系的構(gòu)建。

關(guān)鍵詞：儀器分析；創(chuàng)新實(shí)踐；能力培養(yǎng)

中圖分類號：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）03-0176-02

當(dāng)前，由于我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展所導(dǎo)致的環(huán)境污染和生態(tài)破壞問題日益嚴(yán)重。為了對環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地監(jiān)測，并對污染源及其治理進(jìn)行監(jiān)督監(jiān)管，迫切需要大量的現(xiàn)代化環(huán)境監(jiān)測分析儀器投入使用，了解和熟練操控這些現(xiàn)代化分析儀器已對高校環(huán)境學(xué)院的學(xué)生培養(yǎng)提出了新的迫切要求[1，2]。

此外，應(yīng)用于環(huán)境分析的儀器發(fā)展是一個(gè)動(dòng)態(tài)發(fā)展的過程，當(dāng)前儀器分析的新理論、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，這就要求教師要時(shí)時(shí)更新其授課內(nèi)容。如何適應(yīng)現(xiàn)代儀器分析的發(fā)展與教學(xué)改革新形勢，在有限的學(xué)時(shí)范圍內(nèi)，合理安排儀器分析課程內(nèi)容，積極提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，筆者根據(jù)多年的理論和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)以下幾點(diǎn)教學(xué)體會(huì)。

一、重視傳統(tǒng)課堂教學(xué)，加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容改革

首先，應(yīng)明確“環(huán)境儀器分析”的課程設(shè)置由來。理順環(huán)境污染和分析儀器發(fā)展歷程，提高學(xué)生對該課程的認(rèn)知和心理接受程度。比如，可結(jié)合國際上著名的環(huán)境污染事件，北美死湖事件、印度博帕爾公害事件、萊茵河污染事件，通過對這些事件的污染來源、污染物分析確認(rèn)、污染指標(biāo)檢測的解讀，使學(xué)生了解儀器分析在其中所扮演的角色，通過對分析人員的分析能力解讀，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。再結(jié)合國內(nèi)甚至周邊的環(huán)境污染事件，比如“三聚氰胺”、“大連的抗生素圈養(yǎng)海參”事件來觸發(fā)學(xué)生對于“環(huán)境儀器分析”的學(xué)習(xí)積極性。

其次，要重點(diǎn)突出儀器分析的相關(guān)概念和基礎(chǔ)理論，由淺及深，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性，采用案例式教學(xué)，結(jié)合實(shí)際案例，如針對社會(huì)熱點(diǎn)“蘇丹紅”的檢測來講解高效液相色譜方法的原理及應(yīng)用，通過日本的“痛痛病”——慢性金屬鎘中毒，如何檢測人體中的鎘含量，講授原子光譜法等。通過增加分析方法的應(yīng)用，一方面提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，另一方面促使學(xué)生對基礎(chǔ)理論的深入理解，由理論落實(shí)到實(shí)踐，為以后的創(chuàng)新奠定良好的基礎(chǔ)。

二、緊跟國內(nèi)外熱點(diǎn)環(huán)境問題及先進(jìn)分析儀器，探索教學(xué)組織形式改革

我國目前的教學(xué)大多還是以教師講授為主，“環(huán)境儀器分析”課程不僅涉及數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物等多領(lǐng)域?qū)W科，而且發(fā)展很快，傳統(tǒng)的教學(xué)會(huì)使學(xué)生在學(xué)習(xí)中感到抽象和難于理解，學(xué)生興趣不高，課堂氣氛不活躍。針對這種現(xiàn)象，教師應(yīng)該密切聯(lián)系實(shí)際，緊跟國內(nèi)外熱點(diǎn)環(huán)境問題，靈活運(yùn)用教學(xué)方法，才能提高教學(xué)質(zhì)量。如針對大連渤海灣地區(qū)的油船漏油事件，可在課堂中組織學(xué)生開展如何進(jìn)行快速監(jiān)測分析（漏油導(dǎo)致的主要污染物監(jiān)測分析），從樣品采集、樣品存儲及流轉(zhuǎn)、樣品前處理及分析儀器選擇、分析方法建立、分析結(jié)果處理等環(huán)節(jié)將學(xué)生帶入到模擬現(xiàn)實(shí)情境中，通過教師引導(dǎo)，學(xué)生自主性設(shè)計(jì)解決方案，經(jīng)分組討論，方案優(yōu)化，最終達(dá)成可實(shí)施計(jì)劃，以此來促進(jìn)學(xué)生解決實(shí)際問題和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。此外，針對當(dāng)前國際上分析儀器的快速發(fā)展的現(xiàn)狀，可借助大型儀器分析公司的網(wǎng)絡(luò)平臺，積極開展電化教學(xué)，如今一些國際先進(jìn)的大型儀器分析公司如Waters公司、Agilent公司、AB公司等為促進(jìn)儀器的銷售和維護(hù)，會(huì)開放其網(wǎng)絡(luò)平臺上的儀器工作原理動(dòng)畫視頻、儀器維護(hù)和保養(yǎng)視頻、分析方法共享等，因此，在教學(xué)中充分運(yùn)用這些網(wǎng)絡(luò)鏈接能夠讓學(xué)生緊跟當(dāng)前的分析儀器發(fā)展，不斷激發(fā)學(xué)生的求知欲，有利于學(xué)生的創(chuàng)新思維培養(yǎng)。

三、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)中創(chuàng)新能力培養(yǎng)

在實(shí)踐教學(xué)中，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)主要依托于兩個(gè)平臺，即課內(nèi)實(shí)踐創(chuàng)新平臺和課外實(shí)踐創(chuàng)新平臺。課內(nèi)實(shí)踐創(chuàng)新平臺是理論與實(shí)踐得到充分集合的實(shí)現(xiàn)平臺；課外實(shí)踐創(chuàng)新平臺是理論與實(shí)際、知識與能力的交匯點(diǎn)，能促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新意識的實(shí)現(xiàn)。在完成課內(nèi)創(chuàng)新實(shí)踐的基礎(chǔ)上充分開展與課外創(chuàng)新實(shí)踐平臺的搭建，做到因材施教，充分發(fā)揮學(xué)生創(chuàng)造空間，使學(xué)生的創(chuàng)新意識轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新能力，并逐步實(shí)現(xiàn)從科學(xué)知識型向科學(xué)知識創(chuàng)新型的轉(zhuǎn)變，在實(shí)踐中強(qiáng)化大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

目前，我院環(huán)境儀器分析課程存在明顯的實(shí)踐教學(xué)時(shí)間和空間不足，為了增強(qiáng)本專業(yè)大學(xué)生儀器分析專業(yè)方面的創(chuàng)新能力，在實(shí)踐教學(xué)中相應(yīng)減少驗(yàn)證性和演示性實(shí)驗(yàn)，為杜絕學(xué)生在以往驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中“簡單重復(fù)模擬”，我們變以往的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為拓展性實(shí)驗(yàn)，在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上加以創(chuàng)新，在有效時(shí)間內(nèi)增加實(shí)驗(yàn)變量以促進(jìn)學(xué)生對同一實(shí)驗(yàn)不同結(jié)果的期待，增強(qiáng)其對實(shí)驗(yàn)的多角度理解能力。比如在高效液相色譜法定性分析和定量分析中，分幾組分別完成改變流動(dòng)相的條件、等度和梯度換轉(zhuǎn)、改變色譜柱型號等，讓學(xué)生從中發(fā)現(xiàn)流動(dòng)相極性與保留時(shí)間的關(guān)系，在實(shí)驗(yàn)中理解色譜峰分離度、塔板理論等。將實(shí)踐教學(xué)立足于環(huán)境學(xué)科，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐，通過學(xué)生自己動(dòng)腦分析、動(dòng)手實(shí)踐，使他們更好地掌握各種現(xiàn)代分析儀器的基本原理、操作方法以及在復(fù)雜環(huán)境問題中能夠應(yīng)用。

此外，可組織學(xué)生進(jìn)行有效地畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)實(shí)習(xí)。鼓勵(lì)學(xué)生將所學(xué)到的理論知識應(yīng)用于社會(huì)實(shí)踐，通過對分析復(fù)雜環(huán)境樣品的能力培養(yǎng)，使學(xué)生真正做到學(xué)以致用。

四、基于科研項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)新能力培養(yǎng)途徑

目前，我國大學(xué)大致可以分為三大類型：教學(xué)型、教學(xué)研究型和研究型，我校屬于研究型大學(xué)，所設(shè)環(huán)境學(xué)院擁有教育部國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，各級各類科研項(xiàng)目較多。無論哪一類項(xiàng)目，它們都具有明確的研究目標(biāo)、技術(shù)路線、研究背景和應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)，經(jīng)過主持人申報(bào)、專家評審、立項(xiàng)公示等環(huán)節(jié)，能夠確保項(xiàng)目的創(chuàng)新性和實(shí)用性。從這些科研項(xiàng)目中抽取和派生出的課題作為本科大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的驅(qū)動(dòng)課題，開展有利于培養(yǎng)創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的實(shí)踐活動(dòng)，是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的新途徑?！碍h(huán)境儀器分析”作為基礎(chǔ)學(xué)科，與眾多申請項(xiàng)目都有交集，因此，以項(xiàng)目來驅(qū)動(dòng)促進(jìn)學(xué)生對現(xiàn)代分析儀器的主動(dòng)性理解、掌握和使用，更加有利于培養(yǎng)環(huán)境學(xué)院大學(xué)生的創(chuàng)新能力。對于沒有參與到科研項(xiàng)目的，可鼓勵(lì)學(xué)生自主選題，思路方案完全由學(xué)生提供，經(jīng)教師把關(guān)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。目前，我院的專業(yè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室已全天候?qū)Ρ究粕_放，學(xué)生只要提出申請，經(jīng)科研老師和實(shí)驗(yàn)室老師給予安全指導(dǎo)后，學(xué)生就可以隨時(shí)到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)研究。總之，通過不同層面能力的培養(yǎng)，使不同水平的學(xué)生都能得到鍛煉，以項(xiàng)目帶動(dòng)學(xué)生的創(chuàng)新行為，無疑會(huì)給學(xué)生提供更大的創(chuàng)新條件和空間。

綜上所述，針對環(huán)境學(xué)院“環(huán)境儀器分析”課程性質(zhì)和學(xué)生特點(diǎn)，通過對理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的多元化構(gòu)建，由淺入深，互相補(bǔ)充，緊密配合并貫穿于整個(gè)教學(xué)的全過程。這樣做不僅加強(qiáng)了學(xué)生對現(xiàn)代分析儀器基本原理和典型分析儀器性能特征的理解與掌握，還讓學(xué)生了解了該學(xué)科發(fā)展的前沿動(dòng)態(tài)，更重要的是鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新思維與實(shí)踐創(chuàng)新能力，符合研究型高校本科人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳皓，李明利，肖乾芬，劉海玲，張華，袁園.大型儀器分析技術(shù)在環(huán)境類專業(yè)本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)踐與探索[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2013，（30）10：148-151.

[2]謝紅梅.環(huán)境監(jiān)測分析儀器的發(fā)展[J].理論研究苑，2012，（10）：226-227.

Exploration and Study on the Cultivation of Students' Practical Innovation Ability in Undergraduate Teaching of Environmental Instruments

ZHAO Hong-xia

（Dalian University of Technology，Dalian，Liaoning 116024，China）

Abstract：From the teaching of instrument analysis experience，to cultivate practical and creative ability of the graduates as the goal，combined with the actual situation of the professional teaching and research environment，the construction of practical curriculum system innovation of Dalian University of Technology School of environment instrument.

Key words：instrumental analysis；innovative practice；ability training