仪器分析教学与实验过程中学生主体作用的培养

韩莉锋，张永辉，陈俊利，肖元化，李 峰

(郑州轻工业学院材料与化学工程学院，河南郑州 450002)

仪器分析教学与实验过程中学生主体作用的培养

韩莉锋，张永辉，陈俊利，肖元化，李 峰

(郑州轻工业学院材料与化学工程学院，河南郑州 450002)

通过对仪器分析课堂教学及实验的学习，仪器分析的理论和实验技术不仅为化学学科提供了发展的根本保障，同时，也被广泛地应用于材料、化工、生命、医药、食品、环境等各个领域，是当前最重要的分析测试手段。因此，加强对仪器分析教学与实验的学习和研究显得尤为重要。其原理抽象、理论性强、内容广泛，采用传统教学方法学生难以接受。对该课程的教学模式及观念提出了改革措施，提高学生在其中的主体作用，以激发学生学习兴趣，提高教学效率，培养学生创新及实践的能力。

仪器分析;教学方法;主体作用

众所周知，仪器分析是一门多学科交叉、实践性很强的课程，是化学学科的一个重要分支，它是以物质的物理和物理化学性质为基础建立起来的一种分析方法[1]。利用较特殊的仪器，对物质进行定性分析、定量分析及形态分析。因此，从80年代初以来，仪器分析课程已成为高等院校化学专业的共同基础课。所以，了解或掌握仪器分析的原理、方法、应用技术及其研究方法对高级人才的培养具有重要的现实意义。仪器分析的应用技术原理不仅仅适合于指导材料结构的改良设计和生产，对诸如军事、生物、高分子材料、电子、医疗、环境、生活日用品等应用产品的设计和生产具有普遍的指导意义。仪器分析日益广泛地成为科研和生产提供有关物质结构和组成信息的现代化分析测试手段。

仪器分析是分析化学专业学生在研一时以及综合性大学化学必修的一门专业基础课[2]，主要内容包括各种仪器的原理、方法及其应用，教学内容多、仪器分析手段多，每种仪器又自成一体。如何使学生能在一学期的时间内掌握仪器检测的基本原理，熟悉分析仪器的基本结构、操作方法及应用并具有一定的解决实际问题的能力，是仪器分析教学的首要问题，作为一名分析化学专业基础课的教师，就分析化学的教学方法谈几点体会。

1 提升仪器分析实验教学的地位

目前，有关仪器分析实验教学等方面的教材也是比较多的，受传统教学观念的影响，我国高校里重理论、轻实验的思想长期占上风，实验课程的附属特性使得轻实验的现象普遍存在，大多数学生对实验课程[3]。缺乏应有的重视，实验过程中缺乏独立思考和创新思维，严重影响实验教学质量。

根据国内高等院校办学、教学的总目标，学生在经过高校培养之后不仅要具有扎实的理论基础，还应具有适应实际工作的任职能力，经得起实际工作的检验。开发学生的智力，培养学生的能力，只靠课堂理论难以实现，必须贯彻理论联系实际的基本原则。只有既学好理论，又掌握技能，才算真正学到了知识。所以，分析化学的实验教学应与理论教学并重，转变传统观念，从院校领导到任课教师都应该起到积极的引导作用，大力支持实验教学改革，巩固和加强实验室建设，完善实验教学运行机制，从而引起学生重视，以学生为主体，加强学生的自主动手的能力真正实现实验教学的目标。我们要从培养对象出发进行课程的再设置，针对本科生与研究生的培养，如何让学生在科研能力方面得到提高是很有必要的，所以课程的讲解是重要的。但要根据所讲仪器的研究方向不同，对该课程进行了内容上的重新整合，尽量能够满足不同研究领域的学生在仪器分析方面的知识。

2 仪器分析课程改革的几点建议

2.1 重视激发学生的学习热情

仪器分析重点是介绍各种仪器使用的分析方法，在实际的教学过程中，不能直接就开始进行仪器分析原理的讲解，因为学生可能对该仪器尤其是仪器原理方法及其应用方面的背景知识不够了解，所以首先讲述该仪器的发展历史，即背景知识是很有必要的。通过对背景知识的讲解，使学生能够了解仪器分析是做什么的，因此能否上好历史背景的介绍，对激发学生的深厚学习兴趣，对他们以后能否学好仪器分析起着举足轻重的作用。背景知识在介绍本课程的意义及应用时，应着重讲述一些学生感兴趣的社会性应用，例如在讲液—质联用时，可以讲解以我国的三聚氰胺奶粉为例、原子吸收分光光谱分析时，以苏丹红事件事件为例，讲述采用一定的仪器分析手段，可以进行定性定量检测，从而减少此类食品、药品安全问题的发生。在课堂上增加这些内容，有利于学生明确学习目的，激发学习兴趣，使学习不再是被人强迫的事，而是来自内心深处的一种需要，是一项充满积极情绪体验的活动。

2.2 课堂教学要多种形式

仪器分析课程内容相对枯燥，实验有时更是机械重复性的工作，采用传统的讲课方式很容易使学生产生厌烦情绪。因此，在教学过程中，必须打破传统教学模式，采用多种课堂形式，激发学生的学习热情。可采用启发式、讨论式教学方法，通过课堂讲授、演示、提问、讨论和课外讲座等多种形式启发和引导学生，把教师的主导作用和学生的主体作用有机结合起来[4]。在教学过程中曾采用分组、课堂讨论及学生上台讲解等结合的方法，取得了较好的效果。在前一次课结束时，布置题目，由学生自己查阅资料，采用适当的方法对某种物质进行检测，讲解后全体学生对不同组所选用方法进行讨论，通过讨论，学生对所学知识掌握的更扎实，对上课的热情更加高涨。

多种形式的教学方法和手段相呼应。单元循环制的教学方法分为正向制式和逆向制式两种。正向制式是在熟悉理论的基础上，加深巩固和理解课堂内容，是学生从理论到实践的典型过程;逆向制式则以预习课的感性认识为起点，通过实验过程上升到理性认识。大力提倡启发式、对比式教学方法，多设问、多比较，注重运用双语教学、多媒体等教学手段。以“紫外－可见分光光度计测定水中微量铁”为例，可提出以下系列问题，利用“紫外—可见进行定量分析的依据是什么?邻二氮菲分光光度法测定铁的实验中，盐酸羟胺溶液、醋酸钠溶液、邻二氮菲溶液各起什么作用?加入的顺序能否颠倒?由工作曲线法与标准加入法分别测得试样中铁的含量，二者结果是否一致，为什么?紫外—可见分光光度法与经典原子吸收不同的地方有哪些?”等，一步步引导学生深入到原理、仪器构造、操作步骤等每一个环节。使传统的灌输式、验证性、模仿性教学转化为主动性、探索性教学，增强学生的好奇心和兴趣，培养学生的观察能力和科学性思维。

2.3 理论与实践的结合

将学生带入我们的大型精密仪器实验室中，让学生独立体验操作各种有关方面的仪器，把课堂上讲述的抽象概念步入实际的应用中。例如:我们讲到红外光谱与Raman光谱法的时候，首先让学生对红外光谱的发展历程和原理做一个了解，再了解红外光谱样品的处理及制备过程，其次就是熟悉红外光谱仪操作软件。对于材料方面需要表征的仪器，可以通过参观郑州轻工业学院表界面重点实验室仪器进行了解。通过理论的学习，选择合适的时间进行实践方面的研究，我们会了解一些仪器的基本操作，让学生自己亲手去制备、操作仪器并且进行相应的测试。用到红外光谱仪的时候要学生通过自学的方式，了解红外光谱仪的构造和测试原理，包括样品的一些前处理。例如样品是固体粉末时，需要通过干燥处理，并混合少量的KBr进行压片处理，最后再放进红外仪器中进行测试，最终得到相应的表征结果。虽然我们的操作过程比较简单，但是就是通过这样一系列的操作，让学生亲身体验到做科研的一个流程，从而便于开展自己领域的工作，有效地锻炼了学生的动手操作能力。

2.4 培养学生在实验中的主体作用

一直以来，传统的仪器分析实验多为验证性实验，实验课前教师把所用的试剂、材料进行了预处理，学生实验课前匆匆看一遍讲义，甚至不看，照着实验讲义不用动脑就把实验做完了，很难达到实验让学生掌握该分析方法的目的。因此，仪器分析实验课应把学生被动的做的实验变为主动，使学生成为实验的主体。首先，强化实验前的预习，包括实验的原理、样品制备方法等[5]。让学生在预习的过程中，不仅仅知道实验该怎么做，更应该知道为什么这么做，实验过程中可能出现的问题如何解决。以ICP－MS法测定某种元素的含量为例，学生不仅应该知道实验操作的细节，例如样品处理采用微波消解，稀释定容等，更应该知道如果出现样品没有完全消解定容分析过程中的常见问题时，该如何改变条件以获得较佳的实验结果。可以在实验开始前以提问、讨论等方式让学生掌握该类细节。

其次，重点强化学生自己动手。传统实验教学中，由于仪器设备，尤其大型仪器设备的数量有限，在实验前，教师把所用的实验试剂及仪器设备的预运行等都准备好了，学生实验时，教师进样检测，学生只需要记录实验数据。这样，就导致了学生游离在实验外，整个实验过程可能只记住了所用仪器的外观，对于样品预处理、仪器的开启、运行及条件优化等都不熟悉。因此，在实验的过程中，我们应该把学生分成几组，每一组自己进行样品处理，遇到问题先组内讨论解决，教师辅助指导，同时在教师的监督下，每个学生都有自己动手设置仪器参数的机会，该方法大大提高了学生对实验课的热情。

2.5 建立多元化的考核方法

仪器分析作为一门实践性比较强、对创新能力要求比较高的课程，单采用考试的方法仍然无法达到促进学生创新的要求。为了增加学生学习的主动性，仪器分析课程成绩的评定以理论上课为主，理论成绩占60%，仪器操作考试成绩占30%。平时成绩占10%，期末操作考试由抽签决定实验内容，要求学生独立完成，并在操作、结果、时间上严格把关;笔试采用闭卷形式，内容包括常用分析仪器的使用规则、实验原理及方案设计等，促使学生对所学内容进一步消化吸收，让学生更好的掌握所学知识。

3 结语

总之，仪器分析作为一门理论和实验性很强的课程，在分析化学专业中占有十分重要的地位，在仪器分析课中，强化学生能力的培养，增强学生的主体作用，是教学的根本，传统的教学方法已不能满足学生对基本知识及新知识更替的需求，通过改革教学方法，结合仪器分析课程的实际情况，立足学科特点，可以有效地激发学生的学习兴趣，拓宽了学生学习的领域，扩大了学生学习自主权，培养了学生的创新意识和创新能力，提升了学生在从事实际应用工作方面的能力，为学生尽快适应科研工作打下了坚实的基础。

[1]赵丽娇，钟儒刚.食品质量与安全专业《仪器分析》课程教学的探索与实践[J].广西轻工业，2011，(1):136－137.

[2]叶宪曾.仪器分析教程[M].北京大学出版社，2007.

[3]安寅.高校现代化实验教学与管理浅谈[J].实验室科学，2011，(5):1－3.

[4]李简.食品科学与工程专业仪器分析课程教学探析[J].榆林学院学报，2010，20(6):53－ 55.

[5]石莹莹.仪器分析实验教学改革的探索[J].广西轻工业，2009，(11):19－ 20.

G642.423

B

1003－3467(2012)07－0062－03

2012－02－17

韩莉锋 (1980－)，男，硕士，助教，从事分析化学专业教学、功能纳米材料研究工作，电话:(0371)63556510。