仪器分析实验教学改革与模式探究

饶通德 梁丽娇 张丽莹

（重庆三峡学院化学与环境工程学院，重庆万州 404100）

21世纪是能源科学、材料科学、生命科学、环境科学和信息科学迅猛发展的时代，而解决这些问题的关键手段之一是仪器分析方法及技术[1]．仪器分析是化学相关专业的重要基础课程，也是我校化学教育、化工工艺及环境科学等专业的专业基础课程．仪器分析实验是仪器分析课程中非常重要的实践教学环节，通过仪器分析实验的教学可使学生掌握各种仪器的基本知识和操作技能，培养学生的实际操作能力和分析、解决问题的能力，使学生在课堂上学习到的理论知识运用到具体的实践中，为其将来从事化学、生命科学、环境保护、食品保健等相关领域分析检测工作打下扎实基础[2]．因此，其教学质量的高低直接影响着学生对仪器分析课程内容的学习、理解和知识的掌握，甚至影响着后续相关课程的学习．但长期以来“重理论、轻实践，重知识传授、轻能力培养”的思想仍然束缚着实践教育，且由于仪器分析实验课程本身的特点，如理论抽象、仪器结构复杂；大型仪器数量有限，学生实际上机操作时间较少，严重影响了教学的效果和质量．因此，仪器分析实验教学改革势在必行．

1 仪器分析实验教学现状及存在的问题

目前，仪器分析实验教学中存在的主要问题：（1）受“重理论、轻实践”传统教育观念的影响，学生实验前预习不够充分，实验积极性不高；（2）验证性实验占的比重过大且内容陈旧，与生产生活实际的相关性较小，不能达到提高学生创新能力培养；（3）教学模式单一，普遍采用在规定的时间内按照实验讲义，利用已准备好的实验仪器设备一步步去做，甚至有些实验仅能通过演示讲解，很少发挥学生的主观能动性，更谈不上实施创新教育和个性化教育；（4）随着办学规模的扩大，人多机少的现象普遍，实验仪器的硬件限制难以保证教学效果；（5）实验考核模式相对比较简单，主观性强，难以促进学生学习积极性．

2 深化改革，提高实验教学质量

2.1 改革实验内容，增加综合性、创新性实验，激发学习兴趣

仪器分析实验主要分为：验证性、设计性和综合性三大类．原先我们开设的实验主要偏重于验证性，内容也比较陈旧，我们根据现实情况做了以下改进．

2.1.1 压缩验证性实验

为了培养学生的创造思维，打破传统的重理论轻实践的观念，充分调动学生学习积极性，本着强化动手、动脑能力及学生创新能力的培养，压缩了验证性实验的学时数，现开出验证性实验12学时，综合性实验14学时，设计创新性实验项目6学时．

2.1.2 增加贴近生活的实验

增加了密切联系实际、贴近生活的实验项目，如奶粉中三聚氰胺含量的测定、地沟油中脂肪酸类的测定、湖泊水样中重金属铜、镉含量的测定等与健康、环境密切相关的问题．如我们让学生检测长江水样中重金属铜的含量，并让其进行评价，从采样、样品的保存和处理及测定全程让学生亲自参与，并要求学生将测定结果与国家标准对照，让其分析评价所采水样是否达标，从好奇心出发激发学生对实验的兴趣，让学生充分发挥主观能动性，增强学生动手能力和操作技能，培育学生的社会责任心和创新能力．

2.2 利用现代教学手段，提高实验教学效果

由于分析仪器存在原理抽象、结构复杂、课堂教学与实验脱节等问题，在仪器分析实验的教学中借助多媒体技术可以降低学习难度，突破教学难点，加深学生对基本理论、仪器结构和微观过程的理解，使抽象的内容具体化，复杂的内容简单化．

在光学分析实验中，我们比较了紫外—可见吸收分光光度计和荧光光谱仪的结构，将这两种仪器的结构流程图、各元件内部结构和测试原理通过多媒体图片向同学们讲解，使学生掌握了荧光光谱仪的光源与检测器成直角型，而紫外—可见吸收分光光度计的光源与检测器成直线型，同时还比较了它们在单色器方面的差异．

又比如质谱仪、核磁共振波谱仪和毛细管电泳等学校暂时没有的仪器，采用虚拟仿真实验的方式，通过多媒体课件让学生观看了解这些仪器的结构流程、各部件的作用、操作规程等，弥补了大型仪器不足的问题．多媒体技术图、文、声、像并茂，生动活泼，可以化静为动、化虚为实、化抽象为直观，具有表现形式多样化、感染力和吸引力强等优点，能激发学生兴趣，活跃思维，显著提高了实验教学效果[4]．

2.3 完善考核办法，激发学生学习积极性

实验考核是研讨教学规律、检查教学质量、改革教学内容及方法的重要依据，是实验教学成功的有力保障[5]．科学的考核手段可以提高学生学习的积极性和主动性，引导学生向良好的方向发展．为此，我们根据仪器分析实验课程特点，制定了能客观反映学生综合素质的多元实验考核办法：平时成绩与期末考试成绩相结合的方法，期末考试包括理论笔试和实验操作技能．具体办法如下：（1）平时成绩为60%，主要包括：实验预习、实验操作、原始数据记录、实验作风、数据结果处理及误差等．实验报告强调实验步骤描述的准确性、书写的规范性；实验结果和数据要与原始实验记录的一致性；（2）理论考试为20%，对实验涉及的分析仪器的原理、结构、使用对象及条件进行考核；（3）操作考试为20%，在事先出好的10套操作测试题中由学生抽签决定实验项目，在给定时间内独立完成实验，改变传统“照方抓药”的实验方式，培养学生分析、解决问题和综合运用知识的能力，以考代学，有效提高了学习效果．

2.4 加大实验室开放力度，培养学生的创新思维和科研素养

为适应新的人才培养目标要求，激活学生创新潜能，强化学生创新思维、创新能力的发展，我们加大了实验室大型仪器向不同层次学生开放的力度，完善了开放实验室管理条例．其中，开放实验主要分为两种形式．

2.4.1 设计型实验

鼓励学生在掌握基本实验技能的基础上，完成自己感兴趣的设计型实验．设计型实验一般由老师列出相应实验题目供学生选择，学生根据自己兴趣选定一个题目后查阅资料[6]．以“三峡库区水样中有机污染物荧光光谱特性”这一实验为例，实验老师首先向同学们讲解实验设计的基本原则和要求，培养学生查阅资料能力．学生根据老师提出的实验设计理念查阅相关文献写出实验方案，经与指导老师讨论并经指导老师审查和验收合格后利用课余时间进行实验．学生可通过自由组合的方式成立实验团队，统筹安排好实验仪器和试剂，实验过程中尽量体现学生的自主性，对实验中所产生的问题要求及时记录并想办法解决，最后写出实验报告．实验完成后，指导老师及时的组织同学们进行交流总结，升华同学们的研究性学习成果．

2.4.2 科研型实验

让专业知识扎实、操作技能娴熟的同学参与相关教师的科研课题和课外科技活动项目（如大学生创新性实验项目，“挑战杯”等），整个实验以学生为主，教师为辅．实验室在时间和空间上为学生提供宽松的学术环境和氛围，目的是让学生了解本学科的科学前沿，引导学生去思考问题，以增强学生求知欲，培养他们的创新能力和科研素养．如教师结合其研究成果，开设了科研型实验项目“磁性四氧化三铁用于环境水样中亚甲基蓝的吸附研究”．实验需应用共沉淀法制备纳米材料，并研究其对水样中亚甲基蓝的吸附等．要求学生通过文献查阅了解纳米材料的主要化学制备技术，重点掌握共沉淀法；研究纳米材料对染料亚甲基蓝的吸附性能并熟悉紫外—可见分光光度计、红外光谱仪等仪器的原理和操作技能．学生通过查阅文献，设计方案，独立实验及论文写作，把所学的理论、实践及相关知识综合运用，使学生的知识、能力和素质三者融合发展，充分发挥学生的创造性和积极性；加强师生间的沟通，培养了学生提出问题、分析问题、解决问题的能力和创新思维及科研素养．学期末教学质量调查结果显示学生普遍对此类实验具有浓厚兴趣，学生的实验研究兴趣和动手能力均得到了提高．

3 结 语

随着以素质教育为核心的科教兴国战略的实施，仪器分析实验教学在培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，激发学生创新意识和科研素养，进而促进学生“知识、能力和素质”全面协调发展中起着独特且不可代替的作用，这就更要求我们从事仪器分析实验教学的工作者努力探索和实践，深化仪器分析实验教学改革，在教学过程中不断积累经验，努力提高教学质量，使实验室真正成为激发学生创造力的基地和培养高素质创新人才的主战场．

[1]刘风萍，程彬.仪器分析课程教学与创新型人才培养初探[J].当代教育理论与实践，2011（3）：56-57.

[2]张剑荣，刘超，孙尔康，等.实验室教学与创新人才培养[J].实验技术与管理，2008（8）：20-21.

[3]姚思童，张进.分析化学实验教学改革与实践[J].大学化学，2010（3）：23-26.

[4]商艳芳.仪器分析实验教学模式探究[J].科技信息，2010（35）：184-184.

[5]熊言林，严蒙钢，江家发.改革化学教学论实验培养学生创新力[J].实验室研究与探索，2001（6）：15-19.

[6]来守军，关晓琳，谢昆，等.新形势下《仪器分析》课程改革与探索[J].重庆三峡学院学报，2012（3）：114-116.