仪器分析实验课程改进与实践

马祥英，陈其锋，许海棠

(广西民族大学 化学化工学院，南宁 530006)

仪器分析是理工类院校及相关学科本科生的专业基础课程，而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，主要包括电化学分析法、光谱分析法、色谱分析法、质谱分析法和热分析法等。目的是让学生在实验过程中，了解仪器的结构、熟悉各种仪器的基本操作、掌握各种仪器的工作原理、理解课堂上所学到的理论知识，从而起到理论联系实际的作用［1－2］。

高等学校的仪器分析实验教学，不论是教学思想和教学内容，还是管理水平和实验手段都应该适应21 世纪人才培养的需要，即让学生具备较强的动手能力。鼓励学生以创新的态度对待每一种仪器，培养应用型和创新型人才［3－4］。

在原有的仪器分析实验基础上，从仪器分析实验课程的基本问题及在教学中存在的问题着手，对现有的仪器分析实验课程进行改进，提高仪器分析实验课程的教学效果，加强素质教育，推动创新人才的培养。

1 仪器分析实验课程存在的问题

在仪器分析实验教学中，我们除了要求学生掌握实验基础知识、基本操作技能、仪器分析的基本原理以及实验数据处理方法外，还注重对学生进行综合研究能力的训练，以提高实验教学质量，为学生以后的毕业设计打下良好的基础。现有的仪器分析实验课程一般存在着以下7 个问题:

1.1 实验课和理论课不同步

仪器分析实验所用仪器比较昂贵，且同类仪器比较少，不可能像其他基础实验那样，一人一组进行实验，也不可能同一名老师同时上几个实验。因此仪器分析实验通常采用循环模式进行，即几名老师分别带不同的实验，这样就存在着问题:同一个实验时间段，不同学生所用的实验仪器不同，实验内容不同，有的实验内容比理论课超前。特别是前几周，大多数实验都比理论课超前，对做这些实验的学生来说，没有理论基础，做起来比较费劲。

1.2 仪器设备资源短缺

仪器分析实验所用同类仪器的台数较少，而且实验安排学时数偏少。有些仪器操作复杂，学生既无独立操作的可能性，又无重复实验的机会，学生自主动手能力培养的问题难以解决。在实验过程中学生一般8 ～10 人一组，每人动手的机会不多，且有依赖感，因此大多数学生都是走马观花，很难达到预期的教学效果。

1.3 课前预习工作不充分

仪器分析实验课要求学生在上实验课之前，进行全面的预习。从实验的原理、步骤、试剂及仪器操作方法，到实验数据的处理，每一个环节都要全面的了解，这样学生才能对所学理论知识进行巩固和提高。但在实际的实验课程中，由于实验仪器均为精密及贵重仪器，很多学生之前对这些仪器不但没有见过，有的甚至没有听说过。即使进行了实验教材的预习，但对具有复杂结构、原理及操作方法的仪器仍是无从下手。

1.4 教学模式单一

实验课上，教师担心学生在实际操作过程中碰到较多的疑难问题，尽可能把实验过程讲得详细，同时受仪器数量及课时限制，实验多个环节必须由教师提前做好准备，学生只能被动地去听课。在学生可操作的实验中，也是多人一组，易造成每组个别动手能力较强的学生主动操作，多数学生未具体实施操作过程。结果是学生在实验过程中缺少思考、提问、讨论，这样会抑制学生的思维积极性，最终使学生对实验不感兴趣。

1.5 对实验课程不重视

长期以来仪器分析实验课程为理论课的辅助课程，学生对其重视程度不够，学生有时处于一种应付状态。由于实验内容基本都已得到验证，学生在机械的实践实验步骤过程中，依赖性强，缺乏主导性、综合性和设计性。

1.6 实验教材与科技发展脱节且通用性不强

仪器分析实验教材选用是否合适，尤为重要。教材的出版要比新技术和新仪器的出现延迟，教材内容相对滞后，不太适应现代分析化学的要求。目前出版的仪器分析实验教材大多数内容是按旧仪器的工作状态编写的，与现代新仪器的全自动化操作相差甚远。此外，由于不同院校拥有的仪器设备的厂家、型号参差不齐，实验条件自然也就有所不同，其操作差别也是很大的。即使有个别仪器分析实验教材的内容较新，但仪器不同也同样不能使用，因此没有通用的实验教材。

1.7 实验报告中存在问题无法及时认识和改正

一般情况下，仪器分析实验都是第一次做实验，第二次实验时交第一次实验的实验报告，教师批改完后第三次实验时发下去，这样学生看到老师的批改至少已经是两周以后了。实验报告的相关信息反馈给学生滞后，导致学生在下次实验中犯同样的错误。或者因为实验所使用的仪器不一样，上课内容不一样，实验报告上所反馈的问题并不一定适合后面的实验。有些学生直接把实验报告放在一边，或者没有细看实验报告中反馈的信息。

2 仪器分析实验课程改进与实践

2.1 实验前预习与现场预习相结合

实验前进行预习，可以使学生在老师讲解实验时做到心中有数，了解实验的全过程，对所用的仪器有一个基本的了解。为了提高实验预习质量，可以采取实验前预习与现场预习相结合的方法。可以让学生在实验前到实验室面对着仪器，近距离接触仪器设备，就实验的具体内容进行预习。这样学生就能对仪器的原理构造及操作步骤有直观认识，建立了感性认识，做起实验才会得心应手。

2.2 仪器分析实验教学内容改革

传统的仪器分析实验所设立的实验项目基本为验证性实验，理论上虽然比较成熟，但实验内容和实际应用实验的例子比较陈旧，与现代实际应用脱节，不能体现技术的发展，不能达到提高学生创新能力的目的。我们根据现有的仪器设备及现代分析技术的发展，适当减少一些陈旧的实验，减少验证型实验，适当增加新技术新方法的实验内容，增加一些综合型实验、设计型实验、研究型实验以及创新型实验内容。强调应用性和体验性，尽量结合实际，选择应用性强、试样易获得、与人们生活紧密联系的实验内容，提高学生的学习积极性和解决实验的能力。如石墨炉原子吸收分光光度法测定人指甲中铜的含量、高效液相色谱法测定奶粉中三聚氰胺的含量、气相色谱法测定白酒中乙酸乙酯的含量;化妆品中铅的测定、中草药提取液有效成分的测定、水样中砷和汞等重金属的测定、蔬菜中有机磷农药的测定等。学生可按自己的兴趣选择实验课题，查阅文献资料，咨询老师，设计出一套完整的实验方案，其中包括样品采集、样品处理、仪器设备、实验报告等。这样可以使学生创新设计能力、科研能力大大提高，分析问题和解决问题的能力得到锻炼，增强了学生文献资料阅读总结的能力，为以后的毕业设计和工作打好坚实的基础。

2.3 合理安排实验教程，运用现代教育技术先进的教学手段

可以采取先易后难、先简后繁的程序，让学生对实验逐步适应和提高。从基础实验、开放实验到研究型实验，逐步深入，使学生不断积累新知识、运用新知识，由质变达到量变，成为真正的实用型、创新型人才。另外，安排实验教程时，注意理论课与实验课同步进行，这样有利于学生对实验内容的接受，得到学生的认可，也有利于老师实验教学的顺利进行。

在正式做实验前，可以进行1 ～2 节的多媒体教学课，运用现代教育技术先进的教学手段。如CAI 辅助教学、多媒体教学等，以图像、动画、声音等形式，或者把学生以往没有接触过的各种大型分析仪器的结构及实验操作过程完整拍摄下来，以录像的形式通过屏幕展示给学生。更加直观、更加生动地展现了实验仪器内部结构、仪器原理和仪器操作，充分刺激学生的感官，使学生对仪器的结构和使用有所了解，得到初步的感性认识。这样的教学手段能激发学生的学习兴趣，充分调动学生的主动性和积极性，同时改变原来单调、枯燥的实验课，使教学形式和实验内容丰富多彩。学生不仅愿意动手操作，而且实验技能得到很大提高。

2.4 改变教学模式

可以采用“以问题为先导”的教学模式，实验教师设计相应的问题，逐一提出，学生讨论式的回答。然后教师总结，纠正错误，肯定准确的。最后进行操作示范。通过提问→讨论→总结→示范的教学模式可以一步步地引导学生对原理、仪器构造、操作步骤等每一个过程有更深刻的理解和认识。学生开动脑筋，进行热烈的讨论，将课本上所学的理论知识和实验紧密联系起来，进一步提高了分析问题和解决问题的能力。

2.5 开放实验教学

动手机会少是学生基本操作技能比较差的主要原因。通过开放实验教学，在课外时间有计划地开放实验室，为学生开展创新型实验提供坚实的基础，为毕业论文设计做好准备。允许学生在课余时间在老师的带领下进入实验室，在老师指导下进行部分仪器的操作。允许学生在完成基本实验内容的基础上自选实验，实验项目可以由教师提供，也可以是学生通过查资料获得。并安排实验教师轮流值守，随堂进行指导，这样就可以充分发挥学生自己的创新设计能力，得到更好的收获。

2.6 改革考核体系，培养学生科研意识

在实验教学过程中培养学生的科研意识十分必要，会影响学生以后的科研能力及其兴趣。传统的实验报告仅仅要求学生对实验结果进行简单归纳、分析，有必要改革考核体系。可以通过全方位考查学生的实验情况，逐项打分，直接给出平时实验成绩。包括上实验课前的预习报告、实验操作现象观察、实验操作、仪器的使用、实验课课堂提问、课后总结实验报告等。也可以要求学生按科研小论文的形式完成实验报告，格式包括标题、摘要、关键词、正文(前言、资料、方法、结果、讨论、参考文献)等，评价实验报告时要从格式、内容、实验结果、归纳分析等去审查，结果要求如实反映实验结果。得不到预期结果的不可随意改动实验数据，讨论时应分析实验失败的原因。这样学生不仅会掌握论文书写格式，而且能知道科学研究必须以科学实验为依据，要有严谨、求实、客观的态度。

2.7 选用合适的实验教材

可以在原有的仪器分析实验教材基础上，结合现代仪器分析技术的发展，并结合已有仪器设备的实际情况以及一些热点问题，组织教师编写出一套新的仪器分析实验较教材或讲义。这样可以运用已有的仪器设备有针对性地学习仪器分析实验课程。但随着新方法、新仪器的引入，必须要在再版教材或讲义中加以补充更新，以便相互吻合，更好地提高实验教学效果。

3 结束语

仪器分析实验的过程，不仅是对原有的基础理论知识学习加以检验、巩固和提高的过程，同时也是理论联系实际的过程。随着科学技术的迅猛发展，应用领域的需求，对高等院校仪器分析实验课程的要求会越来越高。仪器分析实验课程的改进与实践，不仅培养学生系统理论基础和实验技能的提高，而且培养学生的创新能力和科学素养。只有在教学实践中不断积累经验，大胆创新，充分调动学生的积极性和主动性，提高教学质量，才能达到教学改革的目的。这是一个长期的工作，需要不断地探索教学的方法和方式。

［1］徐晓安，张文华. 仪器分析实验教学改革初探［J］. 江西化工，2009(4):46－47.

［2］吴育廉，柯行. 浅谈仪器分析实验教学的改革［J］. 教学仪器与实验，2007(5):23－25.

［3］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.

［4］孙建华，刘玉海，徐培仓. 仪器分析实验教学模式改革初探［J］. 江苏技术师范学院学报，2006，12(6):90－94.