化工等专业本科仪器分析实验教学改革

孙素莉，赵文英，范志先

(青岛科技大学 化工学院，山东 青岛 266042)

化工等专业本科仪器分析实验教学改革

孙素莉，赵文英，范志先

(青岛科技大学 化工学院，山东 青岛 266042)

以青岛科技大学化工学院化工专业认证为契机，总结化学工程与工艺等专业本科仪器分析实验教学中存在的问题，根据近几年来学生反馈的意见及建议，从教学内容、教学方法、考核方法等方面进行了探索和改革。实践证明，改革后的仪器分析实验教学更能激发学生的学习热情，培养学生严谨的科学态度和探索未知事物的能力，使仪器分析实验课程更加切合专业认证对该课程培养学生能力方面的要求。

仪器分析；实验教学；教学改革；探索

现代仪器分析技术已经成为化工产品研制开发、产品质量评价的重要手段，是化学工程与工艺等专业本科毕业生必须要熟练掌握的基本技能。青岛科技大学化工学院为拓宽知识面，满足未来技术工作岗位竞争的需要，培养出合格的人才，化工、轻化、制药、药剂专业本科生开设了专业选修课程仪器分析，理论部分28学时，实验部分12学时。实验部分由4个实验组成，与其他的实验相比，仪器分析实验具有更强的理论性和实用性，是当代科学研究不可缺少的检测手段。由于仪器分析课程涉及化学、物理学和电子技术等相关学科，是一门学科交叉很强的课程。而仪器分析实验不仅要让学生了解仪器的基本原理及构造，还要在有限的学时里掌握仪器的基本操作步骤及注意事项，并利用这些仪器完成相应的实验项目，这使实验课程存在一定的难度。我们将实验安排在新奇、趣味和实用上下功夫，以最大限度地调动学生的热情和积极性。通过实验，学生不仅能够加深理解课堂学习的相关理论知识，增强动手操作精密仪器及利用工作站处理数据的能力，进而提高动手能力及为产品创新提供有价值信息服务的能力。本文对近年来仪器分析实验教学中存在的问题进行了总结分析，并根据近年来收集的学生的意见及建议，在现有师资条件下，对仪器分析实验课进行了改革和探索，以期达到更佳的实验教学效果，为培养人才服务[1-5]。

1 存在的问题

目前，由于学生人数的增加和受到实验教学时数、设备台套数限制，教与学的矛盾日益突出。仪器分析实验教学存在的主要问题有：(1)由于仪器分析实验设备普遍造价较高，国家下拨的实验仪器设备经费有限，分析仪器的台套数较少，实验分组人数较多，导致学生的参与度不高，影响学生的实验热情。(2)由于仪器分析实验涉及化学、电子学及物理学等方面的知识，是一门学科交叉较强的综合性学科，再加上仪器造价较高，学生平时很少有机会接触这些高端仪器设备，单靠3个学时的实验教学掌握起来有一定难度。(3)仪器分析实验涉及的仪器设备虽然自动化程度很高，操作起来不算复杂。但是学生平时缺少这方面的训练，操作规范化程度不高，影响实验结果的准确度。例如，气相色谱、液相色谱和离子色谱的进样都要求动作规范，特别是气相色谱对进样的规范性要求更是严格，否则会对结果的重复性和准确性有很大影响。(4)仪器分析实验数据处理虽然工作站能够自动分析，但是需要实验者建立方法。例如气相色谱的内标法，液相色谱及离子色谱的外标法，每个工作站各有不尽相同的建标方法和程序。虽然学生能够按照实验操作步骤完成建立方法及数据处理，但也是机械式地照单抓药，缺乏深刻理解及灵活掌握。(5)原来的仪器分析实验课程针对化学工程与工艺等化工类专业开设的实验项目及顺序如表1所示。经过多年的教学实践表明个别实验项目顺序不利于学生对实验方法的掌握和数据对比，有待调整。(6)仪器分析实验教学的成绩考核方式相对单一，以往只是根据实验报告给出成绩，不能全面反映学生的动手能力及实验探索精神和认真态度。

2 仪器分析实验教学改革与探索

2.1 注重实验安排操作细节

实验时间和实验过程中操作细节的安排对实验教学效果会产生影响。具体调整工作有：(1)将原来每班的1天实验安排为2个半天进行，学生反馈效果较好；(2)原子吸收光谱实验开始前，先点火测定上一组配制的溶液，这样使学生对测试过程有一个大致的了解，提高了对绘制标准曲线的认识，进一步保证了测定结果的准确性；(3)鼓励学生自带家乡自来水样品的测试，这样可以提高实验的积极性和对实验结果的关心。

2.2 挖潜现有仪器设备潜力，增加仪器台套数及实验项目

随着化学工程与工艺及其他化工专业招生规模的扩大及学生对仪器分析及实验课程的兴趣增加，选修该课的人数日益增多，这样仪器台套数不足的矛盾更加突出。实验室多年来一直坚持将最先进的仪器设备用于实验教学，结合科研测试实际应用情况，增加了红外光谱实验观摩项目。另外，还升级改造了1台气相色谱仪用于教学实验。要求气、液相色谱实验正式采集数据之前，每名学生先进样一针，解决了“只有看的份，没机会打一针”的问题，也使学生对色谱分析的特点有了深入的了解。通过上述两项措施，使原来每个实验小组由6～7名减少至4～5名，基本符合专业认证的要求。通过整改，每个实验小组的人数减少，学生的参与度增加，不仅激发了学生的实验热情，同时也锻炼了动手能力，增加了学生创新技术能力的储备。

2.3 坚持实验开放日制度

根据每学期的实验安排，实验前一周安排两天作为实验开放日。学生可根据课程安排，随时到实验室预习准备实验，配制溶液，调试分析条件，就实验有关的问题和指导老师讨论交流。在保障仪器设备安全的状况下，尽量把能打开的仪器盖子掀开或卸掉，既满足了一部分学生的好奇心，也使学生对仪器设备的构造有了直观的认识。通过实验开放日制度，增加了学生接触仪器的机会，加深了对实验仪器构造及实验原理的了解。同时，针对三个色谱实验进样方式不同的情况，在实验开放日实验指导教师着重加强指导学生规范进样的练习。通过直观接触及强化练习，学生实验操作规范性大大提高，实验效果得到明显提高。

2.4 充分利用辅助教学手段

实验前，学生应对所做实验的实验目的、实验原理、实验步骤、实验所用的试剂、所用仪器设备的操作方法以及最终实验数据的处理方法等进行预习。但如果学生仅对着教材或讲义进行预习，对实验目的、实验原理等相对容易理解，而对仪器的结构、操作方法的理解有一定的难度，有纸上谈兵之感[6]。特别是仪器分析的实验仪器设备，几乎全部是大型精密仪器，造价昂贵，日常要求规范使用、定期保养。实验过程中如果违反操作规程，可能会损坏仪器，不仅维修麻烦，还会耽误正常的实验安排，所以实验前要求学生充分的预习非常重要。充分利用网站，把与实验有关的仪器设备的相关信息、实验讲义、课程PPT全部上传，学生可以随时上网查看。另外，全部实验的操作流程视频也提前发给学生，学生对照视频学习，就可以掌握实验目的、实验原理、实验步骤及实验数据处理方法。特别是三个色谱实验的建标方法，视频里有详细的步骤及说明，学生如果认真观看，基本能够掌握操作要领。因为预习充分，学生做实验时就会有信心，这不仅节约了实验时间，使实验更加顺利，同时也激发了学生的实验热情及扩展实验的想法。

2.5 改革实验成绩评价体系

2.6 适时调整实验项目及顺序

根据工作实践及学生近几年提出的建议，及时调整开设的实验项目及顺序。调整前后的实验项目及顺序如表1所示。

表1 调整前及调整后的仪器分析实验教学内容

实验采取小组循环的方式进行，调整前按照表中的顺序从1到4的实验顺序进行。调整后，实验顺序中的2、3实验是一个小组，4、5是一个小组。安排实验时，先2、3小组内或者4、5小组内循环，小组内循环完成后再调换。这样安排的好处是同一个实验小组的学生在完成实验“火焰原子吸收法测定自来水中的钠”后，接着做“自来水中常见七种阳离子的测定—离子色谱法”。“离子色谱法阳离子的测定”里也有钠离子的含量，学生可以就同一个水样测定结果的差异来比较光谱法和色谱法的区别。同样，4、5小组内的学生也可以就气相色谱的内标法和高效液相色谱的外标法有一个清楚的比较和认识。实践表明，调整后的实验顺序更符合思维习惯，更容易激发学生的学习热情和探索精神。

3 结束语

仪器分析实验教学改革不仅是招生规模扩大的要求，也是专业认证对仪器分析教学效果的要求。通过对仪器分析实验涉及的教学仪器设备的挖潜改造、教学手段及教学评价体系等方面的教学改革，使该课程更加符合教育教学规律。通过教学改革，继续关注解决深层次的问题，提高了教学质量及教学效果，激发了学生的学习热情，增强了其动手能力，培养更加符合社会发展需求的创新型人才。

[1]刘红霞，张业明，吴风林，等.开放式分析化学实验教学的探索与实践[J].实验科学与技术，2011，9(3)：111-114.

[2]张国乎，訾言勤.化学工程与工艺专业仪器分析实验教学改革初探[J].淮北煤炭师范学院学报：自然科学版，2010，31(2)：84-86.

[3]刘明石，张瑶，王立英，等.仪器分析实验教学改革与探索[J].广东化工，2011，38(1)：203.

[4]张大伟，韦军.现代仪器分析实验课教学改革与实践[J].实验技术与管理，2009,26(12)：117-118.

[5]张培敏，陈恒武，郭伟强，等.仪器分析实验教学改革初探[J].大学化学，2007，22(2)：10-12.

[6]吕海涛.仪器分析实验教学改革的探索与实践[J].实验室科学，2011，14(3)：16-18.

[7]刘昭第，徐华杰，盛良全.仪器分析实验教学改革探索[J].实验科学与技术，2010，8(5)：86-88.

Reform of Experiment Teaching in Instrumental Analysisof Chemical Engineering and Technology Specialty

SUN Suli，ZHAO Wenying，FAN Zhixian

(College of Chemical Engineering，Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266042, China)

Based on professional certification of chemical technology specialty, we summarize the problems in teaching of instrumental analysis experiment. According to advices and suggestions from students these years, some exploration and reform have been carried out in teaching contents，teaching method，and teaching assessment. The results show that reformed teaching of instrumental analysis experiment can stimulate the enthusiasm of students, foster the rigorous scientific attitude and ability to explore the unknown of students.

instrumental analysis；experimental teaching；teaching reform; exploration

2014-02-23

孙素莉(1970- )，女，硕士，助理研究员，主要研究方向：化工仪器分析。

G642.423

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.01.033