仪器分析课程教学改革初探

张　悦　李乃瑄　赵晓伟　王晓艳

（天津理工大学，天津300384）

仪器分析课程教学改革初探

张悦李乃瑄赵晓伟王晓艳

（天津理工大学，天津300384）

仪器分析在科学研究和生产应用中发挥着重要作用，本文针对仪器分析的课程特点及教学过程中出现的学生理解困难、学习积极性不高等问题，提出从授课模式与时间安排等多方面调整仪器分析课程的教学方法。小仪器进课堂、多媒体动画讲解、指导学生上讲台、合理安排理论课与实验的衔接、科研促教学等改革举措充分调动了学生学习积极性，取得了较好的教学效果。

仪器分析；教学模式；探索与改革

随着我国科研实力的明显提升及科学技术的不断进步，仪器分析在各个专业及相关学科中发挥的作用越来越显著。在本科生的基础化学教学工作中，仪器分析课程的教学质量受到各校教师的关注。仪器分析是理工科高等学校生物、制药、应用化学、化学工程与工艺等专业的一门必修的主干学科基础课，以研究物质的组成、状态和含量为目的，主要包括的分析手段有色谱分析、光化学分析和电化学分析。

本文结合仪器分析的课程特点以及教学实践过程中出现的问题，对授课模式和实验课时间安排进行了一些探索和思考，通过总结经验教训，提升仪器分析课程的教学质量，取得了一定成效。

一、仪器分析课程特点及教学存在问题

1.课程特点

仪器分析课程具有内容繁多，知识点散，抽象难懂，容易混淆，数学、物理、电子、计算机等多学科交叉渗透，知识融会贯通以及知识和设备更新速度快等特点。由于涉及的相关课程知识点较多，形成了复杂的关系网，对学生的其他课程掌握程度要求较高，同时对教师的授课能力和专业基础是个严峻的考验。

从目前的实验教学现状来看，大部分本科院校存在仪器分析实验所使用的仪器数量不足、实验课时有限、实验教材更新不及时等情况。由于大型仪器价格昂贵，使用和维护的成本较高，一般院校只能选择性购买一些低性能实验课适用性仪器。并且，通常一次实验需要安排十几个学生共用一台仪器，这样不可能保证每个学生自始至终独立地进行实验操作。实验课所设立的实验项目少，学时少，且验证性实验所占比例过大，很难发挥学生的主观能动性和创新思维，学生参与实验的兴趣不高，导致学生实际应用能力较低，解决问题能力较差。除此之外，实验内容和实际应用实验的例子比较陈旧，与现代应用脱节，不能体现现代分析技术的发展［1］。

2.教学中存在的问题

（1）仪器分析的教学模式还是传统的“传道授业”的定式，教学以教师为中心

由于仪器分析涉及到很多的物理、数学、电子、计算机等相关学科知识，比其他基础课更抽象、更枯燥，而教师大多采用单纯的讲授法，很难激发和调动学生的学习积极性。学生感到最困难的是由于课堂上介绍仪器原理时未见到实物，故常常理解不透、印象不深，出现对理论知识掌握扎实，但在面对仪器进行操作时却不知所措的情况，导致学生逐渐对课程失去了兴趣。

（2）实验课程的教学安排不合理

第一，实验课与理论课有时难以同步。学生普遍反映，理论课与实验课间隔时间过长，造成实验课时部分理论知识点记忆已不清晰，实验课效果差。

第二，实验教学的模式是教师提前将实验的仪器、原理、实验步骤等相关内容告知学生，学生只需要按照要求执行就能够顺利地完成实验内容。整个实验过程中学生承担的只是操作者的身份而不需要去考虑为什么这么做，还可以怎么做，只是机械性地完成实验的验证工作。这种照方抓药式的实验，对学生的动手动脑能力的培养极为不利，限制了学生的创新思维。

第三，综合性、设计性实验数量较少，重复验证性实验居多，不能引起学生的兴趣，不利于知识的掌握与创新思维的发挥。

3.学生的学习现状

由于仪器分析内容繁多、知识点散、理论性较强、难度偏大，学生很难较快进入良好的学习状态，造成学习困难。学生被动地接受填鸭式的教学，对教师所传授的知识一知半解，不会学习，也学不到仪器分析的精髓［2］。长此以往，将导致一部分学生对仪器分析课程失去兴趣，甚至放弃学习。

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仪器分析设备自动化程度相对较高、内部结构多为集成化，操作简便，学生大多只是机械地按照说明书操作，被动地做实验，知其然不知其所以然，很难掌握仪器的结构。且由于实验内容多为验证性实验，学生缺乏自我创新和发散思维，不利于学生对理论课程中知识点的掌握、延伸和对新技术的探索，严重制约了学生在课程学习过程中的积极性，影响教学工作的顺利开展。

二、仪器分析教学改革措施

1.仪器进课堂并与多媒体教学手段相结合

针对仪器分析课程内容繁多，抽象难懂的课程特点，在教学手段上，我们做了一些改进。对于一些非大型仪器的介绍，可以将仪器带到课堂上，如电化学分析用到的各种电极，紫外可见分光光度计。在学习理论课的同时，让学生能够实时地看到仪器装置，可以近距离的对实验仪器进行了解，将一些对仪器不明白不了解的问题通过现场提问的方式予以解决，这种教学模式有利于学生对理论知识的理解。

对于没有办法带到课堂上的大型仪器，例如原子吸收光谱仪、气相色谱仪、液相色谱仪，可以采用多媒体动画教学的方式。制作优美生动的多媒体课件，将仪器的工作原理用flash动画这种学生更容易接受的方式展示出来，这样能够加深学生的印象，使其对仪器的工作原理了解得更加清晰，在面对真实仪器时能够联想到课堂上的动画，而不是书本上的枯燥照片和相关描述，利于激发学生对仪器的操作热情。

2.合理安排实验课时间，开设综合性、设计性实验

为了解决实验课程安排不合理的问题，我们精选了专业相关的实验内容，避免将琐碎的理论知识直接全部灌输给学生，同时将理论知识的学习与仪器参观、实际动手操作结合起来，激发学生学习兴趣，培养学生理论联系实际的能力和动手能力。一般应在理论课后直接安排相应的仪器操作或参观演示时间，做到趁热打铁，减少由于理论课与实验课相隔时间较长造成的知识点遗忘的情况，提高学生对理论知识的理解和掌握水平，并顺利完成实验课程。

实验教学的主要任务是发展学生的动手、观察、发现与解决问题的能力。较多的验证性实验束缚了学生的创造性思维，学生只是机械性地完成布置的实验任务，不能将自己的一些想法通过实验的方式进行验证。在实验教学工作中，开设几个化学分析和仪器分析一体化的综合设计性实验，有助于学生更好地掌握理论知识。同时，我们鼓励学生将专业学习中遇到的实际问题带进实验室，由教师协助学生进行自主实验，这样能够让学生广泛地参与，提高学习兴趣和实验兴趣，从而增强学生的创新能力及专业实践能力。

针对学生学习积极主动性不高的问题，我们提出将学生被动的“听”变成主动地“讲”和主动的“学”，让学生参与到整个教学活动中来，提高学习的主动性。根据授课班级的人数，指定1-3名同学在课前做好充分的预习，课上由这几位同学为全班同学授课，教师在课前对学生进行辅导和培训，授课结束后对学生的授课内容进行相应的纠正、点评和补充。这样，被指定的学生有了压力，就会主动地去预习需要讲授的课程，并且能够从学生的角度找到其中的难点并与教师沟通。教师更容易抓住学生理解上的难点与学生进行交流，从而提高学生的学习效率和激情。该方案经过一段时间的试行后，根据授课效果及学生的反馈，我们对方案又做了进一步调整和改进。为了让全班同学都参与进来，我们采用课前布置预习任务，课上随机抽取学生授课的方式，极大地调动了全体学生的积极主动性和学习的紧迫感。同时，在学生授课结束之后，其他学生可对该同学的授课内容进行提问，互相交流，教师也参与交流，并对授课中的亮点和不足予以点评，保证其他学生能够吸取经验和教训，提升下次授课的质量。该项举措取得了很好的教学效果，将一对多的教学模式，转变成一种互动交流式的学术探讨模式，极大地调动了学生的学习热情。

4.其他改革措施

为了提高学生的学习兴趣，我们组织安排了多次专题报告与交流会。邀请具有较强科研能力的青年教师，针对其所用的分析仪器结合自身研究课题，进行相应的介绍，学生可现场提问进行互动交流。同时，青年教师对其所用仪器及分析手段，为学生进行相应的演示，以此加深学生的印象，提高学习兴趣。通过这项举措，学生对仪器分析的发展及新方法、新技术在各个领域的应用有了更深的认识，全面地了解了仪器分析和现代化技术在分析检测中的具体应用以及发展的前沿动态，认识仪器分析发展的广阔前景，提高了对仪器分析的认识，对于后期课程的开展打下了一定基础。

针对大型仪器数量少、学生独立操作机会少的情况，我们采用让部分本科生自愿、自主申请的方式，提前进入各课题组实验室，参与科研工作。在解决实际科研问题的过程中，培养他们独立分析问题、解决问题的能力，为其后期的学习奠定一定的实践基础。学生能够在自主学习的过程中，以及明确目标的前提下，了解相应的分析仪器的分析原理，注意事项以及实验数据的处理，从而提高其综合能力。

三、小结与讨论

通过对仪器分析教学改革的初步探索与实践，我们发现学生的学习积极性、主动性有了明显提高，更乐于参加与课程相关的交流与互动，消除了学生与分析仪器之间的距离感。但在实施过程中也出现了一些新的问题，如学生授课的形式不能适用到全体，还不能完全的、充分的调动每位学生的积极性；由于全院学生数量基数太大，实验课时间安排不可能做到每次都紧跟理论课，因此很难全部做到与理论课的“无缝”衔接。此外，提前进实验室做实验接触大型仪器的学生人数有限等问题对我们的仪器分析教学工作提出了更高的要求，需要我们协调各方资源，对现行的教改方案进行深入地分析和持续地改进，同时继续坚持不懈地寻找新的解决方法和措施。

［1］王忆娟，程沧沧.独立学院仪器分析教学改革探析［J］.广州化工，2014，42（19）：188-190.

［2］杨国富，朱琼霞.仪器分析实验教学改革探讨［J］.广东化工，2014，41（18）：215-217.

（责任编辑：姚歆烨）

Preliminary Teaching Reform in Instrumental Analysis Course

ZHANG Yue，LI Naixuan，ZHAO Xiaowei，WANG Xiaoyan
（Tianjin University of Technology，Tianjin 300384，China）

Instrumental analysis plays an important role in scientific research and production application.In the teaching process of instrumental analysis，students showed difficulties in comprehension and inadequate learning enthusiasm.Taking the characteristics of instrumental analysis into consideration，we put forward several methods to change the teaching model and optimize the experiment time so as to improve teaching. Taking small instruments into classroom，using multimedia animation for explanation，encouraging students to make presentations，arranging reasonable time for theory teaching and the experiment，and promoting teaching quality through scientific research are all the necessary parts of the teaching reform，which have fully mobilized the learning enthusiasm of the students and brought better study performance.

instrumental analysis；teaching model；exploration and reform

G642.0

张悦（1984—），女，讲师，研究方向：纳米材料制备及电化学检测应用。

天津理工大学教学改革项目（YB13-34）。