《仪器分析》教学改革与探索

刘 波，谭建娟，彭永利

(湖南文理学院化学与材料工程学院，湖南 常德 415000)

《仪器分析》是理论性与实践性都十分重要的是化学专业本科生的重点课程之一，在其专业主修课中占有举足轻重的地位。仪器分析是利用学科的基本原理以及计算机等各种先进技术对物质进行分析的一门学科课程，同时对于学生感知事物、掌握基本原理和提高科学素养都有较大益处。《仪器分析》课程在理工科化学专业中一般分为仪器分析与仪器分析实验两门课程，理论课是基础，实验课是实践。但目前就仪器分析课程而言仍存在许多无可避免的问题，如教学内容较为枯燥滞后、理论学习与实验进行相脱节、所需的教学仪器在数量和质量上缺乏等。因此，仪器分析课程教学模式需要进行改革，以适应社会的发展。

1 仪器分析化学课程的重要性

仪器分析在当代分析化学中的作用：在某些物质精细结构的测定中，化学分析不能提供完全可行的解决方案，而仪器分析相对而言，能够提供更好的解决方法。仪器分析操作往往需要使用一些较大型的分析仪器并更要结合相关的分析技术。近几年，仪器分析被广泛应用于许多领域，例如环境科学、生命科学、药学、医学以及地质学等。作为化学分析的核心技术，仪器分析对于增强该领域专业知识的理解和掌握具有重要的现实意义[1]。学生掌握扎实基础理论的同时充分掌握实践技能有利于学生发挥理论结合实际，同时运用并掌握所学理论；有利于学生个人操作素养的提高；有利于为学生前期就业打下坚实的基础。

2 现存的教学模式

目前学校有的教学资源基本能够满足仪器分析化学的教学，多种仪器正在使用，比如红外光谱，原子发射光谱，色谱等仪器。大型的分析仪器和操作复杂的分析仪器也存在。但是大部分分析仪器未能充分使用。仪器的使用主要在对应的实验课程，大多数学生未能使用仪器从而难以达到掌握仪器的基本使用。在目前学习的仪器分析课程中，主要偏重于理论学习，仪器分析的理论学习，理论学习主要划分为光学分析法，电化学分析法，分离分析法，其他仪器分析法等，但在分析技术的实践操作相对缺乏。在开展的课程中，存在部分的仪器分析实验和操作训练，但是在训练操作的时间和次数上对于学生而言是远远不够的。学生拥有充足的训练时间和操作机会也充分体现了教学资源的充足。

在仪器分析理论课程的开展过程中，存在教学模式单一化，不够多元化，未能充分利用现有状况下丰富的教学资源。如对于仪器认识不仅可以通过书本学习理论，可以通过mooc慕课，可以通过学习网站。课内教学目前教学手段单一化，教师使用教学课件，在课堂上流程化，机械化使用幻灯片，未能起到充分调动学生和引导学生的作用；教学课件的使用无可避免，教师和学生要做到的是结合课件，跳出课件的限制框架，达到以课件为基础，结合科技发展的情况进行展开。未能做到课内课外相协调。在课内通过教师的引导并解释重要理论或仪器，采用丰富的教学手段去加强学生的自学和思考。在教学资源满足要求的情况下，对于大部分仪器，特别是大型仪器，仪器实践技能的掌握有利于学生理论结合实际，同时训练学生的实操能力。目前存在的主要问题：理论课程的学习和实操课程的时间比重不衡。

3 课程在教学中存在的问题

3.1 教学内容较为抽象，理解困难

质量或定量分析方法，其中大部分是有关工具的结构及其工作原理，很难通过理论学习理解，由于课程内容比较抽象，学生学习只能走马观花，且在教学过程中，教师多为 PPT 展示和口授教学等方式，这种传统的教学模式也让学生在课堂上感到枯燥无味，这导致学生经常在课堂上学习不足，渐渐地丧失了学习的兴趣和动力，使他们难以取得理想的学习成果。

3.2 实验课教学缺乏教学仪器支撑

“仪器分析”是一项非常理论化和实际化的工作，包括理论和实验教学方法，相互补充。以致实验课程部分内容与进度难以完成实验教学，因此存在实验课程超前或者严重滞后理论教学的现象。与此同时，一些实验课程只按照学校的条件进行，许多在理论课程中学习的知识无法以实验方式深化，很快就会被遗忘。此外，小数量的大型仪器和高成本的使用，很容易损坏，学生独立工作的机会相对较少，这意味着大多数学生只能在观察老师的情况下进行实验。而大部分学生很难通过这种学习方式去了解并掌握该仪器操作的相关要领。

3.3 上课方式过于单调，缺乏和学生的互动

老师们还停留在传统的教学手段上，为了追求教学进度而忽视了教学效果。一门《仪器分析》课程，通过半学年32个课时的学习，让同学们深入了解并学懂弄通，确实有很大的挑战。首先时间不允许老师们过多的展开讲解实际的案例，不然很难按时完成所有课程内容的教学。再者在半年通过传统的“灌输式”教学方式把课程讲完，学生们很难消化，容易导致“消化不良”。出现学生上课不认真听讲，做与课堂无关的事情，最后导致厌倦这门课程的学习，更有甚者逃避上这门课。所以说，教师不能一味的为了完成课程任务而忽视课程的性质，《仪器分析》是一门实践性很强的课程，必须要加入一些案例式的教学内容，通过由浅入深的案例引入，让学生懂得这门的课程的重要性，然后激发学习动力与兴趣。让他们不仅懂得理论与原理，跟要掌握具体的实践操作，达到学为所用的目的。只有在课堂中勇于开展教学改革，不断的创新，做到多与学生交流，多听听学生的意见与看法，才能达到意想不到的教学效果。总之，教学需要老师和学生之间相互交流和沟通，老师不能只教不问学生的学习效果，学生应该多参与课堂的教学环节，真正做到寓教于乐。

4 教学改革建议

4.1 丰富课程教学手段

应用多媒体教学是现代课程中非常重要的技术。在学习的过程中，我们可以通过动画、PPT、如仪器使用的视频，描述一些仪器的工作原理、结构和方法。由此学生的视觉效果刺激了学生对学习的兴趣和动力。在接下来的实验教学过程中，也可以使用虚拟仿真软件对仪器进行拆分和重组，让学生了解仪器内部精细构造及工作流程，为了达到理想的学习成果，引入和加强理论知识。近年来兴起的“微课”“慕课”和“翻转课堂”也是一个很好的借鉴方式。在课堂上多引入学生们在本学校学不到和看不到的事物，会让他们懂得学无止境。“翻转课堂”的引入，可以让学生短暂的做一次“老师”，让他给其他同学讲课，那么学生就要提前准备素材和教案，促进他们主动的学习和思考，效果会事半功倍。

4.2 联系实际生活

《仪器分析》课程内容比较抽象，特别是，在每一分析方法的应用领域，如果老师简单地说明并解释它，学生可能会感到困惑，但如果使用特定的例子说明了它的应用，学生就更容易理解和理解它。例如，使用高效率的液体色谱方法(HPLC)，可以在课堂上先向学生播放食品中残留有农药，非法添加剂，重金属农药超标残留引起的中毒事件。这表明在食品中发现农药残留物的重要意义，并使用HPLC方法确定农药残留物的一些标准方法。前几年全球爆发的新冠疫情，核酸的筛查就留下了检测仪器重要性的影子。由于这些例子与日常生活密切相关，学生们很容易理解和印象深刻。使得学生能够极大程度上的提高对这门课程的第一好感。让他们懂得知识的重要性，把被动学习变为主动学习，最终落实到学以致用，达到人才培养的目标。

4.3 注重课堂互动

由于《仪器分析》课程所涉及的知识点包括各个方面，种类多，基础知识也多，内容相对比较十分复杂，学生学起来比较困难，在现代《仪器分析》的教学过程中，需要将知识做到实际性最高，所传授的即时课程的重点知识，也是对学生的基础知识拓展和应用性探索有最大的帮助。但如果只是听老师讲解，学生通常不会感兴趣，教学的效果并不理想。在教育中，我们必须以学生为主。与其老师从头到尾解释，还不如调动学生对学习的兴趣，在教学中，教师也可以鼓励学生大胆发表自己的建议，大家一起进行辩证讨论，提出问题，甚至可以将问题由浅到深入的解析，或通过具体例子或相关问题的内容，让学生有机会讨论处理，从而激发学生对学习的兴趣，拓展课堂互动，以期提高课堂教学效率。

4.4 重视教学多元化，实践操作

针对目前主要教学开展，从以下两个方面来解决：第一教学开展：从单一化转向采取多元化，由原来单一的课内教学模式，转变为课内课下，线上线下多元化教学，从而丰富教学模式，教学手段，教学内容的立体化。教师充分利用现有状况下丰富的教学资源引导学生来认识分析仪器。可以通过书本学习理论，同时可以通过学习网站。如中国大学生mooc慕课、智慧树在线教育等。课内教学教学方法多元化，教师使用教学课件，同时采用讲授法、讨论法、训练强化法、微课等。在《仪器分析》理论课中，将实验的操作过程以微课形式播放给学生观看，使得教学操作仪器清晰展现在学生面前，有了更直观的了解，微课讲授的知识点内容重点突出、清楚、主题明确、通俗易懂更有助于理论课的吸收效果[2-4]。调动学生和引导学生的作用；教学课件的使用合理，教师和学生要做到的是结合课件，跳出课件的限制框架，达到以课件为基础，结合科技发展的情况进行展开。做到课内课外相协调。在课内通过教师的引导并解释重要理论或仪器，采用丰富的教学手段去加强学生的自学和思考。在教学过程中，应充分利用新时代背景下的高科技手段，探索新型教学模式，充分调动学生学习的积极性，提高学生的参与度，从而达到提高教学质量的目的[5-8]。

第二实验开展建议：在教学资源满足要求的情况下，开展的相对应的实验，同时给予充足的时间让学生去练习一起的使用和训练。对于大部分仪器，特别是大型仪器，仪器实践技能的掌握有利于学生理论结合实际，同时训练学生的实操能力。针对理论课程的学习和实操课程的时间比重不衡。线下在满足基本理论学习的情况下调整理论课程和实操课程的课时比重。若线下在教学资源不足或者练习时间不足的情况下，可以采用一部分线上可以采用虚拟仿真实验室，一部分线下；或者线下为主，线上为辅。充分利用网络教学资源的优势加强对学生学习能力的培养。

5 结 语

课程从单一化转向采取多元化，由原来单一的课内教学模式，转变为课内课下，线上线下多元化教学，从而丰富教学模式，教学手段，教学内容的立体化。对于教师产生的影响，教师在自己专业知识技能掌握更为牢固，同时提升自己的教学水平；在引导学生自主学习和思考，同时加强自己对新领域和新技术的学习。对于学生产生的影响，让学生在种类多，基础知识也多，内容相对比较十分复杂，学生学起来比较困难的情况下激发学生的学习兴趣，提高自己的理论水平和仪器操作能力。对于课程产生的影响，使课程学习变得更加便捷，同时使原有理论更加立体化。仪器分析与社会生产实践、科学技术发展息息相关，它不仅适用于分析测定，还可用于各种化学理论和实际问题的研究和解决。