儀器實驗教學(xué)的思考改革
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摘要：儀器分析實驗是高等學(xué)校的必修課程之一，與其理論課程教學(xué)相輔相成。該文針對高等院校儀器分析實驗教學(xué)過程中存在的一些問題，同時結(jié)合環(huán)境專業(yè)特色，從教學(xué)內(nèi)容、課程考核、教學(xué)目標等方面進行改革探究。實踐教學(xué)證明，實施改革措施不但能夠激發(fā)本專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也能提高其動手能力，彰顯出此課程教學(xué)的科學(xué)性及連貫性。
關(guān)鍵詞：儀器分析實驗；教學(xué)改革；教學(xué)思考
儀器分析實驗是儀器分析課程的一個重要組分，是學(xué)生了解各種儀器結(jié)構(gòu)和原理，熟悉儀器操作方法，理解所學(xué)理論知識的重要途徑［1］。儀器分析法是依照被測物質(zhì)的物理或化學(xué)特性，采用一些特定儀器進行測試的方法。儀器分析的理論和實驗技術(shù)一方面為化學(xué)學(xué)科的發(fā)展提供發(fā)展的根本保障，另一方面也被廣泛應(yīng)用于材料、醫(yī)藥、食品、環(huán)境等領(lǐng)域，成為主要分析測試手段。自50年代以來，隨著光譜和色譜技術(shù)日趨成熟，這些技術(shù)越來越多地被應(yīng)用于科研工作和生產(chǎn)實踐中，例如監(jiān)測化學(xué)物質(zhì)的性質(zhì)、來源、含量及形態(tài)，以及對化學(xué)物質(zhì)的生物致毒性進行評估等，分析造成環(huán)境問題的真正原因［2］。同時，本科學(xué)生在就業(yè)或考研面試環(huán)節(jié)經(jīng)常會被問到不同分析儀器的掌握和應(yīng)用情況。由此可見，儀器分析實驗作為基礎(chǔ)實驗課程，對提高學(xué)生的專業(yè)綜合素質(zhì)非常重要。目前，在儀器分析實驗教學(xué)過程中仍存在較多問題，各高校開設(shè)的實驗以基礎(chǔ)驗證性實驗居多，往往導(dǎo)致學(xué)生的興趣下降，學(xué)習(xí)積極性欠佳。結(jié)合儀器分析法技術(shù)性和復(fù)雜性的特點，本文分析實驗教學(xué)過程中存在的問題，總結(jié)改進實驗教學(xué)的實用對策，旨在促進學(xué)生更好地掌握這門實驗技術(shù)方面取得良好效果。
1教學(xué)過程存在的問題
儀器分析實驗尤為適合環(huán)境和生物學(xué)專業(yè)的學(xué)生作為基礎(chǔ)實驗課程。然而，能夠用于上課的儀器尤其是大型精密儀器配備遠遠不夠，導(dǎo)致在實驗教學(xué)過程中難以保證每個學(xué)生都按照要求進行操作訓(xùn)練，培養(yǎng)目標流于形式，最終影響實驗教學(xué)的效果。本文主要從以下幾個方面分析實驗教學(xué)過程中存在的問題：從實驗內(nèi)容方面分析，實驗內(nèi)容較多而課時安排相對較少。在實際教學(xué)過程中，每個同學(xué)針對一種儀器的訓(xùn)練僅限于1~2個固定的實驗內(nèi)容，無法做到真正掌握該儀器的實驗操作和儀器原理。同時，在實驗項目設(shè)置過程中，以重復(fù)驗證性實驗居多，綜合實驗較少；合作完成實驗較多，學(xué)生獨立操作完成實驗的機會太少。從實驗成績考核方面分析，教師在成績評定時多側(cè)重于實驗結(jié)果的對錯，導(dǎo)致一部分學(xué)生單純重視實驗數(shù)據(jù)而不重視操作過程，對儀器的操作步驟學(xué)習(xí)漫不經(jīng)心，缺乏規(guī)范化操作，不能完整掌握儀器操作的方法和技巧，這與開設(shè)這門實驗課的初衷相違背。從教學(xué)目標角度分析，該課程初衷是通過實驗的形式讓學(xué)生鞏固和掌握實驗操作技術(shù)和理論。然而，在實際教學(xué)過程中，儀器分析實驗的課程安排與理論課程脫離關(guān)系，造成部分實驗項目基本操作完成，而相應(yīng)的理論課程還沒有講解。這一現(xiàn)象不利于學(xué)生對儀器分析理論知識和實驗原理的理解和掌握。此外，對實驗項目屬性而言，驗證性實驗項目居多，實驗思路缺乏創(chuàng)新型和探索性。這一實驗思路影響學(xué)生創(chuàng)新思維和未來科研主觀能動性的激發(fā)，因而限制學(xué)生綜合素質(zhì)的鍛煉和提高。
2教學(xué)改革措施
針對教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題，本文提出以下改革措施：首先，調(diào)整儀器分析實驗內(nèi)容，強調(diào)實驗內(nèi)容的綜合性和設(shè)計性，突出創(chuàng)新性。以驗證性實驗、綜合性實驗和設(shè)計性實驗3個層次開展實驗教學(xué)活動，適當把教學(xué)課時向綜合性實驗和設(shè)計性實驗傾斜。例如，通過一些經(jīng)典的驗證性實驗內(nèi)容讓學(xué)生充分掌握分析原理，這部分實驗內(nèi)容約占總課時的50%~60%［3］。同時，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實驗室現(xiàn)有的儀器情況進行實驗設(shè)計，如利用電化學(xué)方法測定水中有機污染物含量（比如多環(huán)芳烴、三氯甲烷等）［4］、高效液相色譜法測定蔬菜中微量元素等等。學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛好進行選題、設(shè)計完整的實驗方案，通過這一過程的訓(xùn)練，提高自身的創(chuàng)新能力和科研能力。其次，改革傳統(tǒng)的“儀器分析實驗”多人一組的做法，增加考核指標，強調(diào)理論知識結(jié)合實驗操作的理念。在實驗分組方面，根據(jù)實驗內(nèi)容和所需儀器的不同，盡量保證2~3名同學(xué)為一小組。對于大型儀器的實驗操作，可以將整個實驗分成2~3個部分，每個小組獨立完成實驗的一部分，從而保證每個小組全程參與實驗，提高工作效率。此外，在進行設(shè)計性實驗時，根據(jù)實驗題目和難易程度及時安排學(xué)生進行實驗討論和前期準備，保證課堂時間學(xué)生可以集中進行儀器操作。同時，增加和延長開放實驗室的時間，增加周六和周日開放實驗室，積極協(xié)調(diào)有關(guān)老師增加實驗課時，安排有興趣的學(xué)生參與到相關(guān)課題進行科研工作。因此，實驗室定期開放，一方面能夠保證學(xué)生充分掌握儀器分析實驗，另一方面可以讓學(xué)生提前適應(yīng)科研工作的習(xí)慣，為以后從事科研工作打牢基礎(chǔ)。在課程安排方面確保學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過該實驗相關(guān)的理論課程，一般在下一個實驗內(nèi)容理論課程開設(shè)之前，將上一個實驗內(nèi)容的驗證性實驗、綜合性實驗和設(shè)計性實驗全部集中上完。在保證理論先行的基礎(chǔ)上，每次實驗課上機操作之前教師對實驗內(nèi)容詳細講解，重點讓學(xué)生了解實驗儀器結(jié)構(gòu)、原理及注意事項等，教學(xué)方式多采用多媒體方式，圖文并茂，標注流程［5］。最后，改革實驗考核標準。在實驗考核方面，反映學(xué)生實驗成績主要為實驗報告，重點看報告中實驗步驟、數(shù)據(jù)、圖表及計算結(jié)果書寫是否符合實驗要求。另外，在分值分配方面，實驗報告、操作考試和理論考試成績分別占總成績的60%、20%和20%。其中，回答課堂提問情況、實驗態(tài)度和是否請假等細節(jié)也都應(yīng)該在成績考核范圍內(nèi)［6］。
3結(jié)束語
通過儀器分析實驗教學(xué)實踐改革，讓學(xué)生逐步樹立真正掌握實驗技術(shù)的責任意識，讓教師在教學(xué)的每個環(huán)節(jié)重視培養(yǎng)學(xué)生的實驗思維和動手能力，給予學(xué)生足夠的儀器操作時間，鼓勵學(xué)生在綜合性和設(shè)計性實驗環(huán)節(jié)充分發(fā)揮自我主觀能動性，逐步貫穿新的科研實踐進展。
參考文獻
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［6］吳紅波.分析化學(xué)實驗教學(xué)體系改革與探索［J］.牡丹江師范學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2012，（2）：60-62.
作者:劉春香 紀磊 劉飛 單位:淮北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院
