谈仪器分析实验阶段教学

苏小东，贾云

谈仪器分析实验阶段教学

苏小东，贾云

探讨在仪器分析实验教学中如何通过阶段性教学方式体现以人为本，因材施教的教学理念，指出了该教学模式在培养学生的实践能力和创新能力方面的积极作用。

仪器分析；阶段性教学；创新能力

仪器分析是化学、物理等多学科交叉的综合性科学，课程较为抽象、难于理解，属化学类学科中难度较大的一门学科［1］。仪器分析课程强调实践，一切以实践为基础，以实际需要为目的。只有实际应用和操作，才会真正领会所学的理论知识，才能感受到仪器分析的无穷魅力［2］，进而激发学生的学习积极性和主动性，提高仪器分析实验教学的效果。本文根据理工科院校本科学生的培养需要，就如何以人为本，利用学校现有的先进分析测试仪器提高学生的理论水平、实践能力，使学生掌握先进的分析测试手段，发挥现有仪器设备的作用，提高教学质量进行初步探索，其主要目的是激发学生的学习热情和兴趣，调动学生学习的积极性，从而提高学生在实验中的主动性，培养有科学思维方法和科技创新能力的创新型人才［3］。

一、当前高校仪器分析教学中存在的问题

我国大学化学实验教学同国外高水平大学相比，差距主要是在实验教学上缺乏主动性和创造性［4］。目前，我国高校仪器分析实验教学中普遍存在的问题主要有［5］：(1)课堂的实验教学内容与生产、生活实际的相关性较小，仅作为理论教学的辅助手段，难以激发起学生的学习兴趣，学生缺乏做实验的主动性和积极性。(2)实验教学方法一般是在规定的时间内按照实验讲义，利用已准备好的实验仪器设备一步步去做，很少发挥学生的主观能动性，更谈不上实施创新教育和个性化教育。(3)实验教学课时有限，教师往往把重点放在完成教学任务上。

实验是科技之母。实验室是高校进行教学和科学研究的重要基地，实验教学是高等教学中理论联系实际的重要环节，因此，加快仪器分析实验教学改革成为高等学校提高教学质量和办学水平的当务之急。

二、仪器分析实验教学的改革措施

根据学生学习的一般规律和学生个体的实际情况，我们把学生仪器分析实验分为三个阶段：基础实验阶段；开放式设计实验阶段和面向课题的科研实验阶段。前两个阶段是必修课，科研阶段属于选修课。

（一）基础实验阶段

本阶段实验涉及光(波)谱分析、电化学分析、分离分析的12个经典实验，通过这些验证型的实验，学生就能掌握仪器分析的基本原理、操作技能和仪器的适用范围。试验中，教师要求学生以实验为载体，了解分析仪器原理和结构，学会仪器的操作技能，掌握定性、定量和结构分析的基本方法。本阶段采用的是教师指导下学生独立完成实验的教学方式，重在培养学生的动手能力、观察能力。本阶段的实验基本上采用人工配制的简单试样作为分析对象，省去复杂冗长的试样预处理过程，让学生有更多时间上机操作。该阶段主要是对学生进行基本实验技能训练，培养学生进行科学实验的能力，使学生熟悉一般实验操作技能以及实验数据的采集、处理、分析和综合能力。

（二）开放式设计实验阶段

开放式设计实验阶段［6］是让学生在熟练掌握基本实验技能的基础上，完成自选的综合设计型实验。本阶段的实验教学旨在通过以学生为主体的研讨式教学方法，培养学生综合运用所学知识和技能解决实际问题的能力和创新意识。教师可以根据实验室的设备条件，提出与生活关系密切的设计性实验命题供学生自由选择，如：罐头食品和腌制食品中的亚硝酸盐含量的测定；烧烤中致癌物质苯并芘的测定；佐料用辣椒油中苏丹红的测定；新装修房屋室内甲醛含量的测定等。教师提前将题目布置给学生，学生按照自己的兴趣任选其中一个题目进行实验方案的设计，并详细撰写包括采样、前处理、测定和数据处理等各个环节的实验方案；之后，教师集中听取学生的实验方案设计，师生共同讨论实验方案的可行性，确定最后的实验方案。实验方案确定后，学生便自行准备实验器材，进行试样预处理、上机测试、分析数据、撰写实验课程论文并进行交流答辩，最后由指导教师进行总结。

在该实验阶段，教师一定要注意启迪学生的好奇心，鼓励学生进行尝试（不强调让其独立完成）。学生可以根据自己的兴趣爱好自由组合成实验小组，通过查阅资料、设计方案、实施方案、写课程论文等步骤，完整地体验分析实验的全过程，锻炼自己在科学实验中发现问题、分析问题和解决问题的能力，以及在撰写论文和答辩过程中综合归纳的能力、科技写作的能力和语言表达的能力。这种完整的开放式设计性实验教学，让学生品尝到了创新实践的滋味，体会到解决实际问题后的成就感，受到学生的普遍欢迎。

（三）面向课题的科研实验阶段

面向课题的科研阶段实验是让理论基础知识扎实、实验技能熟练且对仪器分析这门学科具有浓厚兴趣的学生根据自己的兴趣参加指导教师的科研课题和课外科技活动项目。指导教师要对申请进入开放实验室参加科研活动的学生进行“资格”认定，考察学生对各种实验仪器设备操作的规范性；要求学生详细阅读与科研课题有关的10篇左右的科技文献资料，其中包括至少2篇高水平的英文文献，然后写出科研计划或开题报告。指导老师和课题组要对学生撰写的开题报告进行审核、指导，在课题具有较高可行性的情况下学生方能进行科研实验。在实验过程中，教师要随时与学生进行沟通与交流，学生应向指导教师提供进展报告。实验完成后，教师指导学生撰写研究报告。实验实施过程中，实验中心应提供必要的实验场地、仪器设备及实验试剂，学生可根据自己的情况自主安排时间进入开放实验室进行实验。

面向课题的科研阶段实验体现了科研对本科教学的带动作用，实现了教学与科研的互动。教学是高校科研的前提和基础条件，科研对提高教学质量和办学水平起着重要作用。教师在实验中体现出来的科学、严谨、一丝不苟的科学态度和工作作风会对学生起到潜移默化的影响。在此过程中，学生的创造思维能力和从事科学研究的基本素质和技能会得到不断提高，对第一课堂的学习起促进和深化作用，也为毕业论文设计打下坚实的基础。

（四）开放实验室

前面几个环节的实验，其学时数很难满足学生的需要，因此必须给学生创造一个可按计划做实验的环境和进行科研开发的场所。而全工作日开放实验室就能满足学生的这一需求。实验室开放后，学生可以根据自己的需要随时预约实验的时间，合理安排设计实验和科研实验的时间。

当然，实验室在对学生开放同时也对实验室的管理和有关的实验技术人员提出了更高的要求。由于长期以来，我校实验技术人员在仅被看作是教辅人员，处于次要、从属的地位，其工资待遇、晋职晋级、培养训练等诸多方面得不到重视，造成实验技术队伍不安心工作、难以担当重任的局面。我院进行了实验室管理制度和分配制度的改革，实行了仪器责任到人，微笑服务原则，实现仪器对校内和校外开放，根据实验量的多少和创收来确定分配收入。这些措施提高了实验室人员的收入和地位，调动了实验人员的积极性、主动性和创新性。实验技术人员也主动参与培训提高，不断更新知识，实验教学效果、实验仪器设备利用率、实验室效益均得到了提高。

（五）实验考核方式

教育创新离不开思想解放，要真正培养学生的创新精神，就应该充分考虑对学生考试、考核的导向。我们在实际操作过程中，采取分阶段进行考核的方式：在基础实验阶段，主要考查学生的实验基本操作技能和对仪器的了解程度（包括仪器的基本原理、结构、操作方法以及适用范围等），考核方式是书面考核和操作考核两类，本阶段的成绩占总成绩的60%；在提高设计实验阶段，主要考核学生综合分析问题的能力以及创新能力，考核主要包括文献资料的收集、实验设计方案的撰写、设计方案的答辩以及课程论文的写作，本阶段的成绩占总成绩的40%。

三、结论

进行仪器分析实验教学改革既体现了专业特点又符合本院实际教学条件和实验条件。改革的根本点是根据学习的一般规律，以人为本，从学生的实际出发，调动学生的学习积极性和主动性。仪器分析实验教学改革的目的是采用分阶段、分层次的教学方式加深学生对仪器分析理论知识的理解，训练学生的实验操作和测试能力，提高学生观察分析事物的能力和独立工作、革新创造的能力，培养学生严肃认真的科学态度和工作作风。

[1]张济新,孙海霖,朱明华.仪器分析实验[M].北京:高等教育出版社,1997.

[2]俞汝勤,梁逸曾.分析化学教学的发展[J].大学化学,2000(1).

[3]程圭芳,等.以人为本实施分析化学实验教学改革[J].大学化学,2007(6).

[4]张继华.中外高等教育比较研究[M].北京:国防大学出版社,1999.

[5]沈佐湘,胡惠君.实验教学与人才素质培养[J].中国高教研究,2003(3).

[6]李满秀,等.仪器分析研究型开放实验的创新与实践[J].大学化学,2007(6).

G642.423

A

1673-1999（2010）02-0172-02

苏小东（1975-），男，博士，重庆科技学院化学化工学院讲师，研究方向为化学与生物传感器、环境及食品分析检测、便携式分析仪器开发。

2009-08-31