大型分析测试仪器实验教学研究

张永忠 王宇昕 付 颖 李冬梅 高 爽

(东北农业大学，黑龙江哈尔滨150030)

大型分析测试仪器实验教学研究

张永忠 王宇昕 付 颖 李冬梅 高 爽

(东北农业大学，黑龙江哈尔滨150030)

通过开设大型分析测试仪器实验，满足现代社会对分析测试人才的需求。具体采取固定时间实验与分散时间实验相结合的教学法，因材施教。实验内容与生产实践和科学研究内容密切结合，培养创新型人才。

大型仪器;分析测试;实验教学

“仪器分析”是东北农业大学顺应学科发展和社会需求而设立的一门理论与实践密切结合的基础课程，包括理论和实验两大部分。高等农业院校开设的仪器分析实验内容要与所培养的人才目标相适应。考虑到高等农业院校的特点，仪器分析课程重点研究在科学研究和生产实践中最常用的紫外与可见分光光度法、红外吸收光谱法、分子荧光分析法、原子吸收分光光度法、电化学分析法、气相色谱法和高效液相色谱法等。进行仪器分析实验要使用10万元以上的大型分析测试仪器。这些仪器包括:红外光谱仪、分子荧光(磷光)仪、原子吸收分光光度计、气相色谱仪和高效液相色谱仪等。在“仪器分析”精品课建设过程中，课题组进行了大型分析测试仪器实验教学研究。

一、开设大型分析测试仪器实验，满足现代社会对人才的需求

高等院校要坚持教育为社会主义现代化建设服务，与生产劳动和社会实践相结合，办人民满意的教育。高等教育要适应于现代经济社会的发展，要满足生产实践、科学研究对人才的需求。随着国家的蓬勃发展，高等院校办学条件的改善与科学技术水平的提高，每年都有许多大专院校、科研院所、企事业单位购置气相色谱和高效液相色谱等大型分析测试仪器。但是本科毕业生中却缺少既懂得分析仪器而又具备专业技能的人才。本科毕业生对自己所学的专业比较熟悉，但缺乏使用大型分析测试仪器的实践能力，满足不了现代社会的需求。虽然现在高等院校也开设“仪器分析”课程，但学生理论学得好而实践能力不足。也就是所谓的“高分低能”。应当指出，“高分低能”不是学生的责任，而是高等教育的责任。高等院校拥有大量先进的分析测试仪器，但主要不是用于本科教学，不是用于培养本科人才。这些先进的仪器设备分散在各个院系或研究中心，主要用于进行科学研究。而用于教学的分析仪器不但比较陈旧，而且数量不足。几十人面对一台高效液相色谱仪、气相色谱仪、红外光谱仪、原子吸收等分析仪器设备，很难培养出有理论、有实践的人才，如果大学本科毕业生在高等院校中连先进的分析仪器都没碰到过，用人单位就不会选择这样的毕业生。培养大学生使用大型分析测试仪器的能力，可以满足社会对人才的需求，为学生就业增加了一条出路。黑龙江省的经济建设需要科学技术的支撑，需要懂得科学技术的人才。培养既有专业技能，又有使用分析测试仪器的经历，可以增加就业的几率，可为将来的读研或就业奠定坚实的基础。目前，能熟练掌握分析测试仪器的人已成为了高教强省的紧缺人才。该研究对于满足现代社会对分析测试人才的需求具有重要意义。开设大型分析测试仪器实验，可以满足现代社会对人才的需求。

二、开设大型分析测试仪器实验具体实施办法

目前高等院校虽然拥有大量高档次的先进的分析测试仪器，但主要不是用于本科教学，也不是用于培养本科人才的。这些先进的仪器设备分散在各个院系或研究中心，主要用于进行科学研究。而用于教学的分析仪器不但比较陈旧，而且数量不足。人们也试图通过多购置一些大型分析测试仪器解决这一问题。然而几十年的实践证明，这是不可行的，也是不必要的。先进的、高档次的分析测试仪器几十万元一台，如液相色谱仪、气相色谱仪、红外光谱仪、原子吸收、荧光分光光度计等分析仪器，各购置一台(仅中低档的)就是一百多万元，且仪器运行成本较高(包括仪器维修保养)，况且仪器的更新速度也比较快。一般的大学，这些大型分析测试仪器是不允许本科生使用的。本科生不能使用大型分析测试仪器是困扰大学几十年没有解决的问题。但这并不是不能解决的问题。课题组主要采取了下列方法:

1.采取固定时间实验和与科研结合的分散实践教学型结合的教学方法。将大型分析测试仪器实验教学与科学研究相结合，把用于科学研究的大型分析仪器设备用于本科教学，这样既可解决高等院校中大型分析测试仪器利用率低的问题，又能解决本科教学缺少先进的分析测试仪器的问题。

分析仪器实验教学内容与科学研究有机结合。科研人员正在研究检测什么，我们的学生就学习什么，就实践什么。学生学习仪器分析课程，主要学习仪器分析原理、仪器构造和分析测定方法的应用，与具体的实验内容关系不大。所以应用大型仪器的实验内容，就是研究人员正在研究的内容。学生仅仅是研究人员的下手，可以2～3个人一组，了解分析检测试样的全过程，掌握分析测试仪器在科学研究和生产实践中的应用。东北农业大学仅高效液相色谱就有10余台，分散在各个学院或研究中心，研究内容非常广泛，且都是与生产实践相结合的内容。应用大型分析仪器的研究人员正在检测什么，学生就实践什么。这样既不影响研究人员的研究，其内容又能与生产实践和科学研究密切结合，使学生将来就业时更有竞争力。实践过程中有教师和研究人员的指导，因此不必担心损坏仪器。

学生主要进行气相色谱、液相色谱、原子吸收、红外光谱仪和荧光分光光度计等生产实践中常用的分析测试仪器的实践。由于东北农业大学理学院应用化学实验中心有高档次的红外光谱仪和荧光分光光度计，所以有关原子吸收、红外光谱和荧光分光光度计等方面的实验则采取固定实验时间的办法;而应用气相色谱、液相色谱方面的实验则采用与科研结合的分散实践教学法。应用分散实践教学法，实验时间不固定，综合考虑研究人员与学生时间，一年进行两个学期，以便把学生分散开，减少仪器使用压力。该研究解决了十几名同学面对一台仪器，缺少动手机会问题，同时培养了学生创新能力，提高了教学质量。

2.因材施教，培养创新型人才。大型分析测试仪器实验只为那些有志从事分析检测技术、且对分析测试技术感兴趣的同学开放。兴趣是学习的动力，那些不爱学习且对高档次仪器不感兴趣的人，没有必要做这样的实验。仪器都是几十万元的进口仪器，运行成本比较高。不珍惜实验机会，对国家财产是浪费，也枉费了教师的心血。因此我们要求，学生首先要提出申请，且要通过“仪器分析”理论考试，然后方可参加大型分析仪器实验教学。高等院校要给那些有远大志向的同学提供便利条件，他们对大学的发展具有潜在的不可低估的影响。实践证明，绝大多数同学能珍惜机会，积极参加大型分析测试仪器实验。对于学习优秀者，我们推荐他们去黑龙江省质检院进行大型分析仪器的实习。实习单位对我们的学生反映良好。

3.开设大型仪器综合性试验，与生产实践和科学研究密切结合。科学理论是建立在实验基础上的，实验是科技之母。实验教学在培养人的科学实验能力方面有着重要意义。高新技术的发展，使实验教学在培养学生创造能力方面的独特和不可替代的地位也日益被显示出来。试验课在教学中占有十分重要的地位。大学生毕业之后，在生产实践、科学研究中都离不开试验。目前许多农业院校的大学生已经习惯了按照教科书要求和教师的安排去完成试验，缺少独立思考、独立动手及实验设计的创新能力。仪器分析试验教学应从根本上改变这种状况，变被动接受过程为积极探索、自我设计、自我评价、自我提高的过程。培养学生学会独立学习和思考，独立进行试验设计的能力。为了培养学生创新能力，为将来的研究打下坚实的基础，我们开设了红外光谱、荧光分析、气相色谱仪和高效液相色仪大型仪器综合性试验。所做实验内容，就是目前有科研项目的教师正在为完成项目所做的实验，科研人员研究什么，学生就做什么，使我们的实验直接与科研和生产“面对面”。如我们安排了几次大型仪器综合性试验，开设了应用气相色谱法测定除草剂、杀虫剂在作物及土壤中的农药残留量。如土壤中丁草胺残留量测定研究，这是理学院叶非教授、资源环境学院李淑琴教授研究课题的部分内容。我们还应用高效液相色谱法测定了大豆异黄酮、红三叶草异黄酮，红甘蓝中的矢车菊色素，这是理学院张永忠教授研究课题的部分内容。通过大型仪器综合性试验的实践，学生感到了仪器分析确实是一门与生产实践和科学研究密切结合的课程，确实是一门上大学不得不学习、不得不学好的课程。学生也懂得了如何设计实验，如何系统地分析样品，如何解决生产实践中遇到的具体问题。为了开阔大学生的视野，强化他们学到的知识，为这些大学生将来的工作和读研奠定了坚实的基础，我们还安排了学生参观我校的大型仪器设备的活动。我校是国家211重点建设大学，学校购置了液－质联、气－质联等上百万元的大型仪器设备，学校发展的成果也应当让学生共享。安排参观大型仪器设备的活动使学生的心灵感到震撼，这对于提高“仪器分析”课程的教学质量起到了促进作用。

4.应用大型分析测试仪器遇到阻力时，课题组采取与国有资产处合作的办法予以实施。利用建成的大型分析仪器开放共享平台，负责仪器的使用协调。教学单位依托大型分析仪器开放共享平台，负责实验的具体实施，并协助使用仪器的人进行指导。

总之，要开设大型分析测试仪器实验，除了有优秀的教师，还应当有先进的大型分析测试仪器。东北农业大学理学院应用化学实验中心除了具有常规的可见紫外分光光度计、原子吸收分光光度计、自动电位滴定仪等分析仪器之外，还有日本岛津的傅立叶变换红外光谱仪和气相色谱仪;美国PE公司的荧光分光光度计;美国安捷伦的高效液相色仪等大型的分析仪器设备。我们的学生通过“仪器分析实验”课程，可以应用这些先进的仪器设备，极大地提高了“仪器分析”课程的教学质量。大学本科生能直接应用进口的仪器设备，这在国内一般大学是很少见的。通过课题组深入研究，采取与科研结合型及分散实践教学法，因材施教。实验内容与生产实践和科学研究密切结合，解决了大型分析测试仪器在本科教学中仪器数量不足的问题，提高了教学质量，满足了现代社会对分析测试人才的需求，取得了良好的效果。通过开设大型分析测试仪器实验教学研究与实践，为本科生将来的工作或读研打下了坚实的基础。

Research of Experimental Teaching on Large－scale Analytical Instruments

Zhang Yongzhong，Wang Yuxin，Li Dongmei，Gao Shuang
(Northeast Agricultural University，Harbin Heilongjiang 150030)

Through instrumental analysis experimental of large－scale Analytical instruments，it set up to meet the modern needs of analytical test talents.We taught students in accordence with their aptitude by means of teaching method of a fixed time combined with jitter time.Experimental content and production practice and scientific research contents united closely ，and it developed creative talents.

large-scale instruments，analytical，experimental teaching

G642

A

1672-3805(2011)03-0062-03

2010－11－30

黑龙江省新世纪高等教育教学改革工程项目(编号:7521);东北农业大学理学院教学研究基金项目

张永忠(1953－)，男，哈尔滨人，东北农业大学理学院教授;研究方向:应用化学及化学教学