仪器分析实验教学改进探讨

张 辉

（唐山师范学院 化学系，河北 唐山 063000）

仪器分析实验教学改进探讨

张 辉

（唐山师范学院 化学系，河北 唐山 063000）

仪器分析实验教学中存在教材相对陈旧、教学方式简单、学生主观能动性与创新意识不足等问题。针对性的改进措施包括自编实验讲义、积极利用多媒体技术、丰富教学方法、增加学生动手实践的机会以提高学习积极性、实验评价考核方式多样化以及尝试开展开放性实验等。实践证明，改进措施激发了学生学习的积极性，提高了学生的动手能力和创新能力，同时也增强学生的专业素养和社会竞争力。

仪器分析；实验教学；改进

仪器分析广泛应用于科学研究、工农业生产、医药、环境保护等各个领域。作为我校化学类专业学生的必修课程，仪器分析实验是继化学分析实验后，平行于仪器分析理论课而开设的以学习仪器使用为主的实验课程。作者根据多年的仪器分析实验教学经验，分析了仪器分析实验教学中存在的问题，提出针对性的改进措施。

1 当前仪器分析实验教学存在的不足

1.1 教材内容普遍比较陈旧

随着科学技术尤其是计算机控制技术的飞速发展，分析仪器的面貌可谓日新月异，仪器的更新换代周期越来越短；同时随着国家对高校实验经费的加大投入，许多高校的分析仪器也都进行了更新[1]。而现在的仪器分析实验教材多是几年甚至十几年前的，教材中所涉及的仪器型号就更加落后。学生阅读十几年或者二十年前的仪器操作说明，导致操作新型仪器时却一无所知、无从下手。而且很多的实验项目内容陈旧，既跟不上现实要求也不符合绿色化学的理念。新仪器与原有实验教材中仪器的使用、仪器的型号及实验内容等存在的矛盾日益突出。这就对仪器分析实验教学的教材编写提出了很高的要求，与时俱进应当成为当前仪器分析实验的最基本要求。

1.2 教学方法相对简单

传统的实验教学模式由教师给出实验内容和实验步骤，教师对实验内容作讲解并演示仪器的使用，学生实验时照方抓药。实践证明，在仪器分析实验教学中，采用这种传统实验教学法效果并不好。这种教学方法使学生始终处于被动状态，对教师产生依赖心理，师生缺乏互动，机械呆板。没有留给学生发挥主动思考、探索创新的机会，影响了学生学习积极性的提高。

1.3 考核模式单一

实验课主要采用平时成绩加笔试成绩的考核模式，平时成绩主要以实验报告成绩为主，缺乏对学生能力测试的内容。往往让学生停留在抄书、抄讲义、机械背诵仪器结构、原理以应付考核的层次上。这种考核模式导致不少学生“应付”做实验，对实验结果不去分析，忽视了实验的实际意义。日积月累，学生主观能动的思考活动越来越少，综合分析、解决实际问题的能力和科学实验研究能力得不到有效提高。

1.4 实验教学人员任务繁重

随着招生规模的扩大，生师比日益攀升，我系所有专业学生都开设了仪器分析实验课程，而从事仪器分析实验教学的人员却很有限，其中大部分老师还有繁重的理论教学任务，这导致仪器的利用效率略显不足。例如实验课结束后，学生还想使用仪器完成一些感兴趣的实验的想法得不到及时满足。经常有学生拿着家乡带来的水样想分析其中的污染物，想分析个人发样中的微量元素。从培养学生的角度出发，增加实验指导人员与开放实验室是很有必要的。

2 改进措施

针对当前教学实践中所发现的上述问题，结合教学实际提出如下的改进措施。

2.1 自编实验讲义

根据仪器分析实验大纲的要求自行编制符合社会需求与实验室现有仪器条件的实验讲义。这要求实验主讲人员要勤于对现有旧实验教材内容进行调整，在加强基础知识与基本技能教学的前提下，随时将新仪器、新理论、新技术结合进实验内容中并且作重点介绍。同时编写实验室所有仪器的操作规范并且附于讲义之中，达到简单、明了、易学，使学生一看就明白、一操作就见效。要在教材中尽量补充图片和实例，实验项目要适当的结合实际，提高训练的针对性。

2.2 在教学实践中积极应用现代教育技术

在实验讲解的过程中，现场结合仪器，充分利用多媒体CAI（多媒体计算机辅助教学）手段[2,3]。实验课教学中不可避免的要涉及理论知识，同时有些仪器内部构造由于种种原因也无法直接查看，虽然这些内容在理论课上可以学习，但不如结合仪器学习印象深刻，容易理解。由于现在的分析仪器基本都配备了大屏幕电脑，所以CAI手段在现场讲解分析仪器的方法原理、仪器内部构造和工作原理的教学中大有用武之地 。比如在讲解空心阴极灯的结构原理及分光系统分光原理时，就可以充分地在电脑上增添声音、动画等多媒体元素，调动起学生的积极性与求知欲，实现理论与实践结合的目的。再者，必要时可以适当采用应用网络教学技术，教师和学生可以利用校园网分享国际教育资源，学习国外先进的仪器分析新理论、新技术、新方法和新应用。

2.3 改变学生在课堂上的角色，变配角为主角

仪器分析实验课中有一些内容是对学过的理论加以验证，教师在讲实验原理时，如果讲得过细，学生会感到厌烦；讲得太粗，有些学生又听不懂。针对这种情况，我们采取让学生讲实验的方法解决上述矛盾。具体做法是每次课每组指定学生负责讲解该部分内容。学生讲实验心理紧张在所难免，我们要鼓励学生大胆讲。讲完后让同学评课，指出其优缺点，有哪些问题没讲清楚。学生们还可以就不懂的问题展开讨论。最后教师再对学生讲授中的遗漏问题进行补充和总结。

不仅如此，支股或条目的内容可以随意变更或增删，使传统小学数学的稳定结构被一个脆弱的不稳定结构所取代；给课程标准的制定者提供了很大的空间与自由度，以进行所谓的‘创新’，从而设计出了诸多不同版本的‘发现式数学’.

对于实验操作内容的学习与训练，也要避免学生亦步亦趋的倾向。应鼓励学生动手操作仪器，教师从旁指导。学生完成一组操作后，其他学生可以帮助查找其中的漏洞，教师负责最后的点评，虽然这样做需要较多的课时，但是效果良好。

对于实验报告，要有自己对实验的总结体会，如果发现没有自己总结、归纳的内容而只是照书抄的，报告成绩要降等。这样一来，学生在完成报告时，不仅要看实验书，还要把相关的理论也搞得十分透彻，并且真正动脑写出对实验的理解。这样也可以改变学生事事被动依赖老师的习惯。

教师可以设置若干思考题，激发学生的兴趣。比如在完成“原子吸收光谱法测定环境水样中的钙”后，教师可以提出如下几个问题：原子吸收光谱法如何测定环境水样中的镁（钠）？原子吸收光谱法如何测定牛奶中的钙？原子吸收光谱法如何测定环境水样中的镉？原子吸收光谱法如何测定大米中的镉？教师对这些问题的关键之处进行点拨，鼓励学生在此基础上有目的地去利用图书馆或者互联网检索查阅相关的内容。

2.4 建立多元化的考核体系，重视课后问题的设置，培养学生的创新意识

学生实验成绩的评定由两部分组成：一部分是学生的平时成绩（实验表现+报告成绩），另一部分是期末考核成绩。

2.4.1 实验表现考核

实验课教学效果的好坏与学生课前预习的情况是密切相关的。为此，我们要求每个学生必须做好课前预习报告。预习报告不是提前照抄实验讲义、实验后再填写数据，而是在吃透实验内容、在自己的理解上写出纲要式预习报告，在实验预习报告中要求学生提出1-2个问题。在每次上课时首先对学生进行提问，检查他们的预习情况，并计入成绩评定。大部分学生都能进行积极主动的预习，很多同学有备而来，给老师提出了很多实际问题，这些问题在实验过程中基本都可以解决。

实验过程中要注意观察学生是否认真听课，是否与老师积极互动，实验操作是否规范，实验结果是都达到预期目标。

学生完成实验内容后，教师及时组织学生进行课堂总结。具体做法是每组选出一名学生负责该次实验的体会总结。讲完后让同学指出他（她）的优点和不足以及没讲清楚的问题，学生们还可以就不懂的问题展开讨论，由教师进行补充和总结。

2.4.2 期末考核形式：

（1）基本操作考试：主要考核仪器的基本操作。考核时一个学生操作另一个学生评判，之后两个同学再交换。最终的考核成绩由自身操作成绩和给别人评判的成绩（没有挑出错误同样扣分）组成。

（2）学生采取抽签的方式在规定时间内按要求设计出所给题目的实验方案，考查学生系统运用知识、分析问题的能力。

（3）测定未知试样：学生采取抽签的方式对不同浓度不同种类的样品进行测定，根据学生测定结果的准确度给出分数，考查学生对实际样品测定的能力。

（4）笔试：考查学生对做过实验的原理、步骤、操作的掌握情况。

2.5 增加设计性实验，积极探索开放实验室

在一般实验内容基础上设置设计性实验，具体做法是教师拟定设计性实验题目，要求符合专业培养需要，有益于开发学生的创造力，并有较强的现实意义；学生独立设计实验方案：学生根据教师给定的实验题目及要求借助有关参考用书，独立设计实验方案，并交教师检查、指导、修改，使之成为合理可行的实验方案；学生进行实验：在教师的指导下，学生按照设计好的实验方案进行实验，在实验过程中产生的疑难问题及有关实验方案的新设想，应及时向教师提出，以便进一步完善实验方案。认真总结：实验结束后，教师对学生测定的结果进行细致的检查和总结。对实验过程中普遍存在的问题进行讲评矫正。学生普遍反映，要完成设计实验方案的任务，从原理到步骤到药品的配制，每一步都要深思熟虑，一步出错都可能导致错误的结论，这样的实验做起来具有挑战性，收获也特别大。

最后可以在本科生完教学大纲规定的实验之外，由学习有余力、有兴趣的同学自由、自愿组成一个或若干兴趣小组，利用开放实验室，在大型仪器设备负责老师的指导下，开展具有一定创新性的科学实验，给学生发挥才能的空间。

3 结论

仪器分析实验作为高校面向化学类专业学生所开设的一门实验课程，具重要意义，有必要尽可能的提高其实践效果和学生的动手能力、创新意识。为此，在教学实践中我们需要正视当前存在的问题，修改教材和讲义，不断充实教学内容，丰富教学方法，建立完善多元化的考核体系，开展综合、设计性实验教学和开放性实验，同时进一步提高对主讲人员的讲授水平的要求。只有这样，才能充分调动起学生的学习积极性和主观能动性，在实验教学中培养他们的思考能力和创新意识，为他们成为真正意义上具有较高专业素养和创新能力的合格人才奠定坚实的基础。

[1] 郑小军,谢跃生.从仪器分析技术的某些发展趋势看仪器分析课程教学改革[J].广西师范学报(自然科学版), 2000,17(1):79-82.

[2] 刘海燕,贾安强,杨旭哲等.多媒体技术在仪器分析教学中的应用[J].中国现代教育装备,2006(10):122-123.

[3] 李彦鹏,刘大鹏,刘树文等.材料化学专业高等仪器分析实验教学改进的思考[J].化工时刊,2010,24(7):69-71.

（责任编辑、校对：琚行松）

Exploration and Reform about Experimental Teaching of Instrument Analysis

ZHANG Hui

(Department of Chemistry, Tangshan Teachers College, Tangshan 063000, China)

Problems on experimental teaching of instrumental analysis include teaching materials aging, teaching means simple, subjective initiative and innovative consciousness insufficiently. Measures include self-designed experimental materials, the active use of multimedia technology, teaching method, increasing students' hands-on opportunities to enhance the learning enthusiasm, experimental evaluation way diversification and trying to develop the open experiment. The improvement measures not only stimulate the students' enthusiasm and improve the students' practical ability and innovative ability, but also enhance students' professional accomplishment and social competence.

experimental teaching; instrument analysis; reform

G642.423

A

1009-9115(2012)02-0125-03

唐山师范学院教学改革研究项目（2007002005）

2012-04-01

张辉（1972-），男，黑龙江佳木斯，硕士，讲师，研究方向为色谱分析和环境分析。