“仪器分析实验”课程在化工制药本科教学中的改革初探

胡承波，孟江平

(重庆文理学院材料与化工学院，重庆 402160)

仪器分析指采用仪器检测的手段，测量某些物质的物理或化学性质的参数变化规律，并进一步对物质进行定性或定量分析。随着新学科的发展、融合以及各种分析仪器的更新，现代的仪器分析技术和方法已经在多学科领域得到了更为广泛的应用，如农林牧业、生态与环境、化学化工、食品医药等［1－3］，且发挥着越来越重要的作用。因此仪器分析实验在本科教学中是一门非常重要的专业技术基础课程。

仪器分析实验以大型仪器为主要教学手段。由于大型精密仪器的昂贵以及高校精密仪器的数量有限，绝大多数高校的仪器分析实验课程以教师的演示实验为主，因此学生在实践环节中很难或者很少有实际操作的机会，这就为仪器分析实验课程的教学带来了难度［4－5］。近年来，国内诸多高校的同仁对本科仪器分析的实验教学提出了不同的改革意见和建议［6－8］。笔者在教学实践中发现，该门课程存在受学生轻视、实验课程设计与专业脱节以及学生的实践操作机会较少等诸多问题。因此针对这些问题以及化工与制药专业的特点，结合近几年的实践教学提出相应的教学改革思路及措施。

1 本科生对仪器分析实验课的轻视问题与改革思路

仪器分析实验课在很多理工科院校中均对化学专业的本科生开设。但在教学过程中，针对不同的化学专业所开设的实验内容也有所不同。对于我院新开设的化工与制药专业，大多数学生认为学好本专业的专业课程即可，对仪器分析理论课以及实验课还没有引起足够的重视。同时，由于该课程内容枯燥、抽象且繁琐，导致学生为了学分而应付仪器分析实验课的现象。另外，还有部分学生认为此课程是分析化学专业学生的专业课程，以至于产生该门课程与本专业不紧密的片面认识。

因此，针对化工与制药专业的学生对本课程的片面认识，我们在教学实践之前给学生做专门的药物质量分析与管理讲座，其目的是纠正学生的错误认识，使他们认识到仪器分析理论课不仅是本专业的基础专业课程，而且是与本专业联系非常紧密的一门专业技术基础课程。特别是对于今后从事药物分析的学生而言，更是一门非常重要的专业技术课程。另外，我们还定期请制药企业的质量管理部门的质保部经理给化工与制药专业的学生介绍仪器分析在制药企业中对药品的QA(Quality Administration，质量管理)与QC(Quality Control，质量控制)的重要性。同时，我们还定期带学生到制药企业或者药检所等部门参观仪器分析在药品检验中的应用。通过与企业以及相关部门的互动，该专业的学生意识到该实验课对今后工作的重要性，在很大程度上提高了对本门课程学习的积极性。

2 本科生仪器分析理论课基础知识薄弱的问题与改革思路

要学好仪器分析实验课，学生应该具有扎实的仪器分析和分析化学的理论基础。在最近5年的仪器分析实验的教学中发现，很多学生在仪器分析方面的理论知识不扎实。比如进行紫外－可见光仪器分析实验时，不知道朗伯－比尔定律是定量分析的基础以及样品的吸收值在0.2～0.8 之间才是朗伯－比尔定律定量分析的依据;在进行色谱操作时，不知道哪些物质适合气相色谱分析，哪些物质适合液相色谱分析，对其分离的原理及其适用范围理论欠缺。种种问题暴露出学生理论知识的欠缺，更应该接受直接的技能训练。

针对这些问题，我们意识到仪器分析实验课教学任务更应加重。我们在开始仪器操作之前，结合仪器的构造，简单直观地再给学生讲一次该仪器的原理，同时更注重讲解分析样品的前处理以及操作过程中的一些细节问题，使得学生把直观的实际操作方法与理论知识结合起来，进一步加深对仪器的构造以及分析原理的认识。但这样势必会增加课程的学时数，因此我们将以前人才培养方案中仪器分析实验课程的总学时由18学时(每个实验3 学时，共6个实验)改为32 学时(每个实验4 学时，共8个实验)。经过修改后，教师可以抽出半小时为学生讲解一下理论知识及仪器的构造和原理。学生在较充裕的时间内在教师的指导下可以自己动手操作仪器，由以前的演示实验变成学生的操作实验。这在很大程度上提高了学生的学习积极性，同时也使得学生的实验技能得到真正的提高。

3 大型仪器缺乏和本科生仪器分析实验教学的矛盾与改革思路

要让学生真正掌握现代仪器的分析技术，仅仅靠理论知识以及有限的实验教学是不够的。随着现代科学技术和分析技术的发展，实验室里的仪器设备需要及时更新才能满足仪器教学的需要。同时，随着学生招生规模的扩大，及时补充大型精密仪器设备的数量才能达到仪器分析实验课程教学的目的［9］。但大型仪器属于比较精密贵重的仪器，这就意味着需要增加仪器设备的资金投入。

比如，在没有双波长薄层色谱仪、气相色谱、液相色谱之前，不能安排学生进行相应的仪器分析实验教学，因此我们通过与制药企业的合作关系，利用周末的时间带领学生到企业进行参观学习。在参观学习的工程中，学生不可能进行具体的操作，只能简单看看仪器操作的过程。为了解决这些问题，我们学院通过日元贷款共建专项资金的建设方式在购置大型仪器方面得到了充足的经费支持，购置了新的原子吸收光谱仪、元素分析仪、紫外－可见吸收分光光度计、荧光光谱仪、红外光谱仪、多晶粉末衍射仪、气相色谱、液相色谱、椭圆偏振光谱仪、核磁共振仪以及电化学综合系统仪等各类大型仪器，基本满足了化工与制药专业仪器分析实验课程教学的硬件需要。同时，我们在教学过程中，让学生对以前废旧的国产大型仪器，如气相色谱仪、紫外－可见分光光度计等在教师的指导下进行拆卸和组装，加深了对仪器的构造及原理的理解。

本学院的实验室管理中心利用大型仪器空闲的时间，加大了对实验室开放的力度。首先由学生填写申请表，在教师的指导下做一些开放性实验。这些实验由学生自行设计，教师提出一些合理性的建议，学生再在教师的指导下进行实验操作。通过实验的开放，绝大多数学生在四年本科阶段的学习中能够对大型仪器进行熟练的操作，明显地提高了专业技能，为今后从事本行业的工作奠定了坚实的专业基础。

4 本科生仪器分析教学效果差的问题与改革思路

通过对2007－2011年以来本学院仪器分析实验课程本科生学习情况的调查研究发现，约50%的学生通过该课程的学习达到了课程的学习目标，在提高该课程理论知识的基础上充分掌握了仪器的操作和使用，为自己今后的仪器分析实验技能打下了很好的基础;30%的学生纯粹为了学分而选修该课程，课程结束以后基本上没有弄清楚所学的仪器的基本原理和操作规程;还有20%的学生处于一知半解、懵懂的状态中。我们曾在实验课程结束后，对每学年学习完的学生通过随机抽查一种大型仪器实验，让学生讲解其功能与构造，结果只有60%的学生基本上能回答出问题和正确的仪器操作。因此，如何根据学生的实际情况和具体的教学要求建立多元化的考评体系是我们需要精心研究的问题。

针对该门实验课程的特点，我们采取实验平时考核和期末一对一考核相结合的考核方式。在考核评价方案中，改变以往以实验报告成绩定最终考核成绩的方法，避免了学生做实验走马观花，实验完毕后相互抄袭的弊端。为了充分体现以学生能力考核为中心的考核理念，将考核形式以实验报告考核形式转变为教学全过程的考核，将知识考核转变为能力考核。评定学生最终成绩的方法如下:

学生综合成绩=平时考核80 %+期末一对一考核20%

具体考核项目及权重见表1和表2。

表1 平时考核项目权重

表2 期末一对一考核项目权重

在平时考核项目中，我们降低了实验报告的权重，增加了实验预习报告、课堂讨论、文献报告以及平时实验操作的考核项目。通过这些项目的考核，提高了学生查阅文献、收集资料、归纳总结以及实践操作能力［10］，真正让学生的实验操作技能得到提高，并加深对理论知识的了解。学生在实验前得到充分的预习，因此学生在操作过程中的动手能力得到加强，实验报告质量也得到提高。在实验报告后，我们摒弃了传统的报告模式，另行添加了实验体会的考核项目，让学生随便写自己在本次实验过程中对具体的操作项目的感受，从中可以反馈出我们的教学方法以及教学过程的优缺点，从而实现“教学相长”。

5 本科生仪器分析实验传统讲授教学存在的问题与改革思路

传统的教师讲授演示、学生按部就班学习的教学模式极大地限制了学生学习的积极主动性。现代社会的发展要求学校不能只注重学生理论知识体系的培养，更要注重培养学生的创新意识，培养学生的创新实践能力。高校综合实力的一个重要标准就是科研成果，科研是提升高校专业实力与地位的最重要的途径［11］。而科研活动所涉及的知识是当前社会发展所需的，也是学生毕业后走向社会所面对的问题，因此将科研引入实验教学能充分调动学生的学习兴趣，发挥学生的主观能动性。

因此，针对该门实验课程的特点，在教学过程中，我们采用“教学—科研—实验三位一体”的教学模式。如我们在高效液相色谱实验中，结合教师的科研项目“茶叶中咖啡因的提取研究”，指导学生进行茶叶中咖啡因的提取以及定性定量分析。在提取过程中，不仅涉及样品的分离纯化，还涉及学生如何对样品进行色谱分析的前处理方法。如在紫外吸收分光光度法中测定醋酸地塞米松片中醋酸地塞米松的含量时，对于醋酸溶剂的选择原则要求，最大吸收波长的选择、配制合适的吸光度范围的溶液浓度以及标示量的计算方法，都与药物的仪器分析方法验证的科研内容相关。在气相色谱教学实验中，结合气相色谱适合分析对热稳定、易于汽化的物质的特点，可对白酒中的各种成分、石油中的各种挥发性成分进行定性分析，同时对苯、甲苯、邻二甲苯、对二甲苯以及间二甲苯混合物中各组分采用归一化法进行定量分析。其他的红外光谱、荧光光谱、多晶粉末衍射以及原子吸收等实验，都根据每个教师的科研项目而采用合适的实验教学内容。

［1］刘玲，韦寿莲.浅谈分析化学教学中的“设计性”实验［J］.实验室研究与探索，2006，25(1):85－86.

［2］吴纯，张列林，许晓娥.设计性实验教学法的探索［J］.实验室研究与探索，2005，24(4):74－75，78.

［3］卢玉坤，吕仁庆，于剑锋，等.“仪器分析”课程改革初探［J］.广州化工，2011，39(19):143－146.

［4］崔淑敏，宋美荣.仪器分析教学的一些思考［J］.经济研究导刊，2009，(39):246－248.

［5］花榕，罗明标，刘云海，等.浅谈分析仪器设计与改造课程的设计［J］.东华理工大学学报:社会科学版，2011，30(3):291－293.

［6］潘自红，陈丽华，刘巧茹.普通高校仪器分析实验教学改革探索［J］.广东化工，2011，38(1):222－223.

［7］张雪红.普通师范院校仪器分析实验教学改革探讨［J］.广西中医学院学报，2011，14(3):120－122.

［8］余鹏，牟玲丽.药学专业仪器分析实验教学改革的探索［J］.中国医药导报，2011，6(8):103－105.

［9］黄忠臣，韩芳，王丽华.原子吸收实验教学的改革［J］.实验室研究与探索，2010，29(8):125－126，156.

［10］王志林，刘苏明，邵进，等.高层次本科人才培养中的研究性实验教学［J］.中国大学教学，2006(2):45－47.

［11］尹先清，梅平，付家新，等.科研与教学结合促进人才［J］.中国高校科技，2012(6):43－44.