农业院校仪器分析实验教学改革探讨

赵艳芳 徐鲁斌

(青岛农业大学化学与药学院 山东青岛 266109)

农业院校仪器分析实验教学改革探讨

赵艳芳 徐鲁斌

(青岛农业大学化学与药学院 山东青岛 266109)

提出预测-发现-解释实验教学模式，用于完善实验考核方法，在培养学生的动手能力和创新能力上取得了较好的效果。

仪器分析实验 教学改革 能力培养

仪器分析是化学学科的一个重要分支，是根据被测组分的某些物理或化学特性进行分析检测的方法，它已经超出了化学分析的范围，成为生产和科学各个领域的工具。仪器分析课程是高等院校化学、医学、生物学等相关专业的基础课程，是培养众多领域复合型人才的基石;仪器分析实验是仪器分析课程教学中的重要组成部分，但在典型的实验教学中，教师通常只强调实验操作步骤，很少留出充足的时间让学生独立思考，这样就难以在实验过程中调动学生学习的积极性和主动性，学生感受不到动手的乐趣，更谈不上进行素质教育了。因此，对仪器分析实验教学的改革势在必行［1-3］。笔者结合农业院校专业特点，探讨了符合培养目标的教学方法和评价体系，在培养和提高学生实践能力及创新能力方面有一些体会，介绍如下:

(1)合理安排学时，加大实验力度。

仪器分析是我校食品学院食品质量与安全及食品营养与检测专业的必修课。这两个专业虽是新兴专业，但一直是热门专业，就业方向主要是在企业、检验、卫生防疫等单位从事食品领域的分析检测、质量控制、生产安全评价、科学研究等工作;要求学生有较强的实验动手能力，并掌握食品检测的原理与技术。仪器分析属于专业基础课程，学生通过对这门课程的学习可以了解各类仪器分析方法的基本原理、分析过程及应用，为今后的工作及更深入的学习打下基础。我们对课程安排做了一些改进:在原来的教学安排中，仪器分析理论和实验作为一门课程，理论课为20学时，实验课为16学时。我们考虑到仪器分析是一门实践性很强的课程，因此在教学改革中，将理论课安排为16学时，而实验课增加为32学时，并将实验作为一门单独的课程。同时，考虑专业特点和学生在今后工作中经常接触到的仪器设备，在理论课上删去一些章节，如分子发光分析、电化学等，着重讲解紫外-可见分光光度法、原子吸收光谱法、红外光谱法、色谱法。为了使学生对所讲授的仪器分析方法有直观的感性认识，加深对仪器基本原理的理解，分别开展了相关的实验。在实验课中，尽量安排与专业性质有关的实验项目，如用反相色谱法测定饮料中的咖啡因，火焰原子吸收光谱法测定自来水中的铅等;在综合性实验中还开设了粮食中除草剂残留的测定。在测定时，要求学生学会处理样品，熟悉仪器操作，并要得到合理的实验结果。实验课在理论课结束后开设，此时学生对各种仪器分析方法已有初步了解，但仅处于感性阶段。如何让学生真正了解仪器原理、结构、操作方法等是仪器分析实验课程所需要解决的问题。

(2)改革实验教学模式，培养团队合作能力。

在典型的实验教学中，要求学生学会正确、安全地使用仪器并严格按程序进行实验操作，然而，培养实验操作技能只是实验教学的一个重要目标而不是主要目标。实际上，大多数教师在很大程度上依赖教科书和实验操作手册进行教学，在教学过程中没有让学生感受到主动参与和动手的乐趣，学生更像是操作工，谈不上培养发现问题，分析和解决问题的能力;还有部分学生觉得做实验的目的只是为了考试，导致学生在思想上不重视实验，不愿动手，虽然讲起实验头头是道，但一遇到实际操作就不知所措，实验能力低下。

我们认为，实验教学应按照预测-发现-解释模式进行，即通过合理预测，发现问题，解释数据3个环节来进行。在教学实践中，我们先让学生预习实验课本上的内容，教师根据实验内容提出相应的问题。比如在做反相色谱法测定饮料中的咖啡因实验时，预先提出几个问题:能否用离子交换色谱法分析咖啡因?在进行液相色谱分析时流动相为何要进行过滤和脱气处理?改变流动相中甲醇的比例，咖啡因的保留时间会有什么样的变化?设置不同的流动相流速，对咖啡因的保留时间和峰面积有什么样的影响?外标法定量的优缺点是什么?学生根据在理论课中学过的知识，对这些问题做出相应的预测，然后带着这些问题去做实验。由于是带着问题做实验，所以在实验过程中能更加主动，在得到与自己的预测相反的结果时，学生往往会发出原来如此的感叹。此外，个别学生的错误见解会激发其他同学对实验更深入的思考，增加学生对实验关键步骤的理解和重视程度。在实验过程中，学生可以直接观察到实验结果，产生更直观的印象，比在书本上学到的内容记忆更加深刻。通过这种教学模式，有效地提高了学生参与实验的兴趣，有些学生还能在实验过程中发现一些新问题，使学习活动由被动的接受转变为积极主动的探索。

由于实验仪器相对紧张，因此实验为分组进行，每个小组3～5人。虽然不是每人使用一台仪器，但学生可以在复杂的实验操作过程中有效地学会与其他同学的合作。现在入学的学生大都有较强的独立意识，但相对比较缺乏团队意识。团队意识是一种主动性的意识，是将自己融入整个团体，想团队之所需，从而最大程度地发挥自己的作用。在实验教学中要鼓励学生进行小组合作学习，使学生有许多机会向同学表达观点、倾听意见并讨论其他人的观点，将自己所懂的知识与实验所得相联系。在团队合作学习时，对于团队中某些不赞成所提出问题答案的学生，应鼓励他们表达自己的观点，这样在讨论过程中可以加深对知识的掌握。此外，要鼓励师生之间互相交流和学习，教师在教学时并不直接给出问题的答案，而是引导学生自己找出答案;教师主要是起“向导”的作用，引领学生走向正确的方向。

(3)改进实验室装备，加大对多媒体的应用。

大学实验室是教师进行科研和学生学习高级科学课程的场所，实验室环境将影响教师的教和学生的学。改善实验室环境，为学生创造更好的学习环境，用环境积极地影响学生，有利于激发他们的求知欲。在教学实践中，我们将仪器置于实验室四周，配有多台电脑，学生可以在各自的工作台上进行实验操作，并可以集中起来听教师讲解或进行集体讨论，在实验室中将实验与理论知识的传授同步进行。在实验室四周的墙壁上，张贴安全环保要求的警示，并设有优秀学生实验报告展览区域和最新科技文献展示区域，以供学生在实验之余学习安全知识和了解科技动态，开拓视野。由于仪器分析实验中所用的仪器基本上是大型精密仪器，仪器内部的工作过程无法直接观察，针对这一问题，我们利用多媒体技术模拟一些仪器的工作过程，让学生有直观的感受;并利用计算机网络建立虚拟实验室，通过信息共享、交流、反馈，为师生提供大量的实验资源。实验教学中计算机多媒体技术的应用，使许多难以想象的抽象情景成为可能，实验教学的效果也能不断提高。我们还让学生在等待实验结果的同时，在未连接仪器的电脑上练习实验条件的设置，熟悉工作站的使用，并讨论实验中所遇到的问题。在实验结束后，要求学生整理实验台，打扫卫生，通过这些活动，让学生养成认真、整洁的习惯以及与人合作、交流的习惯。教育的一个重要目标是使学生养成良好的习惯，而实验教学是使学生养成良好习惯的一个重要环节。

(4)完善实验考核体系，充分发挥学生潜能。

为促进实验教学的改善和提高，采取有效的评价措施是很有必要的。实验考核的目的是促进学生在科学素养上获得发展提高，并具备良好的操作动手能力。合理的考核方法可以让教师了解学生的学习效果，以便不断调整教学方法。在考核内容上，应包括对实验知识、技能的掌握情况，对实验探究能力以及实验态度等方面的考核。学生可以通过考核来了解自己的实验能力和对实验课程的掌握情况，因此确定考核标准和每个标准所占的比重在考核中显得很重要。在对学生进行考核时，我们采用笔试占40%，平日成绩占60%的方式进行。笔试为统一出题，内容主要包括实验原理、仪器构成、实验注意事项等，同时还加上实验设计的题目。笔试可以考察学生对基本知识的掌握情况，了解学生在学习过程中的误区、盲区，以便在下一年级的教学过程中教师可以对教学内容进行调整。然而，仅仅通过笔试难以看出学生的科学素养和实际动手能力，因此，我们将学生平时在实验室中的表现也作为考核的重要部分，否则就有可能出现有的学生平日做实验时不认真，而在笔试中仅靠突击学习就可以获得高分的情况。在平日成绩考核中，实验教师通过学生在实验过程中的各种表现，给以相应的分数，其中包括学生的实验操作(10%)、实验记录(10%)、实验结果(20%)、实验过程中回答问题的情况(10%)和实验素养(10%)。通过学生在实验过程中的行为来评价学生的学习情况，可以更真实、全面、公平地反映学生对实验技能的掌握程度。

总之，经过近年来对仪器分析实验课程改革的探索，改变了过去主要靠教师“讲”实验，学生“听”实验的教学模式，在一定程度上提高了学生学习的主动性，获得了较好的教学效果。学生普遍反映自己在实验过程中学会了思考，是真正在“做实验”。当然，我们进行的仪器分析实验改革还有很多需要完善和加强的地方，对教材、教学手段和教学方法的研究应与时俱进，不断更新，以适应学科要求及社会需要。

［1］崔连义.实验室研究与探索，2011，30(2):189

［2］王宇昕，张永忠，徐雅琴.实验室技术与管理，2009，26(4):135

［3］鲍长利，贾琼，陈博，等.实验室研究与探索，2009，28(10):123