环境专业《仪器分析实验》教学改革初探

陈小锋

(扬州大学环境科学与工程学院，江苏 扬州 225127)



环境专业《仪器分析实验》教学改革初探

陈小锋

(扬州大学环境科学与工程学院，江苏 扬州 225127)

《仪器分析实验》课程是培养学生综合素质的重要环节，对提高理论课教学效果有着重要作用。文章针对目前高等院校《仪器分析实验》教学过程中所存在的问题，结合环境类专业特色，在实验室开放、教学方式、教学内容以及课程考核等方面进行了探索和创新。教学实践证明，这些改革措施不仅能够激发环境类专业学生学习本课程的兴趣，而且能够培养学生的动手能力和创新能力。

环境专业；仪器分析实验；课程改革

由于大量的环境问题都直接或间接与化学物质有关，认识和解决环境问题必须对这些化学物质的性质、来源、含量、形态以及对人或其它生物的毒性等进行细致的分析和监测[1]，而这些都需要通过仪器分析才能实现。因此，对环境类专业的学生来说，《仪器分析实验》课程的重要性是不言而喻的。然而，目前该实验课程的教学普遍存在着一些问题，使得学生并不能很好的掌握。以下结合环境科学的专业特点，对《仪器分析实验》课程所存在的问题、以及如何进行应对提出几点个人看法。

1 《仪器分析实验》教学课程中存在的问题

1.1 大型仪器缺乏

环境专业《仪器分析实验》的特点是大多数实验项目都需要使用大型精密仪器，而由于经费问题，大多高校的环境学院中同种大型仪器仅仅购买一台。一台仪器一般已经能够满足科研工作的需要，但对于时间短、组数多的实验教学来说则远远不够。如气相色谱、液相色谱等实验，学生在漫长等待之后也只能“打一针”，学生动手的机会相对较少，而涉及到仪器稳定和使用安全的开机和关机流程也都只能演示一遍，因此在实验课结束之后，大部分同学仍然不能掌握仪器的结构及操作要点，达不到教学效果。

1.2 教学方式单调

《仪器分析实验》教学一般由教师讲解仪器的原理和构造，演示仪器使用方法，学生操作仪器三部分组成。这种讲授方式，使得教学内容过于枯燥，和理论教学相差无几，学生只是在理论课的基础之上再重复一遍上课的内容，学生提不起兴趣，从而影响教学效果。一旦某个环节学生没有听清或者没有听懂，都会直接影响到学生对实验的理解，进而导致整个实验无法进行甚至造成仪器损坏。

1.3 实验内容缺乏新意

传统的《仪器分析实验》教学主要目的是让学生了解仪器的原理和构造，并能够掌握仪器的使用方法，因此所设置的实验都是按照教材规定的内容进行一些验证性的实验，这些实验与现代环境分析技术相差较远，也不能够与和现实中的热点环境问题相联系，很难调动学生的兴趣和学习积极性。此外，和基础化学分析实验不同，仪器分析实验是以仪器为主的实验项目，而当前分析仪器的智能化已经大大减少了人为操作，实验结果也能实时显示，因此学生在实验过程中只需要按照讲义内容简单操作就可以顺利完成实验，没有任何悬念，从而不能给学生留下深刻印象。

1.4 忽略了样品预处理过程

样品预处理过程是《环境监测》和《环境分析化学》的一个重要组成部分，对于不同的分析对象和检测仪器，其样品的预处理方法并不相同，因此环境样品的预处理过程既可以培养学生的动手能力，也可以提升学生的独立思考和解决问题的能力。然而在实际授课过程中，由于实验课时的限制，任课教师往往都是在实验开始前将样品处理完毕或者干脆用实验药品配制，学生则不需要进行样品处理，直接进行分析，影响了教学质量。

2 《仪器分析实验》教学改革措施

2.1 多种途径增加学生动手机会

2.1.1 循环实验

环境专业的《仪器分析实验》一般为32课时，8个实验，仪器少，人数多，因此为增加学生的动手机会，提高教学效果，就需要合理分配实验组数。实验课可以同时开设3～4个实验，课前先采用多媒体形式将理论部分、注意事项等内容进行讲解，然后按照开设实验项目的数量进行分组，并委派熟悉该仪器的研究生负责维护，每组学生做完实验后进行交换，这样既节省时间，也能保证每个学生都能动手操作大型仪器。

2.1.2 仿真教学

分析仪器中的仿真技术，就是利用计算机模拟仪器设备正常运行时的状态，建立一套与真实分析仪器操作条件及测试环境完全相同的虚拟分析系统[2]。国内已开发出的仪器仿真软件包括了气相色谱-质谱、高效液相色谱、离子色谱、荧光分光光度计和原子荧光光度计等等主要大型仪器分析设备，它们具备全过程仿真工作、实际工作环境与操作条件的仿真、时间及空间自由等特点[3]。通过仿真教学，学生可以直观地了解仪器结构、基本原理，并可以反复进行模拟操作，加深对仪器使用的熟练程度。在仿真软件上进行操作，既不用担心昂贵仪器被损坏，也不用考虑实验成本，可以有效解决实验仪器台套数不足的难题。

2.1.3 开放实验室

为了充分利用实验室现有资源，给学生提供更多操作仪器的机会,建立开放的实验中心，已成为高校实验课改革的必然趋势[4]，为此，国家教育部也把高校实验室开放工作作为高校教学水平考核和评估的重要组成部分。实验室的开放可与大学生创新、创业活动结合起来，学生由此成为实验的主体，这必将提高学生对科研活动的热情。对于环境类本科生，任课教师可以根据实验室现有的仪器资源，结合社会环境检测项目，拟定一些开放性实验，如室内甲醛的测定、土壤中六六六和滴滴涕的测定等，这类实验不仅有利于学生掌握基础理论知识与基础技能，而且还能提高学生根据实际对象制订具体分析方案的能力。

2.2 合理利用多媒体技术，改进教学方式

多媒体教学是利用计算机的各项功能和特点，代替任课教师进行教学活动，从而有效提高学生学习效率的一种教学形态[5]。多媒体教学可以避免传统《仪器分析实验》面授内容过于单调的缺点，使枯燥难懂的仪器变得生动有趣。通过图表、动画、音频和视频等诸多方式，使整个实验过程的操作在学生脑海中留下深刻的印象，这比简单枯燥的看实验讲义更容易理解和记忆，而老师也只需在实验前进行必要的讲解，减轻了教师的工作量。

2.3 与专业课程结合，优化实验项目

《环境监测》、《环境分析化学》是环境类学科中重要的专业课程，是整个环境科学领域中重要组成部分。这些课程的实验强调样品的采集和前处理，而仪器分析是从分析仪器的角度出发，着重介绍仪器的原理、结构、性能与定性定量方法等。因此，可以将几门课程实验有机结合起来，建立一门独立的、综合的实验课程，实验项目可设立如室内空气污染检测、水体富营养化检测、土壤中多种重金属污染检测等综合性实验，这些实验包含样品采集、前处理、检测和数据分析等全部过程，因此不需要增加实验的课时量，就能有机的将监测过程与仪器分析串连起来，从而帮助学生理解相关知识内容，提高学生的动手能力和独立分析问题、解决问题的能力。

2.4 改革考核方式，促进学生学习主动性和积极性

考核是检验教学效果的重要手段，合理的考核方式可以有效提高学生的学习积极性[6]。由于目前的《仪器分析实验》课程大多采用已经处理好的样品或者直接配制的样品进行验证性实验，实验结果差异较小，因此最终往往通过批改实验报告给出成绩。这种考核形式比较单一，无法培养学生的创新意识和探索精神。对于环境类专业学生，可借鉴社会环境检测机构的考核方式，任课教师配制盲样，综合考察学生在样品前处理、测试、数据处理以及出具检测报告等方面的能力，这样一方面可以提高学生学习《仪器分析》的主动性和积极性，另一方面可以培训学生处理复杂环境样品的综合能力，使他们成为具有一定检测技能的复合型人才。

3 结 语

近年来，环境问题的日益严重，迫切需要培养出一大批环境类专业复合型人才，而仪器分析课程是环境专业的基础课程，在提高学生动手能力、培养学生创造力等方面起着不可替代的作用。因此，《仪器分析(实验)》授课教师需要与时俱进，在教学实践中不断积累和总结经验，以培养出满足时代需求的专业人才。

[1] 但德忠.环境分析化学[M].北京:高等教育出版社, 2009: 6.

[2] 蔡文良,谢艳云.高职环境监测专业仪器分析仿真实验教学改革探索[J].中国职工教育,2014(8):179-180.

[3] 牛红军,李爽.高职仪器分析课程仿真教学的探索与实践[J].天津职业院校联合学报,2014(1):68-70.

[4] 马宏,田维蓉.建设开放式实验室是高校实验室改革的必由之路[J].黑龙江教育(高教研究与评估), 2006(8):139-140.

[5] 黄红霞,楼雪芳.现代教育技术在仪器分析实验教学中的应用研究[J].科教导刊(中旬刊),2016(1):50-51.

[6] 尹立苹,刘雁红,韩聪.高校实验教学考核模式的研究与探索[J].实验科学与技术,2009,7(5):73-75.

Preliminary Study on Curriculum Reform of Environmental Instrumental Analysis Experiment

CHENXiao-feng

(School of Environmental Science and Engineering, Yangzhou University, Jiangsu Yangzhou 225127, China)

Instrumental Analysis Experiment plays a significant role in improving the teaching quality of theoretical course, which is important for the cultivation of students’ comprehensive quality. Base on the current status and deficiencies of Instrumental Analysis Experiment teaching and the characteristics of environmental specialty, some creative explorations were carried out from opening laboratory, teaching methods, teaching contents, assessments and other aspects. Teaching practice showed that this experimental teaching model can not only improve environmental students’ learning interest effectively, but also cultivate the students’ ability of practice and innovation.

Environmental specialty; Instrumental Analysis Experiment; curriculum reform

G642 0

A

1001-9677(2016)024-0165-02

陈小锋(1975-)，男，博士，主要研究方向为环境分析、湖泊生态。