从UV—VIS①的一体化教学实践谈《仪器分析》课程教学改革

翁婷婷 张春尧



从UV—VIS①的一体化教学实践谈《仪器分析》课程教学改革

翁婷婷 张春尧

《仪器分析》是中等职业学校工业分析与检验专业的一门主干课程。它在分析检测领域中应用广范而普及，发展很快。然而其牵涉的知识多，对于知识起点低的中职学生来说学好它确实是一件难事。如何让中职学生学好本课程，使学生满意，用人单位满意？我们带着这个问题进行了教学实践，认为采用一体化教学可以解决好该问题。

仪器分析；教学实践；一体化

在当今的分析检验中，借用仪器进行分析在生产实际中应用广范而普及，已经成为当今分析领域不可缺少的一种分析方法。《仪器分析》是中等职业学校工业分析与检验专业的一门主干课程，它主要是让学生经过系统的理论学习和仪器的实际操作，既学习到一定的理论知识，又能熟练地掌握仪器操作技能，对物质的含量、成分、结构进行分析。

一、《仪器分析》教学模式改革的必要性和可行性

分析仪器发展速度很快，智能化、人性化、操作简单化的高精确度的分析仪器将不断涌现，分析仪器的操作将来会像操作数码相机一样变得简单、容易。因此，用人单位对这方面的人才素质(包括理论知识和操作技能)的要求也随之改变并提高。然而《仪器分析》所涉及的知识多，是多学科交叉应用于一体的产物。对于知识起点低的中职学生来说，晦涩难懂的仪器理论(原理+分析技术、方法)，往往令学生望而却步，学好仪器理论确实是一件难事，但又由于一般人只需简单学习，就能掌握仪器的基本操作技巧而自行使用，而陷入理论没用、操作也不过如此的误区，到头来理论基础没有，操作技能也不扎实。在以往《仪器分析》教学实践过程中，我们也感到那种课堂上先理论满堂灌，再到实验室进行实验，考核只采用书面答卷(理论 + 实验 + 书面考核)的传统教学模式的效果并不理想。

笔者带着这个问题，在教学过程中进行了探究。首先，我们对人才市场需求进行了调查、分析，认为用人单位需要既懂得仪器的操作，又要有一定的理论知识，具备分析问题、解决问题、分工合作而富有启发创新思维能力的分析工，这与我们中职学校的人才培养目标是符合的。其次，对《仪器分析》的学习内容和能力培养进行了确定：主要学习紫外—可见光分光度计、原子吸收光谱法、电位分析法和气相色谱法这些常用而普及的分析方法；能力培养方面在于应用介绍的分析仪器进行样品分析，培养他们分析问题、解决问题和分工合作的能力。再次，对《仪器分析》知识结构和学生认知规律作了分析，发现各章知识结构都有一个共同点：理论(原理 + 分析技术、方法)+ 结构 + 维护 + 操作(技能训练)，指出了“讲明操作—略懂维护—学好理论—做好技能训练”教学思路，运用人类由“感性认识—理性认识—实践检验”的螺旋上升的认识规律，结合中职学生知识基础差、好动、学习主动性差等特点，培养他们的学习兴趣，提出了采用“理论实践一体化启发式”教学模式来进行《仪器分析》课程教学改革。

我们在本课程的教学中，尝试了“理论实践一体化启发式”的教学模式。所谓“理论实践一体化启发式”就是一反原有传统教学模式，改为“实验室 + 课堂教学 — 实验室仿真操作(或生产实习)— 书面理论考试+实际操作考核并重”的教学模式，其核心是将基础理论教学与实验教学、实训操作融为一体，尽可能地使学生感受现场氛围，直观、立体地观察仪器，让学生在充分了解仪器结构、目的、用途和方法应用的基础上，要求学生在探究问题中学习所要掌握的理论基础知识和操作技能，培养分析问题、解决问题和分工合作而富有启发创新思维的能力。这种“理论实践一体化启发式”的教学模式，我们在实践中取得了良好的效果。

二、理论实践一体化启发式在《仪器分析》教学中的运用

下文以《仪器分析》中“紫外-可见光分光光度法”这一章的教学实践为例，介绍我们进行“理论实践一体化启发式”教学改革的具体过程。

紫外-可见光分光光度法是利用物质对光的选择性吸收而建立起来的一种仪器分析法，它主要适用于试样中微量组分的测定，在实际生产活动中，应用非常广泛，因此，它在《仪器分析》课程中所占的比例较大，约为30%，同时它也是学生参加“分析工”证考试的重点。按照以往的课时安排，一般学习这一章用30课时，教学是按照“原理→仪器→实验技术→技能训练”的顺序，理论归理论讲，实验归实验做的方式进行。然而，大多数学生由于入学时知识起点低，尤其对于分析仪器，没有听说过，也没有见过，面对着教师在课堂上所讲的抽象理论，相当部分学生听起来感觉云里雾里，脑海中不能有效建立起仪器的概念，容易导致学生对这门课程失去兴趣，无法很好地掌握必要的基本理论。而当学生走进实验室时，教师又不得不花大量时间将讲过的理论知识重复讲授，浪费了有限的课时。

为了提高教学效果，我们在一开始就将学生带到实验室，让学生在分光光度计面前，给学生讲解分光分度计仪器的结构、各部件的功能。我们还有意识地在讲课的过程中腾出时间，将已经报废的分光光度计让学生自行拆装，平时不易见到的仪器内部结构如单色器、分光光度计的光路，学生也能亲眼见识。由于直观明了，学生很快就掌握了必要的基本知识，同时也熟悉了仪器及其使用。讲课过程中我们注意讲练结合，先设问题，让学生测定不同浓度溶液、不同厚度溶液的吸光度和透射比，学习分光光度计的使用，进而验证“朗伯-比尔定律”。

在《紫外-可见光分光光度法》的模拟实训中，我们首先通过多媒体手段播放采样时的录像(采用的样品是由工厂采取得来的废弃水，用“邻二氮菲显色法”测定其中铁的含量)，向学生简单讲解采样过程、检测目的等，让学生清晰他们此项检验在整个工厂生产流程中所起的作用，从而引起学生的兴趣。然后，让学生明白实验中选择各种试剂的原则，让学生知道，实验中各种试剂如显色剂、缓冲溶液等的加入所起到的作用，显色剂的吸光情况，为什么在测定中用试剂空白作参比等。由于测定是以任务的形式分派给各小组学生，测定过程操作的正确与否会影响到测定结果，因此学生也会格外认真。最后，由学生自行完成实验，教师在实验过程中辅导解疑。学生在操作时的动作教师一览无遗，对于学生出现错误操作，教师得以当场纠正，这为学生以后的“分析工”考证实操部分的考核打下良好的基础。

学生通过前面的实操训练，已经能够熟练地操作分光光度计，同时每位学生也拥有各自的实验数据。接下来的任务便是由学生对数据进行处理，得出结果。然后将学生分成若干小组，对其实验结果进行比较、分析。学生所得出的实验数据，可能各自不同，精密度与平行性也优劣各异。学生们对于自己劳动所得的成果，其重视程度不亚于检测部门工作的正式员工。当学生之间意见出现分歧时，他们甚至重复试验以验证自己的结论。经过同学间的比较和讨论，他们学会了分析实验结果产生误差的原因，并且在以后的实验工作中避免出现。同时，教师将准备好的一些实验中可能产生的异常现象，或仪器可能出现的故障现象，分发给各个小组，让学生们讨论这些异常、故障可能产生的原因，修复方法，然后再将讨论结果向老师与同学汇报。学生在分组讨论过程中，由于先前对仪器已经有了感性认知，对于掌握数据及操作的理论分析也就事半功倍了，同时，在实训中也培养了学生们分析问题、解决问题和分工合作而富有启发创新思维的能力。

三、《仪器分析》“理论实践一体化启发式”教学实践的反思

1.有利于理论联系实际，提高教学效率

这种基于对传统教学的改进而发展起来的一体化教学方法，更加注重课堂理论同实验实践以及生产现场感的紧密结合，相互渗透、彼此融合，教师不需要纸上谈兵，而是结合现场的实验设备进行理论授课；学生也不需要去凭空想象一些自己没有亲眼见过的物体，而是依据教师本身的理实一体化教学思路，联系实验设备就可以现场进行理论消化，在较轻松地掌握理论知识的同时，也能熟练掌握实操技能，而且也节省了课时。以“紫外-可见光分光光度法”教学为例，原本需要30个学时完成的课程，而今22个学时就可以解决。

2.有利于培养学生的综合素质

采用理实一体化教学法，并不是重实操轻理论，学生必需具有的理论知识，是中职学校教育目标的重要组成部分。中等职业学校与培训中心的最大区别在于强调学生整体综合素质的培养，强调知识的延续性，以提高其再学习的能力。尽管现在仪器技术更新速度快，然而万变不离其宗，特别是中职《仪器分析》教学大纲所要求的几种仪器方法，其基础理论部分变化不大。如：紫外-可见光分光光度法就是在“朗伯-比尔定律”的基础上建立起来的仪器分析方法。因此，不能对理论基础知识传授有所偏废，其出发点应该是科学地对学生的知识起点作出评估，根据本课程的教学大纲要求，精心设计，编排好教案，巧妙地把枯燥的理论知识讲授和实验实训教学结合起来。理论知识传授应尽量公式化、图表化、应用化，便于学生消化理解，以求突破教学难点，所以，通过一定课时的课堂教学，把学生所得到的理论知识，特别是基本定律、原理、操作技能要求加以归纳、强化，使学生牢牢地掌握，从而让学生在扎实的理论基础上具有较强的动手能力，这是“理论实践一体化启发式”教学必不可少的环节。这既保证了学生到生产一线就能直接顶岗，也利于学生毕业后的继续深造，更重要的是使培养出来的学生具有广阔的视野，有能力在不断涌现的新技术面前自我更新知识。

3.采用多媒体手段进行辅助教学

要善于将多媒体手段应用到“理论实践一体化启发式”教学中去。囿于现有条件，让学生直接在生产一线真刀真枪地上岗实操，暂时难以全面做到；其次，新技术、新设备的不断涌现，也使我们的教材有点滞后，而且也不可能要求每一个学校都把价值数十万元计算的设备大批量充实到实验室。我们也遭遇到实训设备匮乏导致教学过程难以为继的情况，特别是像原子吸收光谱仪、色谱仪等大型仪器，数十人围着一台仪器转，容易导致教学纪律混乱的现象，这时候最好能有分析仪器仿真软件来作为补充。因此，采用多媒体手段进行辅助教学，特别是计算机仿真教学，是一种事半功倍的好方式。除了上面介绍的用多媒体手段播放采样时的录像，让学生明了所学的课程在生产中所起的作用，从而引起学生的兴趣外，我们还尽可能利用分析仪器仿真系统，使学生能在虚拟的环境下进行实操练习，感受企业现场氛围。我们在授课的过程中，还通过多媒体等现代化教学手段将新的设备、新的技术介绍给学生，让学生能够与突飞猛进的现代工业同步。

4.大胆改进考试考核方法

传统的检验学生学习成果的方法是通过卷面考试作为学生的学习成果评价，而学生的基本操作、动手能力并未得到恰如其分的评定。为了使考核的目标与“理论实践一体化启发式”的教学目标相一致，有必要对学生的考核方式及成绩评定方法进行改进。一般以总评成绩为100分，然后分解为笔试成绩占25%，学习态度占10%，实验操作占25%，小组讨论占10%，现场考试占15%，作业、报告占15%为宜。教师根据学生的学习态度、知识掌握程度、技能熟练水平、团队合作精神、实验结果的准确度与精密度以及在理论实践学习中所体现出来的能力等，作出全面的综合评价，给予评定分数，这就促使学生自觉地把学好理论知识与掌握实操技能放在并重的位置。

5.创造条件让学生到生产现场观摩

尽管让学生到生产现场观摩有困难，但是再难也要完成这一教学环节。我们在《仪器分析》的授课过程中，在学生对课程达到一定理解的基础上，安排学生到广州市分析测试中心、佛山塑料集团股份有限公司等单位进行现场观摩，效果非常显著，学生的学习积极性大增，而且消化吸收知识能力大为提高。

现在，“理论实践一体化启发式”教学虽处于探索阶段，但也取得了一定的成果，学生的动手能力、理论水平与采用传统的教学方法相比都有明显的提高。同时，我们也感到还有一些必需要解决的问题，例如如何最大限度地整合教学资源，把教师资源与实验实训资源融合于一体，以适应这种有别于传统教学的新模式；如何改变教师长时间在教学一线而与生产实际脱离，不利于掌握行业新技术新动向等状况，这些都有赖于我们在今后的教学工作中不断探索、改进。

注释：

① UV-VIS (Ultraviolet-visible spectroscopy)，即紫外可见吸收光谱。

魏波，刘剑洪，钟健，孙连杰.仪器分析教学中的学科交叉及教学改革[J].深圳大学学报(理工版)，2002(6).

责任编辑 陈春阳

2016-01-04

翁婷婷(1979-)，女，广东省石油化工职业技术学校讲师，博士研究生。研究方向：教学教研、材料化工及其分析测试等。(广东 广州/510260)

张春尧(1963 -)，男，广东省石油化工职业技术学校高级讲师、高级技师。研究方向：课程教育教学研究、材料化工及其分析测试、安全环保等。(广东 广州/510260)

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