化学及相关专业仪器分析实验中存在的问题及解决措施

高晓慧 刘英姿 刘浩然 夏新华

摘要：当前仪器分析实验存在理论与实践脱节、实验完整性系统性不够、学生参与意识不强，以及师资参差不齐等问题。要解决上述问题，需要弥补仪器结构知识、整合实验、加强学生学习的兴趣、组织专门培训来提升仪器分析的实践应用能力。

关键词：仪器分析;实验;改革

中图分类号：G642.41     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2016）43-0262-02

仪器分析是化学专业本科生的必修课程，在其专业教育中有重要的地位。仪器分析实验是促进学生巩固理论知识并提高实验技能的重要手段。仪器分析实验具有自身不同于其他实验的特点是：仪器贵重、台套数少、实验时间长，且对师资的要求高。长期以来，学生仪器分析实验“走马观花”，其实验技能得不到实质性的提高[1]。要解决这些问题，需要深入剖析其背后的根源，并提出有力的改革措施。以下是笔者在教学中总结出的一些关键问题及解决措施。

一、当前仪器分析实验存在的问题

1.理论教学与实践脱节。随着社会的发展，仪器分析手段越来越广泛，涵盖的知识越来越多。但是，化学专业的教科书几乎普遍存在的一个问题是：部分教科书某些内容跟不上日新月异的仪器行业的发展变化，对重要的应用内容介绍不多，部分内容理论与实践环节脱节[2]。

2.仪器分析的完整性、系统性不够。当前仪器分析实验的另一个问题是：实验的系统性、完整性不够。不少高校仪器分析实验课程是以两学时或四学时为单位的。为节约时间，很多实验是由老师配制好样品，只由学生进样获得结果。学生除了进样过程，其他的技能都没有学到，严重影响实验效果。

3.学生参与意识不强。一方面因为仪器分析的设备多属大型精密仪器，不同于常规的仪器，学生动手会产生一定的畏惧心理[3]。另一方面，有部分学生认为仪器精密度高，由谁来操作结果都一样，自己没有必要参与，只需要一个结果就行了。此外，个别仪器太过先进，自动化程度特别高，学生可参与的步骤太少。这也大大降低了学生的参与意识。

4.仪器分析师资参差不齐。仪器分析实验的带教老师，需要非常熟练的操作技能。但目前一个相当尴尬的现象是：带教老师的队伍参差不齐。有的高校是以理论课老师同时带教实验，有的高校有专门的实验老师，有的高校是以长期操作和维护仪器的实验员为主来带实验。但某些老师同时带多个实验，并不是对每种仪器都非常熟悉。诸如此类的种种现象，导致仪器分析的师资队伍差异较大，实验效果也差别很大。

二、解决仪器分析实验问题的措施

1.全方位让学生了解仪器结构与性能。鉴于当前学生对仪器结构不了解的状况，可以几个方面着手解决这一问题。一是组织经验丰富的一线教师编写相关教材，着重以仪器真实结构而不仅仅是原理示意图来解析仪器的功能，并编入仪器操作、维护及建立分析方法的详细步骤。二是通过视频来增强学生的可操作性。对于仪器操作软件的带教，则可通过屏幕录制软件来再现整个软件操作过程。三是通过拆装旧仪器获得仪器结构的知识。废旧仪器虽然已不适应时代需要，但其基本结构仍然对学生有启发。将达到报废标准的仪器让学生来拆装，可使其深刻理解结构及其对性能的影响。

2.仪器适当配套使用。仪器要做到适当配套使用才能发挥最大效益，即：国产仪器与进口仪器配套、手动仪器与自动仪器配套、新仪器与旧仪器配套。通过配套使用，可增强对仪器性能的认识。用国产仪器、手动仪器多训练学生的动手能力，用进口仪器、自动化仪器可感受到数据的精准，这样相得益彰，必然能提高学生的仪器应用能力。

3.合理安排实验时间。仪器分析多采用精密贵重仪器，台套数一般比较少。要让多人得到锻炼，比较合适的方法是“以时间换空间”。即通过每次三至四人，多轮实验的方式来增加每个人平均使用仪器的时间。这一方式已在不少高校得到推广。如一次开设三至四个实验，每个实验四人，这样就充分利用了仪器。此外，利用开放实验亦可增加仪器的使用率，而提高学生的实验操作能力[4，5]。国内外高校有不少采用这一方法。

4.提高学生参与度。仪器分析实验，如果只是被动地执行实验过程，相对而言是比较枯燥的。要提高学生的參与度，就要努力提高学生的兴趣[6]。一方面，通过选题来增强学生的参与度。检测生活中的实际样品，关注热点问题，均可以提高学生兴趣。如：以气质联用检测樟树叶中的挥发性成份、检测可能受污染的水或土壤中的铬。另一方面，可以通过对比不同实验方法提高学生对样品前处理、分析精度的重视。

5.整合实验内容，提高实验质量。目前国内许多高校的仪器分析实验都是单个的、分散的实验，且不少实验只让学生参与部分分析过程，这对于学生的能力的培养是不利的。完成一个完整的分析过程对学生来说是非常必要的，国外高校多采用这一方法[7]。以综合型实验的形式将不同的实验技能串连或并联起来，让学生在得到实验技能锻炼的同时又提高了思维能力[8]。如：设计一个以抗凝血药华法林钠为中心的实验，可设计如下系列实验：华法林钠的合成、华法林钠的红外光谱测定、华法林钠差热—热重曲线的测定、华法林钠X射线衍射谱的测定、气相色谱法检测华法林钠中异丙醇的溶剂残留。

6.组织专门培训。最近几年笔者所在学校综合各方意见，启动了大型精密仪器培训工作。培训工作与仪器分析理论课程相衔接。培训工作分为理论培训、实践操作及上机考核三部分。理论培训分为两大部分，一是讲解仪器分析实验安全性，二是分别讲授每种仪器的结构及操作注意事项。实践操作主要培训硬件操作、软件使用、分析方法的建立及维护注意事项。上机考核则主要是由学生自行建立方法分析结果。培训工作由长期工作在一线对仪器非常熟悉的教师承提。从仪器原理、结构到维护、操作及方法的建立，一步一步循序渐进。每种仪器的培训，均有培训大纲规划整个流程，由浅入深，逐步渗透，让学生真正地、扎实地掌握仪器操作，达到独立操作的水平。

综上所述，仪器分析实验中提升学生实践应用能力的重要学习过程，要改变当前存在的问题，就要加强学生对仪器结构的认识、提高学生的参与度并全面系统地培养学生实验技能。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，只有大量的、全方位的实践，才能让学生真正地掌握和提高仪器分析的实践应用能力。

致谢：本文受湖南省2015年度研究生教学研究课题及校企沟通化学创新训练基地经费及2016年湖南省研究生创新基金资助。

参考文献：

[1]马祥英，陈其锋，许海棠.仪器分析实验课程改进与实践[J].实验科学与技术，2013，11（2）：76-78.

[2]于俊生，郑修文，张剑荣，等.关于仪器分析课程教学的思考[J].大学化学，2002，17（4）：13-15，18.

[3]巴吐尔.买买提明，陈春丽，勉强辉.提高大型仪器分析实验课教学效果初探[J].科技资讯，2012，10（28）：147.

[4]周云，张四纯，李景虹，等.仪器分析开放实验室的教学与管理[J].实验室研究与探索，2007，26（2）：129-131.

[5]曹红，刘红，陈思羽，等.关于仪器分析教学改革和大学生创新培养的探讨[J].兵团教育学院学报，2009，19（1）：82-84.

[6]孟磊，郑先福，宁爱民，等.兴趣教学法在非化学专业仪器分析教学中的应用[J].江西农业学报，2012，24（2）：201-203.

[7]张静，刘芬芬，龚波林.基于中美兩所大学仪器分析实验课程比较的思考[J].实验技术与管理，2012，29（8）：175-177.

[8]刘浩然，刘英姿，夏娟.就业导向型化学专业人才培养实践教学模式的改革研究[J].教育教学论坛，2013，29（52）：44-45.

The Problems and Resolution in the Instrument Analysis Curriculum for Chemistry Major Students

GAO Xiao-hui1， LIU Ying-zi2， LIU Hao-ran3，XIA Xin-hua1

（1.College of Pharmacy，Hu'nan University of Chinese Medicine，Changsha，Hu'nan 410208，China;

2.College of Medicine，Hu'nan Normal University，Changsha， Hu'nan 410006，China;

3.College of Chemistry and Chemical Engineering，Hu'nan University，Changsha，Hu'nan 410082，China）

Abstract：The problems existing in current instrument analysis experiment included the non-matching between theory and practice，the weak systematicness of experiments， poor participation consciousness in students and different teaching ability etc. In order to solve the above problems，it is suggested to improve the education on the knowledge of the instrument structure，integrate the disperse experiments，enhance the students' interest in learning，and conduct special training to strengthen the ability of student on  the practical application of analysis instrument.

Key words：Instrumental analysis;Experiments;Reformation