探索研究环境仪器分析本科教学中学生实践创新能力的培养

赵洪霞

摘要：本文从环境仪器分析课程教学经验出发，以培养具有实践能力和创新能力的本科毕业生为目标，结合环境专业实际教科研情况，介绍大连理工大学环境学院仪器分析创新实践课程体系的构建。

关键词：仪器分析；创新实践；能力培养

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）03-0176-02

当前，由于我国经济的快速发展所导致的环境污染和生态破坏问题日益严重。为了对环境质量和生态环境进行实时准确地监测，并对污染源及其治理进行监督监管，迫切需要大量的现代化环境监测分析仪器投入使用，了解和熟练操控这些现代化分析仪器已对高校环境学院的学生培养提出了新的迫切要求[1，2]。

此外，应用于环境分析的仪器发展是一个动态发展的过程，当前仪器分析的新理论、新技术不断涌现，这就要求教师要时时更新其授课内容。如何适应现代仪器分析的发展与教学改革新形势，在有限的学时范围内，合理安排仪器分析课程内容，积极提高学生的创新实践能力，笔者根据多年的理论和教学经验，总结以下几点教学体会。

一、重视传统课堂教学，加强教学内容改革

首先，应明确“环境仪器分析”的课程设置由来。理顺环境污染和分析仪器发展历程，提高学生对该课程的认知和心理接受程度。比如，可结合国际上著名的环境污染事件，北美死湖事件、印度博帕尔公害事件、莱茵河污染事件，通过对这些事件的污染来源、污染物分析确认、污染指标检测的解读，使学生了解仪器分析在其中所扮演的角色，通过对分析人员的分析能力解读，提高学生的学习兴趣。再结合国内甚至周边的环境污染事件，比如“三聚氰胺”、“大连的抗生素圈养海参”事件来触发学生对于“环境仪器分析”的学习积极性。

其次，要重点突出仪器分析的相关概念和基础理论，由浅及深，调动学生的主动性，采用案例式教学，结合实际案例，如针对社会热点“苏丹红”的检测来讲解高效液相色谱方法的原理及应用，通过日本的“痛痛病”——慢性金属镉中毒，如何检测人体中的镉含量，讲授原子光谱法等。通过增加分析方法的应用，一方面提高了学生的学习兴趣，另一方面促使学生对基础理论的深入理解，由理论落实到实践，为以后的创新奠定良好的基础。

二、紧跟国内外热点环境问题及先进分析仪器，探索教学组织形式改革

我国目前的教学大多还是以教师讲授为主，“环境仪器分析”课程不仅涉及数学、物理、化学、生物等多领域学科，而且发展很快，传统的教学会使学生在学习中感到抽象和难于理解，学生兴趣不高，课堂气氛不活跃。针对这种现象，教师应该密切联系实际，紧跟国内外热点环境问题，灵活运用教学方法，才能提高教学质量。如针对大连渤海湾地区的油船漏油事件，可在课堂中组织学生开展如何进行快速监测分析（漏油导致的主要污染物监测分析），从样品采集、样品存储及流转、样品前处理及分析仪器选择、分析方法建立、分析结果处理等环节将学生带入到模拟现实情境中，通过教师引导，学生自主性设计解决方案，经分组讨论，方案优化，最终达成可实施计划，以此来促进学生解决实际问题和创新能力的培养。此外，针对当前国际上分析仪器的快速发展的现状，可借助大型仪器分析公司的网络平台，积极开展电化教学，如今一些国际先进的大型仪器分析公司如Waters公司、Agilent公司、AB公司等为促进仪器的销售和维护，会开放其网络平台上的仪器工作原理动画视频、仪器维护和保养视频、分析方法共享等，因此，在教学中充分运用这些网络链接能够让学生紧跟当前的分析仪器发展，不断激发学生的求知欲，有利于学生的创新思维培养。

三、加强实践教学中创新能力培养

在实践教学中，创新能力的培养主要依托于两个平台，即课内实践创新平台和课外实践创新平台。课内实践创新平台是理论与实践得到充分集合的实现平台；课外实践创新平台是理论与实际、知识与能力的交汇点，能促进学生创新意识的实现。在完成课内创新实践的基础上充分开展与课外创新实践平台的搭建，做到因材施教，充分发挥学生创造空间，使学生的创新意识转化为创新能力，并逐步实现从科学知识型向科学知识创新型的转变，在实践中强化大学生创新能力培养。

目前，我院环境仪器分析课程存在明显的实践教学时间和空间不足，为了增强本专业大学生仪器分析专业方面的创新能力，在实践教学中相应减少验证性和演示性实验，为杜绝学生在以往验证实验中“简单重复模拟”，我们变以往的验证性实验为拓展性实验，在验证性实验基础上加以创新，在有效时间内增加实验变量以促进学生对同一实验不同结果的期待，增强其对实验的多角度理解能力。比如在高效液相色谱法定性分析和定量分析中，分几组分别完成改变流动相的条件、等度和梯度换转、改变色谱柱型号等，让学生从中发现流动相极性与保留时间的关系，在实验中理解色谱峰分离度、塔板理论等。将实践教学立足于环境学科，强调实践，通过学生自己动脑分析、动手实践，使他们更好地掌握各种现代分析仪器的基本原理、操作方法以及在复杂环境问题中能够应用。

此外，可组织学生进行有效地毕业设计和毕业实习。鼓励学生将所学到的理论知识应用于社会实践，通过对分析复杂环境样品的能力培养，使学生真正做到学以致用。

四、基于科研项目驱动的创新能力培养途径

目前，我国大学大致可以分为三大类型：教学型、教学研究型和研究型，我校属于研究型大学，所设环境学院拥有教育部国家重点实验室，各级各类科研项目较多。无论哪一类项目，它们都具有明确的研究目标、技术路线、研究背景和应用价值。同时，经过主持人申报、专家评审、立项公示等环节，能够确保项目的创新性和实用性。从这些科研项目中抽取和派生出的课题作为本科大学生创新能力培养的驱动课题，开展有利于培养创新思维和创新能力的实践活动，是培养大学生创新能力的新途径。“环境仪器分析”作为基础学科，与众多申请项目都有交集，因此，以项目来驱动促进学生对现代分析仪器的主动性理解、掌握和使用，更加有利于培养环境学院大学生的创新能力。对于没有参与到科研项目的，可鼓励学生自主选题，思路方案完全由学生提供，经教师把关，进行实验。目前，我院的专业教学实验室已全天候对本科生开放，学生只要提出申请，经科研老师和实验室老师给予安全指导后，学生就可以随时到实验室进行创新实验研究。总之，通过不同层面能力的培养，使不同水平的学生都能得到锻炼，以项目带动学生的创新行为，无疑会给学生提供更大的创新条件和空间。

综上所述，针对环境学院“环境仪器分析”课程性质和学生特点，通过对理论教学和实践教学的多元化构建，由浅入深，互相补充，紧密配合并贯穿于整个教学的全过程。这样做不仅加强了学生对现代分析仪器基本原理和典型分析仪器性能特征的理解与掌握，还让学生了解了该学科发展的前沿动态，更重要的是锻炼了学生的创新思维与实践创新能力，符合研究型高校本科人才的培养目标。

参考文献：

[1]陈皓，李明利，肖乾芬，刘海玲，张华，袁园.大型仪器分析技术在环境类专业本科实验教学中的实践与探索[J].实验技术与管理，2013，（30）10：148-151.

[2]谢红梅.环境监测分析仪器的发展[J].理论研究苑，2012，（10）：226-227.

Exploration and Study on the Cultivation of Students' Practical Innovation Ability in Undergraduate Teaching of Environmental Instruments

ZHAO Hong-xia

（Dalian University of Technology，Dalian，Liaoning 116024，China）

Abstract：From the teaching of instrument analysis experience，to cultivate practical and creative ability of the graduates as the goal，combined with the actual situation of the professional teaching and research environment，the construction of practical curriculum system innovation of Dalian University of Technology School of environment instrument.

Key words：instrumental analysis；innovative practice；ability training