仪器分析实验教学改革研究与探索

柴山，王晓蒙

（临沂大学生化分析研究所，山东临沂 276005）

仪器分析实验教学改革研究与探索

柴山，王晓蒙

（临沂大学生化分析研究所，山东临沂 276005）

在仪器分析实验教学中,根据其教学特点和临沂大学实验教学中存在的实际问题，从教学模式、考核办法、教学内容、开放实验室等方面进行了改革,取得了良好的效果。

仪器分析实验教学；实验教学改革；开放实验室

近年来，随着材料学、物理学、电子学和计算机学等学科的发展，仪器分析也获得了飞速的发展。[1-3]仪器分析是通过仪器测量物质的某些物理和物理化学性质的参数来进行定性和定量分析的方法，适用于结构、形态、微区、痕量分析等，具备灵敏、快捷、准确、易实现自动化的特点，应用日益广泛。[4]仪器分析实验课是现代实验化学的支柱课程，是高校化学、应用化学、化工和制药专业本科生的重要基础课，也是非化学类各专业本科生的选修课之一。[5]仪器分析实验的主要内容包括光谱分析、电分析化学、色谱技术以及其他检测表征仪器。然而由于仪器分析实验课本身存在的一些主客观问题，导致这门课在教和学上都受到很大的限制，感觉难以提高。为了提高教师教学的积极性，使学生掌握实验所用仪器的基本操作和使用，培养学生从事科学研究工作的初步能力，针对临沂大学仪器分析实验存在的突出问题，我们对仪器分析实验教学进行了改革，经过两年的教学实践，取得了较大成效和进展。在此，我们对教学中出现的一些具体问题和相应的解决方式做了简要的叙述，以与同行交流相互促进。

一、改革措施

（一）改革教学模式

因为我校仪器分析实验涉及到的大型仪器较多，且不同的大型仪器分由不同的教师监管，因此仪器分析实验每个项目分别由不同的教师负责。而且我校仪器分析理论课与仪器分析实验课的教学任务是分开的。这就形成了有9-10位教师共同负责仪器分析理论课和实验课的局面。每位教师授课风格不同，沟通不畅，直接导致了各自为政、各讲各课的现象，学生无法很好地适应，教学效果不好。

针对这种情况，我们重新安排组织了本课题组的老师，根据教师不同的研究领域分成若干小组，确定由1-2位教师共同承担相关领域的理论课和实验课的授课工作。例如，色谱技术部分理论课包括气相色谱、液相色谱的内容，实验课涉及气相色谱法、高效液相色谱法和气—质联用，就由负责上述三种大型仪器的三位教师共同承担相应的理论和实验教学任务。每周召开一次小组例会，每两周本课题组开一次例会，重点通报课程进展、学生理论知识掌握情况、实验过程中存在的问题。通过这种方式，一方面教师在理论课上就可以做到有的放矢，讲解理论知识的同时为实验课的开展提前埋下伏笔；同时教师在实验课上也可以就学生学习理论知识时感觉抽象的知识点结合仪器和实验结果做比较直观的解释和说明。另一方面，学生也不再因为频繁的更换教师而感觉无所适从，而且在学习时能感受到知识的延续性和延展性。这种新的教学模式受到了学生的一致欢迎。

（二）改革考核方式

仪器分析实验大多是使用自动化程度很高的大型仪器，6-7个学生一组。我校仪器分析实验课考核方式以前是实验报告成绩+期末笔试成绩。这导致了有的学生上仪器分析实验课相当于是在上观摩课，主要是看老师或其他同学操作，自己很少动手，认为动手做不做都没有关系，只要最后记好数据，做好实验报告就能拿高分。学生上课不积极也影响了部分教师上课的情绪和备课的积极性。

我们认为要想端正学生学习仪器分析实验的态度，提高其学习积极性，改革考核方式是最根本的措施[6]。经过本课题组教师集体讨论，我们在实验成绩的评定中加入了课前预习、课堂实验操作和综合设计性实验三部分考核内容。具体仪器分析实验成绩构成见表1。

表1 仪器分析实验成绩评定表

经过两年的教学实践，我们发现考核方式的改革从根本上提高了学生对仪器分析实验的重视程度，学生参与操作的积极性大大提高，学生的动手能力、提出问题和解决问题的能力都有了相应地提高。

（三）改革教学内容

1.精心选择与生产、生活联系密切的实验。

平时的实验课程中我们通常开设基础实验和一些经典实验，通过这些实验培养学生规范的实验操作技能和严谨的科学态度。在教学中我们意识到，有些实验项目以验证理论知识为主，明显有些过时，难以引起学生的兴趣。所以我们在保证基础教学的前提下及时更新实验项目，尽量选择与工农业生产结合紧密、综合性较强、贴近日常生活及学生所关心的课题[7]。例如针对库仑滴定法这一实验，我们选定的实验项目是库仑滴定法测定维生素C片剂中维生素C含量，学生对维生素C都非常熟悉，所以对这一实验大感兴趣。再如紫外分光光度法，以前的实验项目是紫外分光光度法测定苯酚，后来经过讨论我们将其改为紫外分光光度法测定食品中的甜蜜素。这一实验项目的改变有两方面的好处:一方面增加了样品的前处理，使学生意识到大型仪器不仅仅是进样和记录数据，样品的前处理也非常重要，同时锻炼了学生的动手能力；另一方面，这一实验的检测目标与学生的生活息息相关，使学生将学习与日常生活联系起来。类似的实验项目改革在很大程度上激发了学生的学习兴趣和好奇心，学生看到运用自己所学到的知识能真正解决实际问题，大大增强了对本专业的认同感。

2.增设综合性、设计性实验。

为了培养学生综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。我们在学期末每一位教师给出一个综合设计性实验，由学生自由选择一个去完成。整个过程包括查阅文献、制定实验方案、完成实验、给出实验报告。我们开设过的综合设计性实验有四氧化三铁纳米粒子的制备及表征、介孔分子筛SBA-15的制备及表征、血清中蛋白质含量的测定、悬浮法制备分子印迹聚合物及其性能测试等。学生普遍反映经过这一训练，各方面都有了较大的提高，对自己能否从事科研工作有了较大的信心。

（四）开放实验室

仪器分析实验包含的大型仪器较多，让学生仅仅通过四五个学时的时间掌握一台大型仪器的原理和使用不太现实。所以尽管我们对教学模式、考核方式和教学内容等进行了全方位的改革，学生对一些复杂仪器的结构、原理和操作仍然感觉掌握的不清晰不牢固。我们认为只有创造条件让学生与仪器多接触，让学生参与到教师的科研工作中真正使用这些仪器做工作，才能从根本上解决上述问题。

开放实验室是当代高校实验的一个趋向，可以弥补课时不足的现象[8]。我校学生开放实验项目主要包括:

1.补做实验课上失败的项目。

允许学生在教师或实验员在岗的情况下补做或重做课堂上失败的实验，来实验室重做实验的学生由开始的寥寥几个人到后来越来越多，这在很大程度上带起了勤奋好学的良好学风。还有一个我们没有意想到的好现象:学生通过补做实验与老师加深了了解，因为喜爱老师，更加喜爱仪器分析实验这门课。

2.大学生创业创新计划。

我校每年都开展大学生创业创新计划，即由学生提报创新计划书，经学校筛选审批后会配给适当经费用于试剂、耗材的购置和科研工作的开展。我们课题组抓住这一机遇，在平时的教学中注意引导学生多看与所学仪器有关的高水平论文，多提出自己的创新性想法。我们所付出的心血没有没费，取得了可喜的成绩:今年我们课题组共有16位同学在4位教师的指导下获批了我校大学生创新训练计划。这些学生将在未来的两年中由指导教师指导，利用我们课题组的大型仪器完成他们的创新项目。相信这些学生在完成项目后会对所用的大型仪器有较为深入地了解，其独立分析和解决问题的能力也将得到大幅度提高。大学生创新计划的实施激发了学生上仪器分析实验课的兴趣和热情，以前上课时没有学生问问题，现在即使课下也有学生主动找老师探讨自己感兴趣的论文和自己的想法。

3.以科研带动教学，让学生做教师的科研工作小助手。

随着科学技术的发展，不断有新的技术和分析方法涌现。我们课题组的教师明白死守教科书的教学方法只会越来越落后于现代科技。目前我们课题组有两项国家级课题，我们积极吸纳有从事科研工作热情的学生参与到科研工作中，充当教师的科研小助手。这一工作加强了学生对学科和教师的认同感，激发了学生进一步深造的愿望。我院每年报考分析化学专业研究生的学生越来越多。

二、结语

仪器分析实验是化学类专业重要的实验基础课，以学生为主体，培养学生的学习兴趣，让学生通过这门课的学习熟悉一些常用大型仪器的工作原理和操作方法，掌握一定的实验技能，培养学生基本的科学素养是这门课的目的所在。我们课题组围绕这一教学目的，在教学模式、考核方法和教学内容上做了一系列的改革；为了解决课时少而学生需要掌握的大型仪器繁多的问题，我们采取了多种措施开放实验室。教学实践证明这一系列的改革激发了学生学习的主观能动性，形成了教学相长的良好局面。当然仪器分析实验这一学科的改革还不仅如此，我们还面临很多问题，如开放实验如何平衡教师和实验员的工作，如何能够更好的保证实验室的运行安全等问题还需要我们不断地探索和实践。

参考文献：

[1]Karsten G.Kraiczek,Gerard P.Rozing,Roland Zengerle.Relation between Chromatographic Resolution and Sig nal-to-Noise Ratio in Spectrophotometric HPLC Detection[J].Analytical Chemistry,2013,85(10):4829-4835.

[2]Breanna Miranda,Nicole M.Lawton,Sean R.Tachibana,Natasja A.Swartz,W.Paige Hall.Titration HPLC Characteri zation of Kombucha Fermentation：A Laboratory Experiment in Food Analysis[J].Journal of Chemical Education, 2016,93(10):1770-1775.

[3]郭仕恒,王东耀.创建国家级化学化工实验教学示范中心的探索与实践[J].实验室研究与探索,2011,30(10)：103-106.

[4]朱明华.仪器分析[M].北京:高等教育出版社,2000.

[5]白雁,王星.研究生仪器分析课程讲授的改革与实践[J].实验室研究与探索,2011,30(10)：111-113.

[6]Dianne F.Jolley,Stephen R.Wilson,Celine Kelso,Glennys O’Brien,Claire E.Mason.Analytical Thinking，Analytical Action：Using Prelab Video Demonstrations and e-Quizzes To Improve Undergraduate Preparedness for Analytical Chemistry Practical Classes[J].Journal of Chemical Education,2015,93(11)：1855-1862.

[7]李爱峰,孙爱玲,柳仁民.仪器分析实验教学内容改革与实践[J].大学化学,2012,27(6)：29-33.

[8]Andrea Gay Van Duzor.Using Self-Explanations in the Laboratory To Connect Theory and Practice：The Deci sion/Explanation/Observation/Inference Writing Method[J].Journal of Chemical Education,2016,93(10)：1725-1730.

Research on Instrumental Analysis Experiment Teaching

CHAI Shan,WANG Xiao-meng
(School of Chemetry and Chemical Engeering,Linyi University,Linyi Shandong 276005,China)

In instrumental analysis experiment teaching,many reforms have been made in teaching modes, assessment methods,teaching contents,and good results have been proved in Linyi University’s experiment teaching.

experiment teaching;experiment teaching reforms;open laboratory

G642

A

1009-6051（2017）02-0114-05

10.13950/j.cnki.jlu.2017.02.013

责任编辑：徐元绍

2017-01-22

国家自然科学基金应急管理项目（21645001）

王晓蒙（1979—），女，山东济南人，临沂大学副教授，博士。研究方向：分析化学。