计算机数据处理技术在“仪器分析”实验课程中的应用

张 青，郭淑文，刘 帅，张瑞萍

（内蒙古河套学院农学系，内蒙古临河 015000）

“仪器分析”实验课程一直是食品药品、生物技术、药物分析等相关专业的一门实践性非常强的专业必修课，是该类专业毕业生从事检验分析工作必须掌握的专业技能。该课程的实验教学是高校人才培养计划中课程的重要组成部分，其教学目标通过仪器分析实验巩固学生所学的理论知识；训练学生对各类型仪器操作的基本实验技能；培养学生分析、处理和评价实验数据的能力；同时突出该实验课程在食品专业中的应用，拓宽学生的知识面，激发学生对仪器分析实验课程的学习兴趣，提高学生的综合知识能力和创新能力[1]。

随着计算机应用的快速发展，越来越多的计算机数据处理软件涌现出来，如Origin，Excel，响应面等软件，使其在数据处理分析方面具有更加高效而准确的优点。使用计算机数据软件处理“仪器分析”实验所获得的实验数据，会得到更加快捷、准确的实验结果，还可提高学习效率，减少实验误差。因此，将计算机处理软件应用于该实验课程很重要，结合课程的教学特点和学院学生的学习情况，在实验课程教学过程中穿插计算机数据处理技术内容的讲授，培养学生的全能型能力，还可以提高学生的学习效率和兴趣，进而提高学生的综合素质。

1 “仪器分析”实验课程教学现状

“仪器分析”实验是一门实用性特别强的实践课程，随着时代发展各种仪器不断更新换代，其实验内容推陈出新，该课程在教学中存在的现状为：①“仪器分析”实验课程的教学过程中最突出的特点是班级实验内容多、每组实验学生多、课时安排少、验证性实验多，而配套教学仪器设备少（尤其是大型精密仪器配备更少），其结果是实际教学中很难保证每名学生都能独立操作，影响学生对该课程的学习主动性和实验技能操作的熟练性。②学生从课本上获得一些大型精密仪器的理论认识，再加上课前预习不充分，因此对仪器的结构、操作方法等只限于表面认知，导致对实验操作及仪器使用原理知识点的掌握薄弱。③因考核学生“仪器分析”实验课成绩，主要是看实验报告的书写、数据的准确度，导致有的学生重视数据多余过程，违背了教学目的；因学生计算机知识只掌握基础内容，多数学生不具备计算机处理数据的能力，对实验数据的处理及数据分析缺乏经验，感觉数据分析难度大，影响学生学习的积极性。

2 计算机数据处理技术在“仪器分析”实验课程教学改革中的应用

Origin是由美国Lab公司推出的用于数据处理、分析和绘图的软件，该软件因其操作界面简单、容易上手、操作灵活快速、使用便捷而被食品、化学等领域公认为使用最广泛和功能最强大的科技绘图软件，该软件在仪器分析实验数据处理中应用具有重要的作用[2-4]。

Origin软件在“仪器分析”实验数据处理中的应用主要包括2个部分：图表的绘制和标准曲线的绘制[5]。①利用Origin软件处理实验数据进行图表的绘制，不需要复杂的编程，只要将实验所得的数据输入后选择点击相应的菜单命令，点击相应的工具按钮即可绘制出相关图形，其主要可用于光谱图、色谱图和电化学曲线，如紫外-可见吸收曲线、荧光激发光谱和发射光谱、红外吸收光谱、气相色谱图和高效液相色谱图等。②利用Origin软件处理实验数据进行标准曲线的绘制，该课程常采用标准曲线法对未知试样溶液质量浓度进行定量分析，标准曲线法是以测定信号响应值为纵坐标与被测物质的质量浓度为横坐标的线性关系原理进行的绘制，目前仪器分析实验中学生对光学、色谱学、电化学分析中有大量的实验数据需要绘制标准曲线。

新时代的大学生已具备一定的计算机应用能力,教师将仪器分析实验数据通过Origin软件处理，并对学生进行指导、示范操作，由学生自己运用Origin处理实验数据，不仅可获得准确度高、美观的数据处理结果和图形，还可提高学生的作图能力、计算机应用技能和学习的积极性，这一过程对学生的综合处理能力和综合素质有较大的提高。有学者报道了利用Origin软件在“仪器分析”实验数据处理中的应用[6]，从而大大提升了实验教学效果。

Excel是微软公司推出的快速、便捷的办公软件之一，现在被广泛地应用于食品、化工、管理等需要收集数据的编辑、整理、统计分析、图表绘制工作等众多领域。“仪器分析”实验课程中所获得的实验数据可以利用Excel软件来处理，根据实验目的对实验数据进行表格的制作或图的绘制等。

随着仪器的发展，如原子吸收光谱仪（AAS）、原子荧光光谱仪（AFS）、紫外-可见分光光度计等光学类仪器是实验室常见的分析检测仪器（对尚未配备计算机的分析仪器），而这类型仪器的大部分使用目的是通过标准曲线测定未知浓度的样品的含量，然后通过标准曲线所得公式计算出检测样品的最终结果。Excel软件功能强大在实验教学中应用较为全面，多数学生已经在计算机课程中学习过Excel的基本操作，用它来进行实验数据处理比较容易掌握[7]。利用Excel软件功能处理大量的数据和图形，建立回归方程、绘制标准曲线，还可实现分析数据处理自动化[8]。

响应面法也称响应曲面法，是统计方法和数学方法的结合，一种综合试验设计和数学建模的优化方法，可采用多元二次回归方程对受多个变量影响的问题进行建模和分析，优化各试验因素相应水平的响应值。国内外学者们和研究人员对响应面法用响应值进行建模和分析进行了大量研究，文献中报道响应面法广泛应用于食品、化工、农业等领域，因响应面法的优势，将其应用于“仪器分析”实验课程教学中。

响应面法在“仪器分析”实验课程中的应用，主要包括课程试验设计、数学模型优化和验证等过程[9]。将响应面法应用于“仪器分析”实验课程中不仅需要指导教师对该软件具有熟练的操作技能，还必须结合学科发展前沿提出新的实验选题，指导学生分析和解决实验中出现的新问题，以创新思维影响和培养学生，这也是一种加强教学科研相结合，促进教师队伍整体素质提高的新途径[10]。

3 结语

近年来，学院不断深化开展计算机数据处理技术应用于“仪器分析”实验课程的教学改革。将Origin，Excel，响应面软件等计算机技术运用于实验数据的处理、表格的制作、图的绘制等会变得快速、准确、方便。很多教师在教学中推广计算机数据软件来处理实验数据，将计算机数据处理软件的应用与实验教学内容有机结合，不仅解决了实验课程中数据难处理的问题，还可提高学生的学习积极性和综合实验设计能力，为学生的毕业论文设计及实验和今后工作生产实践打下良好的理论基础，同时实现了教学改革的目的。因此，对学生进行计算机数据处理软件的教学应用于“仪器分析”实验课程势在必行。