大型分析仪器的实验教学改革策略及效果分析

姜瑞平 徐晶 邵信儒

摘要：通过课前准备、实验理论内容、具体实际操作、实验数据处理及考核方式等方面的改革，更好地锻炼了学生的实验动手能力，培养了学生的科研素养，充分体现了实验教学在本科教学中的重要作用。

关键词：仪器分析 实验教学 教学改革

中图分类号：TH70 文献标识码：A 文章编号：1009-5349（2018）19-0184-02

仪器分析在现代分析领域的地位日趋重要，在石油、化工、食品、医药以及科技开发等领域均有广泛的应用。当今时代高教界普遍重视实践教学、强化应用型人才培养，因此，许多地方高校已将仪器分析列为化学、食品等专业学生必修的专业课程，以从容迎接和面对新世纪科学技术的发展对高层次应用型人才需要的挑战。[1，2]通过大型分析仪器实验的开展有利于学生对于现代分析方法的了解和掌握，但大型分析仪器均操作复杂，且数量有限，无法满足学生完全由自己实际操作演练的要求，同时可能会因操作不当而导致仪器损坏。因此，针对仪器分析实验教学体系的特点及现状，对大型分析仪器的实验教学提出改革意见，旨在改善仪器分析实验的教学现状、提高教学质量，使学生能够掌握相关技术知识和实操技能。

一、大型分析仪器实验教学体系的现状

大型分析仪器的实验教学现状普遍存在以下特点：①教学仪器设备台套数不足，学时偏少，通常是将班级分多个小组，一组3～4人操作，但也不能保证每个学生可以在4学时内独立完成实验操作，同时设计性和创新性实验项目较少，多为验证性实验。[3，4]在有限学时中往往以教师讲解为主，学生只要按照教师讲解的操作步骤按部就班地操作即可顺利完成实验，学生始终处于完全被动的学习状态，对所做实验记忆不深刻，不能有效地掌握实验技能和方法。[5]②学生课前不预习或预习不充分。仪器分析实验主要是借助于大型精密仪器，如果学生不提前预习，那么对仪器的结构、操作方法等缺乏直观的认知，在这种状态下听课，学生较被动，无法及时地消化理解教师讲授的内容，更谈不上对于知识的内化。③重实验操作技能，轻样品前处理。实验中不同的样品、不同的实验目的均有其各自相应的样品前处理方法，但在有限的实验教学时间内通常是学生在教师讲解后，直接按照要求进行实验操作，样品的前处理由教师提前准备好，忽略了学生对于样品前处理方式的技能培养。[6]针对这一现状，以高效液相色谱法（HPLC）实验为例，对大型分析仪器的实验教学进行了一些探索。

二、大型分析仪器实验教学的改革

（1）重视实验课前准备。课前一周将由仪器公司开发的仪器部件及操作视频提前发给即将进入实验室的学生，要求认真观看，初步了解仪器，并根据下发的实验卡片书写预习报告，了解实验的内容，同时，每组学生自愿报名和教师一起进行实验前的样品预处理准备工作，了解实验的全过程。

为了检查学生预习效果，可在正式教授实验内容前利用5～10min左右提出问题与学生互动。主要围绕HPLC相关的基础知识，如HPLC的组成、工作原理以及保留时间、峰面积等专业术语。此外，还可以与学生探讨更深入的问题，例如，采用HPLC内标法测定扑热息痛和阿司匹林中咖啡因的含量，内标法与外标法相比较，各自的优缺点。通过这种师生互动式学习和知识串联式学习，营造了良好的學习氛围，极大地调动了学生的学习兴趣，开阔了其思维。[5]

（2）重视实验理论内容的讲授方法。通过学生预习，对仪器的测定原理及各部分构件有一定认知，教师再对仪器设备的各个部件用实机演示结合仪器公司开发的动画视频讲解一遍，同时讲述各项内容并强调注意事项。通过实机演示让同学对于设备有了较为直观的认知，结合观看的动画视频，这些生动形象的动画让学生对实验的仪器设备有了更深刻的理解。

（3）强化实验操作。教师在给学生做实机构造讲解后，打开仪器，从开机、工作站的使用、方法的建立、样品的准备与进样分析，整个过程逐一讲解，再让学生按照要求在教师的指导下完成讲授的过程，强调每个学生都必须操作一遍。在学生操作中出现错误，要及时纠正，并在实验结束后总结学生操作上容易出现的错误做反向演示，然后由学生指出错误并做正确演示，同时将学生表现记录到考核成绩中。在学生实际操作的同时，教师可以给学生介绍一些其他色谱分析法在实际中的具体应用，如离子色谱、液-质联用，超高效液相色谱等，拓阔学生的知识面。

（4）加强实验数据处理。处理实验数据时可以让学生利用第三方软件（Excel）绘制标准曲线、计算回归方程、回归系数，利用标准物与样品色谱图上的保留时间、峰面积等色谱参数进行定性和定量分析，加深理论知识的学习。最后学生独立完成一份实验报告，包括实验的目的、原理、步骤、数据、结果分析和思考题。

（5）细化考核方式。根据学生课前准备与出勤情况（10%）、课堂表现与仪器的操作（40%）、实验效果（10%）、数据的后期处理与思考题等实验报告内容的书写（40%），按一定比例合分，可以较全面地考查实验课前后效果。其中实验操作和实验效果占总成绩的50%，主要评价学生对实验仪器使用的理解程度，从而综合评价学生的实践动手能力，达到实验教学的目的。对实验数据和报告，要求学生通过数据处理认真分析结果，得出结论，规范地书写实验报告，实验报告比重占40%，目的在于通过实验报告能够加深学生对实验的理解，同时促使学生养成严谨的科研作风，不能随意更改实验数据。

三、教学反思

在授课过程中，总有一些同学在实验整个过程中存在应付心理，那么如何调动这部分学生的积极性呢？通过与学生探讨与反思，可以通过多途径激励学生：①实验项目的设定贴近生活实际。比如利用HPLC法测定饮料中的糖精钠含量、测定护肤品中防腐剂的含量等，引起学生的求知欲，从而激发学生的学习兴趣。②以就业为背景，加强学生学习能力。以已毕业学生的质检、化验工作为例，说明仪器分析的重要性。[7]③开设开放性实验。学生可以自行选题，通过查阅资料整理好实验提纲，在实验指导教师的同意下，在开放时间进行实验探索，这样可以补充并深化学生在有限课堂上的所学知识。[8]

实践表明：改革后的实验教学，学生不仅对大型分析仪器的原理、构造等有了直观的深刻的理解，而且更好地锻炼了实际操作能力，提高了学生的综合素质，充分体现实验教学在实践型、应用型人才培养上的重要作用。

参考文献：

[1]唐仕荣.深化食品专业仪器分析实验教学体系改革，培养创新人才[J].科教文汇（上旬刊），2011（2）：45-46.

[2]胡琦艳，陈云艳，HUQiyan等.药学专业仪器分析实验教学改革初探[J].中国医药导报，2012，9（34）：150-151.

[3]蔡向忠，王秀红，李银生等.改革仪器分析实验教学培养学生创新能力[J].实验室研究与探索，2014，33（11）：168-171.

[4]王瑞英.仪器分析——实验教学改革的初步探讨[J].中国科技信息，2010（17）：237-238.

[5]刘慧中，谢一凡，金玉杰等.高效液相色谱法的实验教学改革与实践[J].实验室科学，2017，20（4）：150-153.

[6]赵长春，杜百祥，吴 宏.改革仪器分析实验教学培养学生综合素质[J].科教文汇，2011（9）：62+97.

[7]翁艳英.仪器分析实验中HPLC的教学分析[J].广东化工，2014，41（21）：280.

[8]王卫霞，徐忠娟，诸昌武.提高化工类专业专业基础课教学质量的策略研究[J].广东化工，2014，41（21）：288-289.

责任编辑：赵慧敏