《仪器分析》教学改革探究

2019-01-06张志强

现代农村科技 2019年4期

关键词：仪器分析仪器设备学时

张志强

（衡水学院生命科学学院河北衡水 053000）

1 教学大纲

1.1 课程定位。《仪器分析》是环境生态工程专业的一门必修课。通过本课程的学习，使学生掌握各种仪器分析方法的基本原理、特点、适用范围和使用方法，以便更好利用各类分析仪器获得所需要的各种数据和信息，掌握应用仪器进行分析操作的基本技能。

1.2 课程目标。通过学习，要求学生能基本掌握主要仪器分析方法及其原理，并初步具有应用这些方法解决相应问题的能力，为以后的专业实验、毕业实习及毕业论文等教学环节奠定基础。

1.3 学时分配。《仪器分析》理论课程共计32学时。其中，引言1学时，气相色谱分析法7学时，高效液相色谱法5学时，电位分析法4学时，原子吸收光谱法4学时，原子发射光谱分析4学时，紫外吸收光谱法4学时，分子发光分析法3学时。

2 教学过程存在的问题

《仪器分析》是在分析化学的基础上建立的一门课程，其教学内容包括光学分析法、电学分析法、色谱分析法、质谱分析法以及其他分析方法。与其他课程相比，仪器分析课程讲解的是大型、精密仪器的工作原理、内部结构及操作流程，所以涉及到的知识点特别多，导致在教学过程中出现很多问题。

2.1 课时相对较少。近年来，随着高等教育改革的不断推进，许多高校对教学学时或者学分进行了限制，在教学课程没有减少的情况下，只能通过精减各教学课程的学时实现，因此，仪器分析课程的教学课时不断压缩，由最初的48学时压缩到32学时。仪器分析课程的教学内容比较晦涩难懂，在学时减少的情况下，对师生来说是一个巨大的挑战。

2.2 学生基础较差。仪器分析是以物质的物理或物理化学性质作为基础的一类分析方法，它的显著特征是以仪器作为分析测量的主要手段[1]。由于这类方法依据了物质的物理或物理化学性质，因此，亦曾被称为物理和物理化学分析法。例如，光谱分析仪器设备的工作原理利用的是物质与电磁辐射相互作用(吸收、发射、散射、反射、折射、衍射、干涉和偏振等)，测量信号都是电磁辐射，许多学生物理或者物理化学基础知识薄弱，在基础知识薄弱的情况下，利用物理或者物理化学知识进行仪器设备的讲解，对学生来说理解起来比较困难。

2.3 仪器设备昂贵。仪器分析课程讲解的主要仪器设备有气相色谱仪、高效液相色谱仪、pH计、原子吸收分光光度计、紫外分光光度计、荧光分光光度计等。除了pH计的价格相对较低，其它仪器设备的价格基本都在几万、几十万，特别是一些进口的仪器设备，价格甚至能够超过百万元。高昂的价格，使得大批量购买仪器设备成为不可能，设备数量的短缺反过来限制了学生的动手能力，对仪器设备的工作原理、内部结构理解不够深刻的学生来说，更是雪上加霜。

2.4 学生学习态度不端正。随着大学的扩招，大学录取分数线不断下降，一方面使得更多的学生有了进入高校学习的机会，另一方面许多学习态度不端正的学生也进入了高校。该部分学生进入大学后，感觉许多课程的学习没有意义，特别是对仪器分析这种知识比较晦涩的课程，更是存在消极的学习态度，认为学习仪器分析课程知识根本没有用武之地，期末考试只要能突击学习几天、作弊或者替考就可以及格。这样的学生如果达到一定的数量就会反过来带坏其他学生，使其他学生认为即使不好好学习也能及格。

3 教学改革与反思

针对仪器分析教学过程中存在的各种问题，结合高校的现状，建议在以下几个方面进行改革。

3.1 教学方式的改革。仪器分析课程传统的教学方式是教师利用ppt或者板书对教学内容进行讲解，虽然传统的教学方式是教学的核心手段，但是仪器分析课程涉及到的仪器设备工作原理等内容具有一定的抽象性，如果只依靠传统的教学手段，学生学习具有一定的困难。为了更好的提高教学效果，在讲解理论课程之前，带领学生参观仪器设备，并对仪器设备的工作原理、结构、操作流程进行简单的介绍，让学生对仪器设备有初步、整体的认识，然后再进行理论知识的讲解，学生理解起来会事半功倍。此外，在讲解理论知识的过程中，可以利用多媒体动画、虚拟仿真软件对相关的原理、结构进行介绍，达到提高教学效果的目的。针对学时相对较少的问题，可以利用微课、SPOC等教学手段进行教学，利用网络教学平台及时发布课件、教学视频和课后作业，开创教学第二课堂。

3.2 优化教学内容。教材是学生系统性学习一门课程的基础，更是教师进行课程讲授的依据。根据环境生态工程专业的特点，结合学生的实际情况，对环境生态工程专业培养方案进行了修改，将仪器分析课程调到大二的下学期。在学习仪器分析课程之前，学生需要系统地学习无机及分析化学、有机化学、生物化学、物理化学等课程，从而使学生具有了相关的物理和物理化学知识的储备，学习仪器分析时达到水到渠成的目的。在课程内容的选择上，做到与时俱进，吸收、汇总现代仪器分析的最新技术成果，让学生及时了解仪器分析发展的前沿，并根据专业建设与社会需求，删减、重组与仪器设备不配套的内容[2]。因此，仪器分析课程根据专业的要求，对仪器分析教材的内容进行简化，详细的讲授气相色谱分析、高效液相色谱法、电位分析法、原子吸收光谱法、原子发射光谱分析、紫外吸收光谱法、分子发光分析法等与专业密切相关的章节。这样既节约了学时，又能够满足专业培养的需求。

3.3 强化仿真软件的使用。仪器分析课程讲解的仪器设备均为为大型、精密、昂贵的仪器设备，在学校资金有限的情况下，大批量的购买是行不通的。在仪器设备台套数不足的情况下进行实验，只能通过增加每组的学生人数或者重复课程，达到实验的基本要求，这在一定程度上降低了教学效果，增加了教师的工作量。近年来，虚拟仿真技术的兴起给仪器分析课程带来了巨大的机会。虚拟仿真技术是借助图形图像、动画和虚拟现实等技术，利用计算机模拟实验的操作步骤或者对相关仪器设备进行拆解。随着计算机技术的不断进步，仿真技术得到快速发展，从而使得模拟的大型仪器设备或者实验操作在仪器分析课程中的应用越来越广泛。仿真技术的应用在一定程度上弥补了大型、精密、贵重仪器设备台套数少的问题，并且学生在学习的过程中能够更直观的观察仪器设备的内部结构，能够更深刻的学习相关设备的工作原理，更形象的模拟实验操作流程，更直观的观察实验现象，因此，虚拟仿真技术在仪器分析课程中具有广阔的应用前景和实用价值，并在一定程度上提高了教学效果[3]。

3.4 多方位立体考核。一门课程的考核应该强调学生对该课程知识的掌握情况、对该课程的理解情况。传统的考核方式以单纯的闭卷考试作为唯一的考核方式，缺乏对学生学习过程、学习态度等方面的考核，不能够全面的反映学生掌握该课程的实际情况。仪器分析课程的考核应该由常规考核和期末考核两部分组成，其中常规考核主要考核学生的出勤情况、回答问题情况、课堂学习态度、笔记情况、作业情况等，该部分的成绩占最终总成绩的30%，期末试卷成绩占70%。由于考核不单单以最终试卷成绩为唯一指标，所以那些上课不认真、逃课、迟到、作业不认真的同学必然成绩较低，甚至不及格，从而迫使学生积极主动的参与到学习中。此外，平时考核还可以包括学生对该课程所学知识的应用情况的考核，只有学生积极主动的把所学知识应用到实际，才能真正的改变学生的学习态度。此外，在考试过程中，监考老师应该强化考场纪律，让作弊或者替考行为彻底被杜绝，才能促使学生积极主动的学习。