高校《仪器分析》课程在环境监测教学改革中的几点探索

（杭州电子科技大学材料与环境工程学院 浙江·杭州 310018）

0 引言

我国城市现代化发展，环境问题日益凸显，仪器分析成为了推荐环境监测工作的重要途径和方法。环境监测是一项专业性较强的工作,所得监测结果为污染治理、环境保护、城市规划等工作的开展提供了标准依据，使得城市居民生活环境得到了明显改善,城市经济也能得以长远健康的发展。目前，大多数高校将《仪器分析》作为一门专业类选修课，学分设置相对较少，上课时间有限。相关环境类企业或者政府部门对毕业生的仪器分析的相关原理和实际操作能力逐步提高，对环境专业类的《仪器分析》课程进行改革，为社会提供创新能力强、实际应用能力灵活的综合性人才。

1 当前仪器分析课程在环境类专业教学中存在的问题

1.1 课程时间设置短，学校实验设备相对不全

《仪器分析》作为一门环境类专业选修课，课程学分设置比较少，且课程涉及相对较多的仪器原理介绍和仪器结构分析，无法满足理论知识的教学和实验操作的时间需求。仪器分析是一门综合性很强的课程，涉及仪器相对较多。高校由于经费、实验场地、实验操作人员等条件限制，不能将课本内的所有仪器设备进行近距离观察和实际操作，这将导致学生对检测仪器的理论和设计，无法有一个直观的理解，使得教学效果差。

1.2 课程内容陈旧，知识更新率差

近些年来，检测仪器的更新不断迭代，使得仪器设备往大众化、自动化、高精度等方向发展，特别是计算机的发展和普及，使得仪器往智能化发展，分析数据的可视化。《仪器分析》作为一门对现代仪器原理、结构设计以及实验操作等的教学课程，内容繁多，涉及光谱、电学、色谱以及联用等内容。目前，教学课本所涉及的内容主要涉及了仪器的结构设计，例如红外风光光度的光栅设计计算、傅里叶变化的计算等，但对于目前计算机的结合、智能化的发展方面介绍相对较少，无法麻竹社会发展的需求。

1.3 教学模式单一，实验课程少

目前，高校的仪器分析课程安排主要是检测原理的了解、结构设计的介绍，以及2-4个课时的实际试验操作。《仪器分析》需要涉及的知识点非常多，例如电路原理、光学原理、量子力学、化工原理等，有些知识点学生在之前的学习中就有了解，但是存在部分内容的知识点可能是全新的，这对于教师的教学压力相对较大。此外，仪器分析课程内的涉及实验内容一般只有1-2个仪器，例如红外或者高效液相类的测定，无法让学生实地考察到课程内所涉及的大部分仪器，导致了学生对检测仪器的学习只是涉及在知识上的了解。

1.4 考核方式笼统，针对性弱

传统仪器分析课程的考核方式主要以纸质考试为主，涉及的内容以基础理论、传统方程式计算，考核内容很难涉及到前沿的检测技术设计，且这部分的内容教师难以打分。该课程考核方式笼统，针对性弱，无法全面评估学生对该课程的掌握情况。

2 《仪器分析》课程教学改革方法

2.1 转变教学方式，合理利用网络等资源

可以转变教学方式，以及后期的学生成绩考核方式。例如让学生组队，以团队的形式设计针对环境类检测的仪器结构，例如怎么采用金属传感器对大气中的颗粒物进行检测，可以参考目前市场上成熟的检测仪器，或者添加团队具有针对性的、有创新性的想法。或者，让学生在上课之前通过MOOC、网易公开课等网络途径对相关知识的了解。可以合理利用淘宝、拼多多等网络途径，例如可以购买便宜的、精度不高的pH计，可让学生对pH计进行拆装，对pH计的结构设计有一个非常直观的了解和认识。

2.2 增加思政类元素，增强学生的时代意识

《仪器分析》作为一门时代性很强的课程，需要增加一些思政类元素，增强学生的时代意识，为我国的社会主义发展做贡献。在课程内容设计上：（1）在绪论里增加著名化学家们对仪器分析方面做出的突出贡献及其科学家精神的介绍；（2）在光谱分析法导论中，介绍近40年的在该领域的几个重要诺贝尔奖，以及他们的发明在社会、环境领域等应用，为近十年的环境可持续发展做出的贡献，特别是中国沿海水质监测；（3）在电化学课程中，简介电化学分析法为建设生态文明的贡献，特别是工业文明之后，电化学分析法如何帮忙人们认识自然、顺应自然以及在自然规则允许的条件下开发自然，共同创建资源节约型、环境友好型社会，为走向社会主义生态文明新时代做贡献。

2.3 运用虚拟仿真开展仪器分析的相关操作

将虚拟仿真技术引入《仪器分析》教学过程，能帮助实现理论和实践一体化教学的衔接，使得教学内容更加形象生动。仪器操作涉及多种参数变化对实验结果的影响，通过上机参数设置，使用自动记录功能，通过采集数据或者曲线绘制，获得实验结果分析，能够使得学生对仪器的操作有直观、清晰的认知。

仿真技术为智慧型的教学和学习过程提供支撑，实现操作训练工艺过程系统化和数据处理智能化。基于远程网络系统可以实现学生时时处处的便捷学习。仿真技术为实验教学质量的提高提供了有力保障。同时，能够解决学院经费少，无法保证课本内所有的仪器均能进行实际操作，并且，能够解决实验课时间少等问题。

2.4 多元考核方式，合理分配

采用多元化的考查方式来考核学生对本课程知识体系掌握情况，学生的最终成绩可以平时表现、随堂作业、专题汇报、期末笔试等四部分组成，且可以将平时的分数分配相对高一点，合理分配分数，例如平时表现为占最终成绩20%，随堂作业10%，专题汇报20%，期末笔试为50%。平时表现主要是以学生对现场知识点的理解；随堂作业可以以课后习题或者论文的形式对当代仪器设计的见解；专题汇报以3-4个人为小组，通过图书馆、数据库收集文献进行整理，或者网络视频参考等方式，设计小型或者简单的环境监测仪器，例如空气指标检测仪，最终以PPT汇报的形式进行考核；期末笔试以开卷的形式进行答题，以理解类、设计类、比较类的题型为主，需要兼顾题目开放、综合、应用的特性，着重考察学生运用知识解决实际问题的能力。

学生在掌握基础知识的基础上，学会知识运用与伸研，多元考核方式能够帮助学生跟各家深入了解本课程的知识内容，更能够触发学生的创新思维，培养能适应未来社会的创新型人才。

3 结束语

《仪器分析》是环境监测中非常重要的课程，为污染治理、环境保护等方面的人才培养提供了手段，为我国城市经济也能得以长远健康的发展提供了有力保障。本课程在教学中重在学生的创新意识和动手能力的培养，创新点有：（1）合理利用网络等资源，除了网络课程的教学之外，还可以通过淘宝、拼多多上购买价廉的检测仪器，让学生对仪器的结构设计有直观的了解；（2）增加思政类元素，增强学生的时代意识，让学生懂得我们需要共同创建资源节约型、环境友好型社会，为走向社会主义生态文明新时代做贡献；（3）运用虚拟仿真开展仪器分析的相关操作；（4）多元考核方式能够帮助学生跟各家深入了解本课程的知识内容，更能够触发学生的创新思维，培养能适应未来社会的创新型人才。