原子吸收实验教学改革与实践

许 立

(淮南师范学院 化学与材料工程学院，安徽 淮南 232038)

原子吸收实验是《仪器分析实验》中的经典实验项目，也是我院各专业(化学、材料、化工艺、高分子)必做的仪器分析实验。通过实验，可以加深学生对原子吸收原理、仪器结构及应用的理解与掌握，学会正确使用原子吸收光谱仪器，合理选择实验条件[1]，提高动手能力及对实验数据的分析能力，培养学生严谨细致的科学态度和团结协作的意识。然而，传统的仪器分析实验教学方式没有充分体现实验的作用与目的。笔者总结多年的实验教学经验，依据我院现有的实验条件，参考近年来其他同行实验教学改革的成果[2-6]，对原子吸收实验教学方式进行了改革和实践，取得了较好的效果。

1 传统的实验教学方式存在的问题

以往的原子吸收实验教学方式，存在三个比较突出的问题：(1)实验前的预习不到位，个别学生甚至不预习，极大影响实验的顺利进行。(2)实验过程中不注重对实验操作细节和团队协作的培养，学生参与的热情不高，大部分学生在整个实验过程中只观看不动手，操作能力没有得到应有的训练和提升，团队协作的意识不充分。(3)实验成绩的评定不全面，实验结果和实验报告的书写占比偏高，也影响了实验教学效果。针对上述问题，从改变预习方式、注重操作细节、完善考核标准对原子吸收实验进行了改革与实践。

2 实验教学改革与实践的内容

2.1 将预习内容问题化，提高预习效果

实验前，学生应对实验的基本原理、仪器结构和操作流程有比较清晰的了解。但由于原子吸收实验中涉及到的理论知识点多而复杂，仪器操作流程步骤繁琐，学生仅通过实验讲义进行预习难度较大。为此，教师精心设计了近30个预习问题，在实验前一周发给学生，其中的部分问题如：(1)何为原子化？常用的方法有哪几种？分别有何优缺点？(2)原子吸收光谱仪主要由哪几个部件组成？分别有何作用？(3)空心阴极灯的结构，它为什么能发射出待测元素的特征谱线？(4)如何选择最佳的仪器工作条件？从分析线、狭缝宽度、灯电流、火焰(燃气流量)、燃烧器高度等分别说明。若实验条件发生改变，对结果有何影响？(5)标准曲线法和标准加入法有何不同？分别适合分析什么的样品？(6)采用标准曲线法时，一般需要配制几种标准溶液？为什么？(7)配制标准溶液需要选择哪几种仪器？如何操作才能使溶液充分混合均匀？(8)为什么稀释后的标准溶液只能放置较短的时间，而储备液则可以放置较长的时间？(9)影响谱线变宽的主要因素有哪两种？采取哪些措施可降低其影响？(10)从实验安全上考虑，在操作时应注意什么问题？为什么？ 绝大部分的预习问题，学生可借助于实验讲义、理论教材及上网找到明确的答案。将预习内容问题化后，学生的预习就有了清晰的目标，激发了学生的学习兴趣。为保证预习的质量，在讲解实验之前，教师必须向每个学生随机提问，学生的回答情况作为评定实验成绩的依据之一。

2.2 通过操作细节，培养学生实验技能和团队协作精神

在原子吸收实验中，标准溶液的配制及测量是重要的一环，关系到能否获得良好的实验结果。教师可以根据标准工作曲线线性相关系数，直观判断学生在这一实验过程中的操作细节是否规范和仔细。

由于仪器分析实验配套的仪器设备少，每个学生上机操作的时间有限，仪器分析实验必须以小组为单位来完成，这就要求学生一定要重视组内的分工协作。在原子吸收实验教学中，学生一般被分成2～3个小组，每组3～4人。为激发学生的实验热情，增强责任感，教师要求每个学生分别负责配制1～2个标准溶液，之后全体组员共同测定标准工作曲线。在这一实验环节，常出现以下几种现象：(1)同组内所有成员在测定标准工作曲线时，均出现某两种标准溶液的测定值相同的情况，说明某个学生在配制标准溶液时，没有按照分工进行取样；(2)测量同一种标准溶液的吸光度时，不同学生测量出来的结果有的大有的小，差别十分明显，反映出这种标准溶液中不同位置处的浓度是不一致的，说明负责配制该溶液的学生没有将稀释后的溶液充分混合均匀；(3)组内其他学生测定的标准工作曲线正常，某个学生有两种标准溶液的测定值却相同，说明同一个标准溶液该生测定了两次；(4)学生将毛细管放入标样中时，还没有等到吸光度平稳就按键采集数据，导致测定值偏小；(5)前一个标样数据采集完后，中间没有将毛细管放入纯水中清洗，就直接进入下一个标样的数据采集，造成标样之间相互污染；出现任何一种都将对线性相关系数有不同程度的影响。

在实验过程中，教师要引导学生分析出上述每个操作细节不规范、不仔细所产生的对应结果，并明确提出要求，将根据线性相关系数的高低和测量结果的准确度，定量判定组内每名组员的操作细节是否规范和仔细，比较各小组分工协作的水平，并以此评定学生的实验操作成绩。这一做法不仅使学生的操作能力得到有效训练和提升，还培养了学生的团队协作精神。

2.3 完善考核标准

长期的实验教学经历表明，考核标准具有鲜明的指向性和引领性，完善的考核标准可以更有效的激发学生的学习兴趣，尤其在实验教学中体现的更为突出。根据原子吸收实验的特点，提出“重在过程，兼顾结果”考核原则，对原有的实验考核标准做了相应的调整。适当提高实验预习、实验操作的分值，不过分强调测量结果的准确性，适当降低实验报告的得分占比，调整后的考核标准为：实验预习(20分)、实验过程(50分)、实验报告(30分)。预习成绩由预习报告和回答问题两项组成，教师必须向每个学生随机提问，以保证预习质量。实验过程包括实验操作、测量结果和实验讨论，实验操作重点考核学生操作细节的规范性和团队协作水平；测量结果由两个数据综合评定，一是标准工作曲线线性相关系数，二是测定浓度与教师测量结果的吻合程度；实验讨论则根据学生参与的主动性和正确性评分。实验报告从完整性、规范性、正确性、独立性等方面进行评价。考核标准调整后，学生对原子吸收实验的兴趣和热情大幅提高。

3 结语

改革后的原子吸收实验表明，学生在实验教学中的主体作用得到了比较充分的发挥，加深了对理论知识的理解，实验操作的规范性和团队协作的意识都有明显提高。实验教学改革是一项长期的工作，需要教师不断的进行实践。