《现代仪器分析》课程教学改革的探索与实践

摘 要： 随着电子计算机的发明和发展，现代仪器分析进入了以计算机应用为主要标志的仪器分析化学信息时代。《现代仪器分析》课程的教学伴随科技的进步经历着一步步的变革，从传统教学方式过渡到多媒体技术现代化教学方式，克服了传统教学不够直观、枯燥的缺点。而今，随着网络的普及渗透，海量的信息进入我们的视野，及时增加仪器分析课程教学容量和信息量，进行课程教学方式的改革创新是时代的必然。

关键词： 仪器分析 计算机 多媒体技术 网络技术

20世纪最重要的科技进步是电子计算机的发明和发展。计算机技术的发展渗透到了社会各个领域。从文字处理到图形设计，从存储数据到各类专业软件的开发应用，计算机极大地方便了我们的工作和学习，所以，20世纪出现的计算机技术是近代科技进步的耀眼一页。现代仪器分析吸收了当代科学技术的最新成就，进入了以计算机应用为主要标志的仪器分析化学信息时代［１］。21世纪是信息科学的时代，互联网络将世界联结为一体，通过互联网我们可以获得世界各地的最新科技、人文信息。《现代仪器分析》课程是一门实践性、技术性很强的综合性课程，与计算机技术及网络技术的结合使之发生了巨大变革，从而在食品检测、生命科学、环境保护、生物资源利用、农副产品检验等领域获得越来越广泛的应用。近几年来，仪器分析手段不断更新，仪器性能持续提高，仪器的推陈出新等信息伴随网络为人们熟悉。因此，在教学中利用多媒体技术，激发学生的积极性，加深对内容的理解，进一步熟悉多种仪器的基本结构原理、分析方法的多样性、仪器类型的推陈出新，对拓宽学生视野，提高科学素质和科技创新能力非常有效。

一、《现代仪器分析》课程传统教学方式中存在的问题

《现代仪器分析》课程是大多数农、林、水高校及许多综合性大学，如清华大学、北京大学、浙江大学等学校资源、环境、食品等专业的必修课程。这一课程的特点是实践性和技术性很强，涉及到许多光学、电学、量子力学、物理化学、高等数学、化学等基础学科的知识，伴随着大量物理现象，物质微观作用等内容，综合性也很强［２］。

在多媒体技术大量应用于教育领域之前，《现代仪器分析》的教学方式是教师严格按照教学大纲要求和教材内容，在封闭式课堂里进行理论课的教学，讲述仪器结构、工作原理、仪器方法适用的范围、样品预处理方法、进行操作时需要注意的问题等，黑板板书文字及相关公式的推导计算，布置作业，学生抄写知识点，完成作业，复习背诵应对考试。这种教学方式的缺陷在于知识的传输是被动式的，对一些原理方法只能靠抽象的想象来理解，如色谱柱中物质分离的原理、全谱直读等离子体发射光谱仪工作原理、交流电弧放电原理等。大多复杂内容没有办法在黑板上用手绘出，枯燥地讲述、凭空地想象扼杀了学生学习的积极性。在实践课程中，为了能让学生更好地理解仪器分析的基本原理和仪器结构，以及培养学生的仪器操作能力，学校需要提供大量这类精密仪器，如气相色谱仪、液相色谱仪、原子吸收分光光度计、质谱仪等，这是绝大多数院校办不到的，所以有限数量的仪器不能满足所有学生亲自动手的要求。另外，这类仪器价格一般较高，使用需要配套设施和专业的管理人员在使用前进行调校和设定操作条件，比如，高效液相色谱仪在使用前要有专业的管理人员进行色谱柱的清洁，根据方法需要在相应软件中设定流动相比例、流速、温度等，学生要做的只是用进样器进样，大多数学生连进样的机会都没有，只能远观老师演示，直接影响了教学的效果。

二、多媒体技术和网络资源在《现代仪器分析》课程教学中的作用

在教育领域，多媒体信息技术在教学过程中获得了普遍应用，信息技术与学科课程的整合，实现了教学内容的形象化、多样化和视觉化。在《现代仪器分析》课程中，将分子的振动方式、单活塞往复泵的结构和工作原理、电喷雾电离原理、全谱直读等离子体发射光谱仪工作原理、交流电弧放电原理等内容制作成Flas，直观展示在学生面前；利用计算机模拟仪器分析试验，可以节省试剂，避免环境污染；利用计算机进行数据处理等内容做成多媒体课件，通过穿插播放讲解，具有很强的视觉和听觉冲击效果，颠覆了传统教学刻板抽象模式，激发学生的学习兴趣，克服了不能亲手操作的遗憾。

制作多媒体课件前教师需要针对开设这门课程专业的特点对教学内容进行精心选择，比如，我院食品科学与工程专业领域中进行食品营养物质及有害物质检测方面，用到电化学分析方法很少，所以，在教学内容中删除这一部分；确定教学内容之后，要结合学科特点恰当利用多媒体的图、文、声特性［３］，将要讲述的每一章仪器分析方法的重点做成Powerpoint电子幻灯片及三维动画，把需要的其他视频材料储存到相应目录下，随时调用播放，这样可以极大地降低教师的工作强度，把精力用于讲解学习思路和学习方法，有助于培养能力型高素质的人才。

网络技术是计算机技术发展过程中的一个里程碑。网络技术将分立的计算机终端联系起来，实现了信息资源共享，相关网站的建立为及时传递最新的仪器研发动向信息提供了平台，为科研教学工作者之间交流分析方法提供了极大的方便，使在线分析成为了现实。例如，2006年，陆辉山在论文中构建了水果的近红外在线检测系统，并开发了在线检测的软件系统。近红外光谱仪为微型光纤光谱仪，CCD检测器，2048个像素，波长范围为345―1100nm，信噪比为250∶1，光源为卤钨灯，环形布置。他们利用此系统对砂糖橘等水果的糖度和酸度进行了初步的在线检测研究。由于我国经济飞速发展，只有这种方便、快捷、准确、大批量分析产品的方法才能适应现代分析要求，降低各级监测、检测机构的工作强度，提高工作效率。相应的，将网络资源渗透到平时的教学中，可以使大学生潜移默化地接受仪器分析的新理论、新方法，了解国内外相关新仪器，等等。渗透的方式包括：首先，在第一次理论课程中即给学生介绍这样一些相关网站的网址，例如，bbs.省略/、www.省略/、www.省略/等都是与课程学习相关的非常好的网站，建议大家在今后的学习工作中经常浏览关注。然后，在讲述到具体的分析方法时，例如，发射光谱分析从早期的以火焰或者电弧火花等为激发源的仪器到现在以ICP等为激发源的仪器，虽然这些仪器的工作原理类似，都是通过某种手段使基态原子激发成为激发态，然后激发态原子回到基态时产生特征发射光谱，从而实现元素的定性、定量分析，但是，实验室里这类仪器外观不尽相同，型号多种多样，既有古老的仍然在使用的，或者报废的，又有最新投入使用的。所以，要使学生迅速掌握一个初看陌生的仪器，除了原理学习扎实，还需要掌握这类仪器的类型、特点、了解相关型号等，这时，网络资源就发挥了异乎寻常的作用，在网络论坛里，关于各类各种型号仪器的图片比比皆是，关于仪器使用过程中涉及到的具体技术问题讨论非常多，关于仪器的常见故障的出现和避免，以及排除方法等都有具体技术人员的参与讨论，还有大量厂家的最新仪器信息，都极大地丰富了我们的知识库，开拓了视野，从中既得到了点的知识，又得到了面的知识，点面结合，从而可以更好地掌握这门课程。所以，网络资源作为课程教学的辅助资源，随着网络技术的日益发展，其在教学中将具有越来越重要的地位，网络课堂将进一步深化多媒体技术在教育领域中的应用。

参考文献：

［1］刘约权主编.现代仪器分析［M］.北京：高等教育出版社，2001.4，（第二版）.

［2］吴缨.仪器分析课程多媒体教学的实践与探索［J］.合肥学院学报，2006，16，（1）：84-85.

［3］何克抗.多媒体课件及网络课程在教学中的运用［J］.中国大学教学，2007，（5）：74-81.

［4］孙通，徐惠荣，应义斌.近红外光谱分析技术在农产品/食品品质在线无损检测中的应用研究进展［J］.光谱学与光谱分析，2009，29，（1）：122-126.