仪器分析教学新探索

摘要：针对传统教学模式中仪器分析理论教学与实验教学分离、学生理论学习与实验能力培养不能有机结合的问题，提出理论与实验一体化教学。通过改革仪器分析理论授课方式―改革实验教学模式―让学生参与科研项目―设置开放性实验项目的“四步”教学新模式，实现仪器分析理论教学与实验教学环节、学生理论学习与能力培养、教师教学与科研一体化。同时，提高仪器分析授课教师的教学和科研能力，使授课教师向既具备丰富的理论和实验教学经验，又具备较强科研能力的“双师型”教师转变。

关键词：仪器分析；理论教学；实验教学；一体化

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）36-0143-02

仪器分析是一种以物质的物理和物理化学性质为基础建立起来的分析方法。在测定过程中，常常需要使用比较复杂的仪器。随着分析技术和电子学的发展，使分析化学从以化学分析为主的经典分析化学转变成以仪器分析为主的现代分析化学。仪器分析在制药、食品分析、环境监测以及生命科学等领域有广泛的应用，因此也被越来越多的高等院校相关专业列为专业必修课程[1]。仪器分析是一门涉及化学、物理、数学和电子学等多个学科领域的课程，所学知识点多、内容抽象，学生较难理解和掌握，导致本课程在教学上一直是一个难点。此外，仪器分析是一门应用性和实践性很强的学科，要求学生在掌握相关理论知识的基础上，与具体的分析案例结合起来，知道为什么学，学了怎么用。

传统的教学模式造成理论教学与实验教学分离、脱节，在时间和空间上不能有机结合[2]。在师资上，理论教师与实验教师是分开的，课程衔接性差。此外，传统的教学模式使得学生的积极性、主动性不高[3]。因而，如何将理论与实践教学有机结合起来，实现理论教学与实践教学一体化是关键。为实现本科仪器分析理论与实验教学一体化，提出了采用“四步”教学改革的新模式，初步实现本科理论教学与实践教学环节、学生理论学习与能力培养、教师教学与科研一体化。

第一步：改革仪器分析理论知识的授课方式

与传统意义上理论授课方式不同的是，要求教师不断更新自身的知识体系，在进行仪器分析授课过程中，要把最新的学科前沿动态和最新的分析仪器产品等有机融合进去。此外，尽可能把自己的科研与理论实验教学联系起来。徐首芳等提出，在授课时，可以以美国《分析化学》（Analytical Chemistry）、《美国化学会杂志》（Journal of the American Chemical Society）、《色谱A》（Journal of chromatography A）等分析化学领域的高层次期刊中出现的相应论文作为辅助材料，给学生介绍新型的仪器和分析方法，让学生了解这些仪器在科研中的应用，了解分析方法的发展现状和发展趋势[4]。由于仪器分析课程所涉及的仪器种类教多，根据专业需求，对内容进行精选，使学生掌握该专业的常用仪器。比如说，对于环境工程专业，常用的仪器有紫外可见分光光度计、原子吸收光谱仪、气相色谱仪、离子色谱仪、pH计等，在讲授这些相关章节的内容时要加以重点讲解。而核磁共振仪等对环境专业的学生来说是不常用的仪器，可以让学生简单了解。在授课方式上，主张多种教学方式相结合，如启发式、讨论式和参与式等的有机结合。例如在学习“气相色谱法”一章时，先抛出问题，怎样采用气相色谱测定空气中的苯系物。通过本章的学习，让学生查找资料，分组自行设计实验方案，然后进行讨论。只有让学生积极、主动地参与到教学中去，调动学生的积极性、主动性，师生之间充分交流、相互切磋，才能共同推进仪器分析课程的教学。

第二步：改革实验教学模式

传统的实验教学模式往往是实验教师与理论教师分开，理论教师不参与实验，而实验课往往作为理论课的补充，重视不够，对实验教师的要求也相应比较低，教师水平参差不齐。实验课程的设置与理论课程也常常不能很好的衔接，有时理论课还没上到实验所需要的理论知识那一步，实验已开设，导致学生对仪器分析原理都不清楚，做实验基本是依葫芦画瓢，没有思考和收获；而有时理论知识已讲解太久，实验才开始做，导致学生对理论知识已忘，实验也得不到很好的效果。为了避免以上问题的出现，急需改革实验教学模式[5]。首先要提高教师的素质，使授课教师既具有完成理论教学的能力，又具备完成实验教学的能力，同时又有较强的科研能力，使教师向具备较强教学能力和科研能力的“双师型”教师转变，这样才能使理论和实验得到很好的衔接。具体做法可以是理论教师参与到实验教学中来，而实验教师也要提高自己的理论水平，了解前沿知识。其次，将理论教学与实验教学融为一体，即理论与实验同步进行。比如说，在讲解紫外可见分光光度计时，可以先让学生来实验室参观一下仪器，教师同时做演示实验，让学生先有感性的认识，然后再进行原理、分析方法等的讲解，最后在学习完理论知识后再做验证性或开放性实验，使学生进一步巩固所学的理论知识。此外，要让学生早进实验室，使学生更早、更充分地利用实验室。为此，要重视实验室硬件和软件两方面的建设。在硬件方面，争取经费，尽量多购买学生实验常用的大型仪器，以便学生都有机会动手操作；此外，还需购买一些新型仪器，及时掌握仪器的发展动态。同时，要不断更新实验室的硬件设施以及改善实验条件。在软件方面，可通过参加相关会议、派相关成员到国家重点实验室等学习交流，吸取他人经验，提高实验教学水平，拓宽实验教学的覆盖面，优化实验教学的师资队伍和教学评估体系。

第三步：课题、科研项目的参与

在这一教学环节，为了使学生能更早的知道怎样应用所学理论知识和解决实际问题，可让学生更早加入到专业教师的科研课题和团队中来，及时将理论知识与实际问题联系起来[6]。仪器分析是一门实践性非常强的学科，简单的一、两次实验无法让学生完全掌握仪器的应用、操作和仪器故障的处理等，让学生加入含有仪器分析实验的科研课题，可以加深学生对仪器的了解，更好地应用仪器去解决相关问题，对后续的毕业设计和以后的工作科研大有益处。

第四步：开放性实验项目的设置

设置开放性实验项目是以后实验教学的一个趋势，它有利于培养学生的自主能力、创新能力以及合作精神。开放性实验由学生自选题目，自行设计实验方案，与教师讨论之后，进实验室自主操作。在前面三步的基础上，学生已基本掌握了仪器的原理、操作及应用，学生完全有能力自主设计课题，自主实验。目前，针对本实验室的情况，已开放了四个实验项目，并把开放性实验作为选修项课程，给有兴趣的学生提供条件去自主实验。开放性实验项目的设置，明显提高了学生实验的兴趣，师生之间互动增多，培养了学生独立思考、自主实验的能力。

基于以上所述，仪器分析理论与实践教学“一体化”可通过“四步”教学新模式来实现。“四步”教学新模式的开展可将仪器分析实践教学与理论教学有机结合起来，使学生自觉将所学理论和实践紧密结合，同时还培养了学生的动手能力和创新意识。该教学新模式对教师素质提出了更高的要求，教师需把教学和科研工作结合起来，努力提高自身教学和科研能力。

参考文献：

[1]王霆，张锋，等.基于不同专业背景的仪器分析教学改革初探[J].化学教育，2014，（2）：41-43.

[2]谷春秀，周考问，李亚秋，等.以实践教学为突破口深化仪器分析课程改革[J].实验技术与管理，2012，（29）：269-272.

[3]刘廷凤，杨凤，李红艺，等.环境工程专业仪器分析课程教学存在的问题及改革措施[J].高等教育研究，2009，（26）：69.

[4]徐守芳，陆宏志.以科研促教学：新型分析方法在仪器分析教学中的体现[J].化学教育，2014，（2）：8-10.

[5]张信凤，苏庆平，孙永华，等.仪器分析实验课程改革探索[J].广州化工，2011，39（11）：173-174.

[6]陈怀b，王升富，叶勇，等.科研课题融入仪器分析实验的探索与实践[J].化工高等教育，2013，134（6）：55-57.