從實際問題出發(fā)的儀器分析實驗教學(xué)改革.doc

1、從實際問題出發(fā)的儀器分析實驗教學(xué)改革摘要：針對儀器分析實驗教學(xué)的一些現(xiàn)狀，結(jié)合國內(nèi)外同 行對儀器分析實驗教學(xué)改革取得的進(jìn)展，提出從實際問題出發(fā)的 儀器分析實驗教學(xué)改革的初步探索，旨在提高儀器分析實驗教學(xué) 質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決實際問題的能力。關(guān)鍵詞：儀器分析實驗；教學(xué)改革；實際問題中圖分類號：G642.0文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號:1674-9324(2018)25-0111-02儀器分析實驗是分析化學(xué)的重要組成部分，它是以物質(zhì)的物 理和化學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)，利用較為特殊的儀器，對物質(zhì)進(jìn)行定性、 定量以及形態(tài)分析的一種實驗方法1。儀器分析技術(shù)在解決實際 問題方面發(fā)揮著重要作用，成為社會發(fā)展最為依賴

2、的科學(xué)么一。 為了與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展相適應(yīng)，高校教師對儀器分析人才的培養(yǎng) 要著重培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。一、普通高校儀器分析實驗教學(xué)現(xiàn)狀分析1.儀器分析實驗是一門實踐性很強(qiáng)的課程，是分析化學(xué)重要 的教學(xué)環(huán)節(jié)之一。然而，與理論教學(xué)相比，許多普通高校儀器分 析實驗課程安排的學(xué)時較少，學(xué)生通過上實驗課進(jìn)行親身實踐， 解決問題的機(jī)會不多。2.實驗室儀器設(shè)備種類不全，數(shù)量不足，部分損壞的儀器得 不到及時修理，導(dǎo)致許多理論課上涉及的實驗項目無法開設(shè)實驗 教學(xué)，使得學(xué)生對儀器分析知識的學(xué)習(xí)不夠直觀深入，甚至無法 理解。3.由于受到以上兩點，即n時和儀器數(shù)量的限制，加之學(xué)生 人數(shù)較多，很多儀器分析實驗項目都

3、是采取多人一組的形式進(jìn)行 教授，但是卻無法保證每個學(xué)生都有機(jī)會操作儀器。一些學(xué)習(xí)興 趣不高的學(xué)生在整個過程屮采取觀望的態(tài)度，導(dǎo)致對該實驗項目 的學(xué)習(xí)不完整，印象不深刻，甚至有學(xué)生在做完實驗后，還不知 道如何使用儀器，更不知道如何利用該技術(shù)解決實際問題。二、儀器分析實驗教學(xué)改革取得的進(jìn)展1.教學(xué)方法的改革。為了充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，儀器 分析實驗課在教學(xué)方法上不斷做出改革。實驗教學(xué)不再是單調(diào)乏 味的講授法，而是多種方法有機(jī)結(jié)合。比如，討論法，教師對主 要內(nèi)容進(jìn)行講解后，讓學(xué)生通過討論，自行設(shè)計實驗流程。實驗 過程中遇到問題，也是鼓勵學(xué)生通過討論，集思廣益，想辦法去 解決，這樣便可以充分激發(fā)學(xué)

4、生主動學(xué)習(xí)和思考的潛能；競爭法, 將學(xué)生分成若干小組，每個小組自行安排實驗分工，互相競爭完 成相應(yīng)的實驗項目，教師對實驗過程和結(jié)果進(jìn)行監(jiān)督和檢查，這 樣不但可以培養(yǎng)學(xué)生的合作能力，而且能夠增強(qiáng)集體榮譽(yù)感；獎 勵法，每個學(xué)生按照實驗操作步驟獲得相應(yīng)的得分獎勵，就像理 論考試題的采分點，為了得到最終的結(jié)果，可能有不同的實驗路 線，教師酌情給分，并將實驗操作得分，作為儀器分析實驗課最 終成績的獎勵分，這種方法能夠引起學(xué)生對實驗細(xì)節(jié)的重視，養(yǎng) 成良好的實驗習(xí)慣。2.教學(xué)手段的改革。21世紀(jì)是信息、網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展的時代， 為了適應(yīng)時代的需求，充分汲取社會發(fā)展的最新成果，許多普通 高校將多媒體教學(xué)手段引入儀

5、器分析實驗課堂，利用生動的視頻 畫面展示儀器的組成、構(gòu)造、原理等內(nèi)容。有聲的畫面比書本上 的文字更能吸引學(xué)生的注意力，有利于學(xué)生對儀器基本信息進(jìn)行 直觀的了解，為自己動手進(jìn)行實驗操作做好預(yù)習(xí)。此外，隨著科 學(xué)技術(shù)的發(fā)展，儀器設(shè)備的更新速度很快，學(xué)生實驗室的儀器很 難做到與時俱進(jìn)。為了保證學(xué)生可以接觸到先進(jìn)的儀器和技術(shù)， 某些儀器分析實驗可以到學(xué)校附近的質(zhì)檢部門或者研究機(jī)構(gòu)進(jìn) 行現(xiàn)場教學(xué)。通過參觀學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生充分理解分析化學(xué)是什 么，認(rèn)識到儀器分析實驗的重要性，為以后利用所學(xué)知識解決實 際問題打下基礎(chǔ)。3.教學(xué)理念的改革2。許多儀器分析實驗項目是學(xué)生畢業(yè)選題青睞的對象，所以，在上課的過程中，

6、引入科學(xué)研究的理念非 常重要。許多教師將自己的科研成果融入課堂教學(xué)，向?qū)W生介紹 如何設(shè)計科學(xué)實驗，指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實驗項目查閱相關(guān)文獻(xiàn)，有興 趣的學(xué)生可以加入到教師的科研小組，熟悉各種儀器的使用，學(xué) 習(xí)數(shù)據(jù)的處理方法，學(xué)會對實驗結(jié)果進(jìn)行分析和總結(jié)，為以后書 寫畢業(yè)做好準(zhǔn)備。三、從實際問題出發(fā)的儀器分析實驗教學(xué)改革初探由問題引發(fā)的教學(xué)并不是一個新概念，早在20世紀(jì)60年代 中期，堪薩斯大學(xué)的Herbert Laitinen教授就提出以問題解決為基 礎(chǔ)的分析化學(xué)本科課程的開發(fā)，在成為分析化學(xué)(Analytical Chemistry)雜志的編輯后，他寫道：“分析樣本并不是分析化學(xué) 的真正目的，分析的真

7、正目的是解決問題。比利時根特大學(xué)Timmers等人認(rèn)為，分析化學(xué)教師應(yīng)該扮演教練的角色，訓(xùn)練學(xué) 生養(yǎng)成獨立解決各種問題的能力4-5o然而，許多畢業(yè)生在走向 分析化學(xué)相關(guān)的工作崗位之后，不能適應(yīng)產(chǎn)業(yè)要求，缺乏解決實 際問題的能力。由此可見，高校分析化學(xué)課程要高度重視理論與 實際相結(jié)合，儀器分析實驗教學(xué)改革勢在必行。1.在儀器分析實驗課程中引入社會項目。在本科教學(xué)中引入 與實際生產(chǎn)生活相關(guān)的社會項目，有助于學(xué)生將理論或者實驗課 屮學(xué)習(xí)到的內(nèi)容用于解決實際問題。加利福尼亞大學(xué)對本科化學(xué) 專業(yè)學(xué)生開設(shè)的儀器分析實驗包括用紅外光譜對生物柴油進(jìn)行 定量研究。生物柴油作為一種可再生燃料來源，可以減少溫室氣

8、體和微粒排放，可以在美國生產(chǎn)，備受社會關(guān)注。該實驗通過教 師指導(dǎo)學(xué)生制備生物柴油并使用FTIR定量監(jiān)測反應(yīng)和確定混合 物，使得學(xué)生能夠充分了解這些可用于汽車發(fā)動機(jī)油的生物柴油 的生產(chǎn)過程。這種與社會生產(chǎn)息息相關(guān)的實驗一直做下去，其教 學(xué)效果是非常好的。2.在儀器分析實驗課程中引入實際案例。近年來，藥品安全 突發(fā)事件時有發(fā)生。與常規(guī)檢測不同，應(yīng)急檢驗的樣品一般都含 成分不明物質(zhì)，這將考驗實驗技術(shù)人員解決實際問題的能力。在 儀器分析實驗教學(xué)屮，以服用藥物過量致人死亡的案件為例，設(shè) 計一個典型的高效液相色譜(HPLC)實驗，可以引起學(xué)生的興 趣。學(xué)生利用HPLC對模擬死亡案件的胃液進(jìn)行分析判斷，查找

9、 死因。讓學(xué)生做HPLC實驗，確定涉及藥物的含量，并自己上網(wǎng) 查找這些藥物的允許量和致死量。這樣的內(nèi)容其實與儀器分析實 驗課上所做的HPLC實驗是一樣的，但是這樣以實際案例為背景 設(shè)計實驗，學(xué)生更愿意去做。在該HPLC實驗中，學(xué)生們分工合 作，分別進(jìn)行試樣準(zhǔn)備、儀器操作、查找資料、結(jié)果分析等步驟, 可以培養(yǎng)團(tuán)隊協(xié)作能力。這樣的案例型儀器分析實驗課程改革值 得提倡。由此可見，通過將實際問題引入到儀器分析實驗教學(xué)當(dāng) 屮，可以使枯燥的樣品分析變得充滿啟發(fā)性，富有趣味性。學(xué)生 在很大程度上參與整個過程，學(xué)會如何定義問題，討論如何處理 問題。我們給學(xué)生盡可能大的想象空間，即使在某些情況下，他 們選擇的方法可能不完全按照預(yù)想的那樣發(fā)揮作用。培養(yǎng)學(xué)生積 極的實驗態(tài)度，獲得解決實際問題的能力，便是這門課程最重要 的貢獻(xiàn)。四、結(jié)論以上結(jié)合國內(nèi)外同行在儀器分析實驗教學(xué)中的一些動向，討 論以實際問題為基礎(chǔ)的儀器分析實驗教學(xué)改革問題。提出在儀器 分析實驗教學(xué)屮，引入社會項目和實際案例