《儀器分析》教學大綱

《儀器分析》教學大綱、課程基本信息表1課程基本信息課程英文名InstrumentAnalysis課程代碼1F11117課程類別模塊課程課程性質(zhì)必修總學分4理論學分2總學時數(shù)64理論學時32實驗學分2實驗學時32先修課程無機及分析化學、有機化學、無機及分析化學實驗、有機化學實驗開課學院生物與環(huán)境學院開課系部環(huán)境科學系面向?qū)I(yè)環(huán)境工程（木科）開課學期3注：（1）課程類別是指基礎課程/核心課程/模塊課程/素質(zhì)拓展課程；（2）課程性質(zhì)是指必修/限修/選修二、課程目標儀器分析是各學科測定物質(zhì)的組成、結構，從事科學研究及生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制、檢測的重要手段，它綜合運用多種實驗方法和儀器，完成定性、定量、結構和形態(tài)分析的任務,從而解決物質(zhì)體系構成和性質(zhì)的問題，是分析化學學科未來的發(fā)展方向?！秲x器分析》課程不僅要求學生掌握重要分析儀器的原理、結構、使用方法以及在環(huán)境保護等專業(yè)領域中的應用等基本知識，更需要具有根據(jù)需求選擇適宜的研究和測試方法，解決實際問題的能力，以培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識、適應社會發(fā)展需要的高素質(zhì)應用型人才。本課程的知識能力目標如下：.理解“光分析法、色譜分析法和電化學分析法”的原理、技術特點以及在環(huán)境領域中的應用，并了解儀器分析發(fā)展的最新動態(tài)。（支撐畢業(yè)要求2.2,5.2）.歸納"光分析法、色譜分析法和電化學分析法”各分析儀器的結構、各主要部件的基本功能和操作要領。（支撐畢業(yè)要求4.2）.能夠根據(jù)實際樣品信息，選擇儀器分析方法，設計試驗方案，獨立進行精密科學試驗。（支撐畢業(yè)要求4.2,5.2）.使用分析技術正確地獲取實驗數(shù)據(jù)，進而獲得對實驗數(shù)據(jù)進行科學地處理得出有價值信息的能力。（支撐畢業(yè)要求2.2,4.2,5.2）.分析和討論試驗結果、撰寫報告，具備處理復雜問題的綜合能力和高級思維。（支撐畢業(yè)要求224.2,5.2）本課程將融合課程思政內(nèi)容，將德育內(nèi)容融入課程體系，通過課程內(nèi)容與德育相關內(nèi)容融合的設計，使學生對本專業(yè)有了更深層次的了解，社會責任感得到了提升，在學習過程中團隊合作、思維創(chuàng)新以及敬業(yè)、精益、專注的工匠精神得以體現(xiàn)。課程目標支撐的畢業(yè)要求指標點及貢獻度如表2所示：表2課程目標對畢業(yè)要求指標點的貢獻度畢業(yè)要求指標點貢獻度（權重）課程目標合計12345畢業(yè)要求2：問題分析2.2能夠針對實際環(huán)境工程問題中的法規(guī)要求、客戶需求以及技術要求，融合自然科學與專業(yè)知識，通過概念性、驗證性、綜合性和工程模型等實驗手段，識別和判斷復雜環(huán)境工程問題的關鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)。VV70.1畢業(yè)要求4：研究4.2能夠設計和開展專業(yè)基礎實驗，包括前期調(diào)研、制定實驗方案、采集樣品、處理樣品和測試、分析和討論、撰寫報告等。VVVV0.2畢業(yè)要求5：使用現(xiàn)代工文5.2掌握常用的制圖、計算、模擬預測及分析檢測技術，能對復雜環(huán)境工程問題進行分析、模擬和預測。VVVV0.1三、課程教學內(nèi)容教學內(nèi)容和教學方法對課程目標的支撐關系如表3所示：表3教學內(nèi)容和方法與課程目標的對應關系教學內(nèi)容教學方法課程目標12345理論部分1.緒論線上自學、課堂講授、案例分析、課后作業(yè)V2,樣品的采集和預處理線上自學、課堂講授、案例分析、課后作業(yè)、在線測試V3.光學分析方法線上自學、課堂講授、案例分析、小組討論、課后作業(yè)、在線測試VVVVV4.色譜分析方法線上自學、課堂講授、案例分析、小組討論、課后作業(yè)、在線測試VVV5.電化學分析法線上自學、課堂講授、案例分析、小組討論、課后作業(yè)、在線測試VVVVV實驗部分1.原子吸收光譜法測定人發(fā)中金屬元素的含量課前預習、線上虛擬、課堂講解、操作示范、實際操作、課后研討VVVVV2.紫外差值分光光度法測定廢水中微量苯酚課前預習、線上虛擬、課堂講解、操作示范、實際操作、課后研討VVVVV3.紅外吸收光譜法測定苯甲酸的結構課前預習、線上虛擬、課堂講解、操作示范、實際操作、課后研討VVVVV4.氣相色譜分離條件的選擇和色譜柱性能的評價課前預習、線上虛擬、課堂講解、操作示范、實際操作、課后研討VVVV5.高效液相色譜法測定化妝品中的鄰苯二甲酸酯課前預習、線上虛擬、課堂講解、操作示范、實際操作、課后研討VVVV6.氟離子選擇性電極法測定茶葉中氟含量課前預習、課堂講解、操作示范、實際操作、課后研討VVVVV課程教學的詳細內(nèi)容與要求如下：(一)理論教學部分.緒論(1)教學內(nèi)容現(xiàn)代分析技術的內(nèi)容和分類，特點和發(fā)展趨勢，儀器分析方法的主要評價指標；現(xiàn)代分析技術在各個領域中的應用；課程講授內(nèi)容、要求和評價方法等。(2)教學重點現(xiàn)代分析技術的內(nèi)容和分類及在各個領域中的應用，儀器分析方法的主要評價指標。(3)教學難點儀器分析方法的主要評價指標。(4)教學目標了解本課程學習的目的、要求與內(nèi)容。(5)德育要素在學習專業(yè)相關知識的同時培養(yǎng)學生社會責任感，讓學生在理論學習之余樹立起環(huán)境保護的責任意識。通過學習，培養(yǎng)學生具備良好的社會職業(yè)道德，科學理性的態(tài)度，嚴謹規(guī)范的職業(yè)精神，達到踐行教育的初心和使命。.樣品的采集和預處理(1)教學內(nèi)容氣、液、固三類樣品的采集方法和注意事項；樣品中無機成分分析的預處理方法(稀釋法、浸取法、強酸消化法、堿熔法、干灰化法、微波消解法)；樣品中有機成分分析的預處理方法(蒸鐳分離法、有機溶劑萃取法、色譜分離法和固相萃取法等)；復雜樣品分離分析的一般方法。(2)教學重點樣品中無機成分和有機成分分析的預處理方法。（3）教學難點樣品預處理方法的選擇。（4）教學目標掌握樣品采集和預處理的一般方法，了解復雜樣品分離分析的一般方法。（5）德育要素樣品的采集、預處理和分析檢測，是分析化學最常規(guī)的操作步驟，要求操作者認真、細致，操作符合規(guī)范要求。.光學分析法（1）教學內(nèi)容①光學分析方法導論（電磁輻射基本性質(zhì)；光學分析法的分類；光譜法所用的儀器）。②原子發(fā)射光譜法（原子發(fā)射光譜法的基本原理；原子發(fā)射光譜儀簡介；定性、定量分析方法及原子發(fā)射光譜法應用簡介）。③原子吸收光譜法（原子吸收光譜法的特點；原子吸收光譜法的基本原理，包括共振線和分析線，基態(tài)原子與發(fā)射態(tài)原子的分配關系，原子譜線的輪廓，吸收定律等；原子吸收分光光度計結構簡介；原子吸收光譜法中的干擾及其消除辦法；原子吸收光譜法的應用）。④紫外-可見吸收光譜法（紫外-可見吸收光譜法的基本原理，包括價電子類型，電子躍遷類型，有機化合物的吸收光譜與分子結構的關系；輻射吸收的朗伯-比爾定律；紫外-可見分光光度計結構簡介；紫外-可見吸收光譜法的應用）。⑤紅外光譜法（紅外吸收光譜法的基本原理；紅外吸收光譜與分子結構的關系；紅外吸收光譜儀器的結構；紅外吸收光譜法的應用）⑥分子熒光光譜法（分子熒光光譜的基本原理，包括分子熒光的產(chǎn)生，激光光譜與熒光光譜，熒光強度與溶液濃度的關系；熒光分光光度計的結構簡介；熒光分析方法的應用）。⑦光分析方法新進展簡介。（2）教學重點原子發(fā)射光譜法的基本原理、應用及定性、定量分析方法；原子吸收分光光度法的基本原理、應用以及原子吸收分光光度儀的基本結構；紫外可見分光光度法的基本原理、應用以及紫外可見分光光度儀的基本結構；紅外光譜法的基本原理以及紅外光譜譜圖的分析。（3）教學難點原子吸收分光光度法的基本原理（共振線和分析線，基態(tài)原子與激發(fā)態(tài)原子的分配關系,原子譜線的輪廓，吸收定律）；紅外光譜譜圖的分析。（4）教學目標了解光譜分析方法的一般特點;應用原子發(fā)射光譜法分析；掌握原子吸收光譜法的原理、應用及儀器結構；掌握紫外可見分光光譜法的原理、應用及儀器結構。（5）德育要素以“綠水青山就是金山銀山”的理論與實踐價值引出課程的意義；響應“五水共治”號召，設立水質(zhì)分析專題；講述歷史，豐富愛國主義情懷；分析儀器的發(fā)展造就了若干個諾貝爾獎獲得者，是一個極具創(chuàng)新的過程。.色譜分析法（1）教學內(nèi)容①色譜法導論（色譜法分離原理；色譜圖及常用術語；色譜法基本理論，包括塔板理論和速率理論；分離度；色譜定性和定量分析）。②氣相色譜法（氣相色譜儀的結構及其分析過程，包載氣系統(tǒng)，進樣系統(tǒng)，分離系統(tǒng),控溫系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)；氣相色譜儀的固定相；氣相色譜儀操作條件的選擇，包括色譜柱，溫度及載氣流速的選擇；氣相色譜法的應用）。③高效液相色譜法（高效液相色譜法概述；高效液相色譜儀的結構，包括輸液系統(tǒng)，進樣裝置，色譜柱，記錄檢測系統(tǒng)等；幾種重要的高效液相色譜分析方法及其應用，包括液固色譜，液液色譜，化學鍵合相色譜，離子交換色譜，空間排阻色譜等；高效液相色譜操作條件的選擇）。④色質(zhì)聯(lián)用技術（質(zhì)譜分析法的基本原理；質(zhì)譜儀；質(zhì)譜及其離子峰的類型；質(zhì)譜法的應用；氣質(zhì)聯(lián)用分析法以及液質(zhì)聯(lián)用色譜法的介紹）。（2）教學重點色譜法的分離原理、色譜圖及常用術語，色譜法基本原理、色譜法定性及定量分析方法;氣相色譜儀的基本結構、分析過程及應用；液相色譜儀的基本結構、分析過程及應用；幾種重要的高效液相色譜分析方法及其應用。（3）教學難點色譜法的分離原理、色譜法基本原理、色譜法定性及定量分析方法。（4）教學目標掌握色譜法的分離原理、色譜圖及常用術語、色譜法基本原理、色譜法定性及定量分析方法；掌握氣相色譜儀的基本結構、分析過程及應用；掌握液相色譜儀的基本結構、分析過程及應用。（5）德育要素在色譜分析法教學中設置有關環(huán)境中持久性有機污染物（POPs）的成分分析教學內(nèi)容,將多種儀器分析方法融會貫通，將社會事件融入教學，強化學生誠實守信的品德素養(yǎng)，德才兼?zhèn)洌┱共湃A，弘揚向上的人生觀、世界觀。.電化學分析法(1)教學內(nèi)容①電化學分析法導論(電化學分析法的特點；化學電池；相間電位；電池電動勢和電極電位；電極的極化和超電位；經(jīng)典電極)。②電導分析法(電導分析法的基本原理；直接測量溶液電導的方法和儀器；電導滴定法及其應用；直接電導法及其應用)。③電位分析法(電位分析法基本原理；離子選擇性電極與膜電位；直接電位分析方法、儀器和應用；電位滴定法及其應用)。④電分析化學新進展簡介。(2)教學重點電導法的原理及應用；pH、F等離子選擇性電極法的原理、應用以及離子選擇性的結構。(3)教學難點電導法的原理；離子選擇性電極法的原理。(4)教學目標了解電導分析法的原理、應用及電導儀的使用方法；掌握離子選擇性電極的原理、應用及使用方法；離子選擇性電極的結構。(二)實驗部分實驗一原子吸收光譜法測定人發(fā)中金屬元素的含量(1)實驗類別：專業(yè)基礎(2)實驗目的：掌握原子吸收分光光度法的基本原理以及原子吸收分光光度計的使用方法,學習發(fā)樣的濕式消化方法，掌握發(fā)樣中鋅、鉛含量的測定方法。(3)實驗主要內(nèi)容：原子吸收光譜法的虛擬實驗；原子吸收光譜儀器結構和使用方法簡介;人發(fā)樣品的預處理；鋅、鉛標準系列溶液的配制及測定；人發(fā)中鋅、鉛含量的測定。(4)實驗類型：綜合(5)實驗要求：必修(6)主要儀器：原子吸收分光光度計，鋅、鉛空心陰極燈實驗二紫外差值分光光度法測定廢水中微量苯酚(1)實驗類別：專業(yè)基礎(2)實驗目的：學習紫外差值分光光度法測定苯酚的基本原理；掌握紫外差值分光光度法測定廢水中微量苯酚的分析方法。(3)實驗主要內(nèi)容：紫外吸收光譜測定苯酚含量的虛擬實驗；苯酚的標準系列溶液配制；苯酚的差值吸收光譜繪制；苯酚兩種溶液光譜差值測定；未知樣品中苯酚含量測定。(4)實驗類型：綜合(5)實驗要求：必修(6)主要儀器：紫外分光光度計，石英比色皿，容量瓶實驗三紅外吸收光譜法測定苯甲酸的結構(1)實驗類別：專業(yè)基礎(2)實驗目的：學習澳化鉀壓片法制備固體樣品的紅外光譜技術；掌握采用紅外光譜進行化合物的定性分析；掌握紅外光譜儀的工作原理和儀器基本操作。(3)實驗主要內(nèi)容：紅外吸收光譜法測定苯甲酸的虛擬實驗；紅外光譜儀器準備；樣品的制備；紅外光譜圖的測定以及譜圖解析。(4)實驗類型：綜合(5)實驗要求：必修(6)主要儀器：傅立葉變換紅外光譜儀，紅外干燥燈，烘箱，手壓式壓片機和壓片模具，瑪瑙研缽、鑲子、試樣勺。實驗四氣相色譜分離條件的選擇和色譜柱性能的評價(1)實驗類別：專業(yè)基礎(2)實驗目的：學習色譜基本操作技術；體會氣相色譜實驗條件與分離效果的影響；掌握色譜柱性能評價指標的測定及計算方法；學習面積歸一化的定量方法。(3)實驗主要內(nèi)容：氣相色譜儀器結構和操作方法介紹，氣相色譜法虛擬實驗，樣品的預處理，GC分析條件的選擇。(4)實驗類型：驗證(5)實驗要求：必修(6)主要儀器：氣相色譜儀，DB-5MS低流失毛細管柱(3O.OmxO.25mmx0.25|im),自動或手動進樣器。實驗五高效液相色譜法測定化妝品中的鄰苯二甲酸酯(1)實驗類別：專業(yè)基礎(2)實驗目的：學習化妝品中鄰苯二甲酸酯類的提取方法；了解高效液相色譜法的工作原理及應用，學會高效液相色譜儀的使用方法；學習外標定量分析方法。(3)實驗主要內(nèi)容：高效液相色譜儀的結構、性能和原理介紹；高效液相色譜儀操作方法演示和虛擬實驗；化妝品中的鄰苯二甲酸酯的提??；在液相色譜最佳條件下，取一定量的提取液注入色譜柱，測定鄰苯二甲酸酯含量。(4)實驗類型：綜合設計型(5)實驗要求：必修(6)主要儀器：液相色譜儀，紫外檢測器，超聲波清洗器實驗六氟離子選擇性電極法測定茶葉中氟含量(1)實驗類別：專業(yè)基礎(2)實驗目的：了解茶葉的預處理方法，理解氟離子選擇性電極的結構、原理和使用注意事項，掌握氟離子選擇性電極測定微量氟的方法。(3)實驗主要內(nèi)容：離子選擇性電極和電位計使用方法簡介；儀器準備和電極的清洗；茶葉樣品的預處理；氟工作溶液的配制和測定；茶葉樣品中氟含量的測定(4)實驗類型：綜合(5)實驗要求：必修(6)主要儀器：離子計，氟離子選擇性電極，飽和甘汞電極實驗部分德育要素：儀器分析實驗操作要求高，很多實驗因濃度、溫度等外界條件的改變而帶來現(xiàn)象、結論的改變；有些實驗因為操作不同而有不同現(xiàn)象；還有一些實驗需反復操作才能成功，這一切都要求學生必須有一個科學、嚴謹?shù)膶W習態(tài)度，以及實驗中的團隊配合。培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和精益求精的學習作風，嚴謹、求實、準確的態(tài)度是從事科學的工作者所必備的品德。在實驗課中，以突出培育求真務實、實踐創(chuàng)新、精益求精的“工匠精神”為主線，將社會主義核心價值觀中的“愛國、敬業(yè)、誠信、友善”貫穿于整個教學實踐，培養(yǎng)學生踏實嚴謹、耐心專注、吃苦耐勞、追求卓越等優(yōu)秀品質(zhì)。Ui采用“課堂精講、小組討論、虛擬仿真和實際操作”四位一體的立體化教學方法，教師健全Moodie平臺和中國大學MOOC的學習資源、互動交流和成果提交等板塊，以“問題為線”通過課堂啟發(fā)式、互動式的精講、學生課外自主和研討學習建立“學生主動、教師引導、實時反饋、有的放矢”的高效立體化學習模式，有效解決知識點相關問題。實驗教學做到“科學嚴謹”、“虛實結合”?；A技能實驗突出“全程參與，規(guī)范標準”,綜合和研究性實驗則圍繞“自主、合作、研究”的方式開展，以真實實驗為依托，以虛擬實驗為輔助，在“虛擬一真實”交替的實驗環(huán)境中，使學生真正將理