儀器分析實驗教學(xué)探討
論文關(guān)鍵詞：儀器分析實驗 教學(xué)
論文摘要：本文結(jié)合儀器分析教學(xué)實踐，針對教學(xué)中的具體問題，對儀器分析實驗教學(xué)進(jìn)行了多方位的探討，提出了相應(yīng)的改革措施，以求培養(yǎng)社會需要的創(chuàng)新人才。
儀器分析實驗是分析化學(xué)課程中必不可少的一部分，是化學(xué)實驗的重要組成，是對學(xué)生進(jìn)行基本技能訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)。通過儀器分析實驗的教學(xué)，不僅可以對學(xué)生的基礎(chǔ)理論知識加以檢驗、鞏固和提高，做到理論聯(lián)系實際，提高學(xué)生創(chuàng)造能力，同時也可以使學(xué)生掌握實驗的基本原理、方法、操作技能，提高他們分析、解決問題的能力，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。在實驗過程中，學(xué)生可以充分發(fā)揮分析問題和解決問題的能力，掌握先進(jìn)的分析測試方法和大型精密儀器的使用，為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。
儀器分析是采用比較復(fù)雜或特殊的儀器、通過測量某些物質(zhì)的物化性質(zhì)的參數(shù)和變化來確定物質(zhì)的化學(xué)組成、成分含量及化學(xué)結(jié)構(gòu)等信息的一門學(xué)科。因其簡便、快速、靈敏、準(zhǔn)確、易實現(xiàn)自動化等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于新材料、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、醫(yī)藥、食品科學(xué)等領(lǐng)域。由于其應(yīng)用的廣泛性和先進(jìn)性，我國絕大多數(shù)高校都將其作為基礎(chǔ)課向相關(guān)專業(yè)開設(shè)。青島農(nóng)業(yè)大學(xué)將其作為化學(xué)、材料化學(xué)、食品質(zhì)量與安全、生物工程、環(huán)境科學(xué)、水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境等專業(yè)的必修課或選修課。如何在較短的時間內(nèi)，使學(xué)生了解各種儀器的結(jié)構(gòu)，熟悉各種儀器的使用方法，掌握各種儀器的原理，充分理解課堂上的理論知識，是儀器分析實驗教學(xué)的重點。本文就儀器分析實驗課教學(xué)進(jìn)行了探討。
1.培養(yǎng)學(xué)生將理論知識應(yīng)用于實踐。在實驗教學(xué)中，采取講解——提問——講解的教學(xué)方法。即在實驗開始前的講解過程中，就學(xué)生學(xué)習(xí)過的理論知識提問，讓他們把問題“帶”到實驗中，認(rèn)真對待實驗，爭取運用學(xué)習(xí)過的理論知識，然后通過實驗，自己解決問題。對于學(xué)生無法解決的問題，教師再逐一加以解答。這樣，在實驗過程中，學(xué)生就有了一個認(rèn)識——實踐——再認(rèn)識的過程，從而實現(xiàn)認(rèn)識的飛躍。
2.實驗和規(guī)范基本操作同步進(jìn)行。儀器分析實驗中使用的基本上是大型精密儀器，自動化程度較高。儀器運行過程中，學(xué)生往往感到無事可做。因此，針對學(xué)生在實驗室里操作技巧較薄弱這一情況，完全有必要在某些實驗中，將這部分時間充分利用，規(guī)范學(xué)生的基本操作，強(qiáng)化實驗技能�；静僮鞯恼_與否，是否規(guī)范化，是完成實驗的前提條件。如氣相色譜實驗，進(jìn)樣后樣品的出峰時間有的在20～30min左右，在這段時間里，就可以讓學(xué)生空針在另外的色譜柱上進(jìn)行進(jìn)樣操作，熟悉微量進(jìn)樣器的使用方法。紫外分光光度實驗中，譜圖掃描的時間也可以讓學(xué)生練習(xí)比色皿的使用，發(fā)現(xiàn)操作不規(guī)范現(xiàn)象，應(yīng)該及時糾正，培養(yǎng)他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。
3.補(bǔ)充數(shù)據(jù)處理在分析中的應(yīng)用。數(shù)據(jù)處理是數(shù)據(jù)分析中一項必不可少的工作，而儀器分析實驗要求較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理功能。很多學(xué)生是初次接觸儀器分析，對此不甚了解。因此，在實驗的空隙時間內(nèi)，給學(xué)生介紹幾種數(shù)據(jù)處理的方法、教他們?nèi)绾斡脭?shù)據(jù)處理的方法解決一部分問題很有必要。同時，實驗中得到的數(shù)據(jù)，讓學(xué)生手動記下來，實驗結(jié)束后自己分析處理，而不是直接打印儀器軟件上得到的結(jié)果。努力做到活學(xué)活用，并且將學(xué)到的知識及時加以鞏固。這樣他們在做畢業(yè)論文時，遇到數(shù)據(jù)處理的問題就不會覺得陌生，而是可以把數(shù)據(jù)處理得比較熟練。
4.配合輔助教學(xué)手段，培養(yǎng)學(xué)生的獨立操作能力。儀器分析實驗與普通的化學(xué)實驗相比，具有很強(qiáng)的直觀性，同時還有其特殊的危險性。比如，原子吸收中乙炔氣體的點燃、高壓鋼瓶的開啟和關(guān)閉、氣相色譜中氫火焰離子化檢測器氫氣的點火等，都有一定程度的危險性。另外，除了上述危險之外，在開啟大型精密儀器的過程中，如果學(xué)生操作不當(dāng)，也會對儀器造成損害。為此，儀器分析實驗室的每臺大型儀器都配備了輔助教學(xué)手段，即把儀器的具體操作規(guī)程和注意事項都寫在紙上并壓膜塑封，放在儀器旁邊，讓學(xué)生在開機(jī)之前仔細(xì)閱讀，按照說明做到獨立開機(jī)進(jìn)行操作。這樣，不僅可以使學(xué)生盡快熟悉儀器，而且也提高了動手能力和獨立操作能力，為他們在以后從事類似的工作時獨立調(diào)試儀器打下了基礎(chǔ)。
5.實行開放式教學(xué)。儀器分析實驗教學(xué)過程中要涉及一些交叉學(xué)科，它結(jié)合了大量的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和信息，科技含量較高，需要掌握的知識多。學(xué)生在規(guī)定的學(xué)時內(nèi)進(jìn)行實驗，不可避免地會遇到這樣或那樣的問題，實驗結(jié)果的部分?jǐn)?shù)據(jù)可能不是很理想。在這種情況下，要求學(xué)生尊重實驗結(jié)果，實驗報告中不能編造數(shù)據(jù)，而是認(rèn)真查找問題，在教師的指導(dǎo)下找出原因，并提出解決問題的辦法。為此，在教學(xué)中實驗室應(yīng)對學(xué)生全面開放，在計劃學(xué)時內(nèi)沒能完成實驗內(nèi)容或者實驗失敗的學(xué)生，提前同教師聯(lián)系時間和實驗室，鼓勵他們參加開放實驗，培養(yǎng)學(xué)生在科學(xué)研究中實事求是的品質(zhì)。同時，實驗室的開放，為學(xué)生開展創(chuàng)新型實驗提供了堅實的基礎(chǔ)，也為畢業(yè)論文設(shè)計做好了準(zhǔn)備。
6.引進(jìn)考試機(jī)制。儀器分析實驗操作復(fù)雜，實驗周期長，而且大型精密儀器數(shù)量相對而言比較少，因此，一般該實驗課沒有考試內(nèi)容。為了達(dá)到實驗教學(xué)目的，可考慮引進(jìn)合理的考試機(jī)制。具體操作內(nèi)容為：考前約一周公布試題，考試分小組進(jìn)行，提前抽簽，學(xué)生根據(jù)題目可查閱資料，組內(nèi)共同討論設(shè)計實驗方案，教師給予適當(dāng)指導(dǎo)，增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊意識和合作能力。
考核成績要注重實驗過程，將實驗過程考核和實驗后期工作有機(jī)結(jié)合，將目標(biāo)考核轉(zhuǎn)變?yōu)檫^程考核，這樣能夠真實地反映學(xué)生的實際水平，符合課程的培養(yǎng)要求。這種考核對學(xué)生的心理素質(zhì)也是一次考驗，對他們綜合利用所學(xué)知識分析問題、解決問題、培養(yǎng)創(chuàng)新能力也是一種很好的嘗試。
7.對實驗內(nèi)容進(jìn)行探索和改革。儀器分析不僅是一種測試手段，還應(yīng)該為實際生產(chǎn)服務(wù)。作為測試手段，須能解決實際問題。儀器分析實驗內(nèi)容多數(shù)為驗證性實驗，有必要對實驗內(nèi)容進(jìn)行探索和改革。為了培養(yǎng)學(xué)生的實際工作能力，結(jié)合周圍環(huán)境的實際生產(chǎn)情況，氣相色譜中選擇了“水果農(nóng)殘含量的測定”的實驗項目，并且要求學(xué)生用兩種方法測定（歸一化法和標(biāo)準(zhǔn)工作曲線法），使他們充分認(rèn)識通過先進(jìn)的儀器分析手段解決實際問題的重要性。他們受到實物樣品測定的訓(xùn)練，同時又學(xué)到了新的實驗方法。只有兼顧驗證性和應(yīng)用性實驗，才能為學(xué)生開設(shè)綜合化學(xué)實驗及畢業(yè)設(shè)計打下良好基礎(chǔ)。因此，在設(shè)計儀器分析實驗內(nèi)容計劃時，必須兼顧驗證性和應(yīng)用性實驗的數(shù)量。
8.將最新的儀器分析手段引入實驗。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，更高效率的分析儀器如雨后春筍般出現(xiàn)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，液（液相色譜）——質(zhì)（質(zhì)譜）聯(lián)用——氣（氣相色譜）——質(zhì)（質(zhì)譜）聯(lián)用的儀器在實際生產(chǎn)中已經(jīng)有了很大的應(yīng)用，離子化效率更高的檢測器也被不斷開發(fā)并廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。這些最新的科技成果應(yīng)及時、系統(tǒng)地介紹給學(xué)生，并盡可能地引入實驗課堂，有效地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
9.及時更新實驗內(nèi)容。目前的儀器分析實驗，一部分內(nèi)容有些陳舊，不適應(yīng)現(xiàn)代社會發(fā)展的要求。所以在儀器分析實驗的教學(xué)中，應(yīng)盡量增加一些新的儀器分析方法，條件允許時可增加先進(jìn)的儀器設(shè)備，同時開設(shè)與之相關(guān)的實驗�？梢酝ㄟ^幾個典型實驗來掌握現(xiàn)代儀器，分析實驗的原理和操作方法。這種實驗應(yīng)盡量選擇與學(xué)生專業(yè)關(guān)系比較密切的內(nèi)容。如質(zhì)檢專業(yè)的學(xué)生可以安排液——質(zhì)聯(lián)用、氣——質(zhì)聯(lián)用，進(jìn)行食品安全方面的有關(guān)檢測。
儀器分析是一門實驗性很強(qiáng)的課程，是儀器分析課中非常重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。它對于培養(yǎng)學(xué)生實踐能力、綜合應(yīng)用能力具有非常重要的作用。要提高教學(xué)質(zhì)量，完成培養(yǎng)目標(biāo)，就必須在教學(xué)中不斷積累和總結(jié)經(jīng)驗，并加以研究和探索，以培養(yǎng)社會需要的創(chuàng)新人才。
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