關(guān)于環(huán)境工程專業(yè)“儀器分析”實驗教學(xué)現(xiàn)狀及改革探討

論文摘要：“儀器分析”是河南理工大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，其實驗課是加深和掌握理論知識的重要環(huán)節(jié)。剖析了“儀器分析”實驗教學(xué)過程中的現(xiàn)狀及存在的問題，通過采取增加實驗課時、實行實驗預(yù)習(xí)制度、合理安排實驗組織形式、豐富教學(xué)方法和實驗形式等措施進(jìn)行了教學(xué)改革的初步探討。實踐表明，改革后的教學(xué)體系有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和實際動手能力，教學(xué)效果明顯提高。 
　　論文關(guān)鍵詞：環(huán)境工程；儀器分析；實驗教學(xué) 
　　“儀器分析”是環(huán)境工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。它的內(nèi)容涉及物理學(xué)、化學(xué)、電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、激光技術(shù)等知識，是一門綜合性的課程，因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中對相關(guān)知識感到抽象、難以理解和掌握。然而，“儀器分析”實驗課是學(xué)生對儀器結(jié)構(gòu)、工作原理、操作方法和適用范圍加深了解和掌握的重要環(huán)節(jié)，其效果直接關(guān)系到該門課程的教學(xué)效果。因此，如何提高實驗課程的質(zhì)量備受關(guān)注。近年來，對“儀器分析”實驗教學(xué)的改革與實踐方面的報道不少。筆者根據(jù)自身的教學(xué)經(jīng)歷，指出河南理工大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)儀器分析實驗教學(xué)過程中存在的問題，并就其教學(xué)體系改革進(jìn)行了初步探討。 
　　一、“儀器分析”實驗課程存在的問題 
　　1.課時設(shè)置不合理 
　　“儀器分析”學(xué)習(xí)的難點在于學(xué)生對儀器設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原理感到抽象，難以理解。實踐證明，實驗課程對儀器設(shè)備的感性認(rèn)識起著至關(guān)重要的作用。在實驗室里教師面對儀器講內(nèi)部構(gòu)造與原理，并通過演示和學(xué)生動手操作，會加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解與掌握且學(xué)習(xí)效果明顯。但河南理工大學(xué)在該課程的學(xué)時設(shè)置中，理論教學(xué)所占比重較大，實驗學(xué)時有限，學(xué)生很難在較短的實驗學(xué)時內(nèi)掌握儀器的重點內(nèi)容，這種課程的設(shè)置方式不利于發(fā)揮實驗課程的特點。 
　　2.實驗預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)薄弱 
　　實驗課是以理論知識為基礎(chǔ)，是掌握和提高理論知識的重要環(huán)節(jié)。學(xué)生在實驗前做好預(yù)習(xí)是提高實驗效果的必要途徑。在實驗前要對實驗原理、所用試劑、方法步驟、數(shù)據(jù)分析與處理手段、注意事項等內(nèi)容進(jìn)行全面了解，只有這樣學(xué)生才能加深對所學(xué)理論知識的理解和掌握，在實驗過程中游刃有余。但實際過程中，由于大型儀器精密貴重，學(xué)生接觸的機(jī)會較少，因此，學(xué)生對這些儀器都很陌生，在沒有見到儀器之前，即使通過理論的學(xué)習(xí)，也很難想象，甚至難以理解其結(jié)構(gòu)與特征。即便通過簡單的預(yù)習(xí)，也對一些復(fù)雜的儀器琢磨不透，因此，學(xué)生往往對實驗預(yù)習(xí)過程抱著應(yīng)付心理，重視程度不夠。 
　　3.實驗組織形式不當(dāng) 
　　“儀器分析”實驗課涉及到的設(shè)備均為貴重的大型儀器，并受到儀器數(shù)量的限制，在實驗過程中往往將2個班60個學(xué)生分為4組，15個人一組進(jìn)行實驗，容易造成小組里動手能力強(qiáng)的學(xué)生主動操作，而多數(shù)學(xué)生只是觀摩實驗過程，未親自動手參與實驗的具體操作。在這種傳統(tǒng)的模式下，不能保證學(xué)生人人動手實驗，限制了學(xué)生實驗操作能力的鍛煉，抑制了學(xué)生實驗的積極性。 
　　4.實驗教學(xué)模式單一 
　　多數(shù)教師在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)采取先講解實驗題目、所需儀器、試劑等內(nèi)容，再進(jìn)行實驗示范，然后讓學(xué)生進(jìn)行操作的模式。由于“儀器分析”實驗使用的儀器設(shè)備多數(shù)為貴重、精密的大型儀器，因此，教師擔(dān)心學(xué)生在實際的操作過程中由于誤操作而造成儀器的損毀，而將實驗操作步驟講解得過于詳細(xì)，使學(xué)生機(jī)械、被動地完成實驗內(nèi)容。在這種教學(xué)模式下，不利于培養(yǎng)學(xué)生獨立思考問題、解決問題的能力，同時也將抑制學(xué)生的積極性，使實驗質(zhì)量大打折扣。 
　　5.實驗形式亟待豐富 
　　在儀器價格昂貴和數(shù)量有限的情況下，教師在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中通常采用傳統(tǒng)的驗證性“告訴—驗證—應(yīng)用”的教學(xué)模式，通過教師演示后學(xué)生再現(xiàn)實驗過程。在整個實驗中，學(xué)生只是“照方抓藥”，按照設(shè)定好的流程來進(jìn)行實驗，依賴性和固定性強(qiáng)，缺乏積極思考和分析問題的機(jī)會，使學(xué)生處于一種被動接受知識的狀態(tài)，不利于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和熱情，并且不利于其創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。 
　　二、“儀器分析”實驗課程教學(xué)改革探討 
　　1.增加實驗教學(xué)課時 
　　合理增加實驗教學(xué)課時，突出實驗教學(xué)在該課程中的地位。實踐證明，實驗教學(xué)是讓學(xué)生親自動手、手腦并用、獨立進(jìn)行儀器操作、將理論知識與實踐能力相結(jié)合的過程，既是對所學(xué)知識的理解、加深與鞏固又是對技能技巧的訓(xùn)練和培養(yǎng)。目前，“儀器分析”課程為48學(xué)時，其中實驗教學(xué)僅為8學(xué)時，學(xué)生很難通過實驗教學(xué)環(huán)節(jié)提高對儀器設(shè)備的感性認(rèn)識，難以實現(xiàn)實驗教學(xué)事半功倍的效果。因此，適當(dāng)增加實驗教學(xué)課時，為學(xué)生創(chuàng)造更多接觸和操作儀器的機(jī)會，可以促進(jìn)學(xué)生對枯燥難懂的基本原理、基本知識的理解和掌握，有利于提高教學(xué)效果。 
　　2.加強(qiáng)實驗預(yù)習(xí)制度 
　　實驗預(yù)習(xí)效果直接關(guān)系到整個實驗質(zhì)量的好壞，加強(qiáng)學(xué)生實驗預(yù)習(xí)情況的檢查是確保實驗效果的有效方法，這就要求每個學(xué)生在實驗教學(xué)前進(jìn)行必要的預(yù)習(xí)，要了解實驗題目、實驗?zāi)康�、所用試劑和儀器設(shè)備、實驗步驟，并對實驗數(shù)據(jù)的分析方法和實驗注意事項做到心中有數(shù)，以確保實驗的順利進(jìn)行。 
　　加強(qiáng)實驗預(yù)習(xí)可采取以下形式：一是通過學(xué)生撰寫實驗預(yù)習(xí)報告、教師檢查報告內(nèi)容的方式來考查學(xué)生對實驗預(yù)習(xí)的程度。這就要求教師在實驗課教學(xué)前批改報告，對預(yù)習(xí)報告合格的學(xué)生可以進(jìn)入實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，不合格的學(xué)生則重新預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容，直到報告內(nèi)容合格后，方可進(jìn)入實驗環(huán)節(jié)。二是在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)過程中，采取啟發(fā)式提問的方式，了解學(xué)生對實驗原理、步驟、注意事項等內(nèi)容的了解情況，掌握學(xué)生對實驗內(nèi)容的預(yù)習(xí)程度，這樣做既活躍了課堂氣氛又培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、思考問題的能力。三是利用現(xiàn)代教育技術(shù)手段，將枯燥、難以理解的內(nèi)容（如實驗過程中涉及到的儀器構(gòu)造、原理等）做成仿真動畫提供給學(xué)生，使這些內(nèi)容變得直觀和形象化，以拓寬學(xué)生的視野，增加學(xué)習(xí)的主動性，并對實驗內(nèi)容有一個準(zhǔn)確的認(rèn)知。 3.合理安排實驗組織形式 
　　目前，儀器分析實驗共涉及4個內(nèi)容，15個人一組，這樣不能保證每個學(xué)生親自操作儀器，不利于學(xué)生掌握儀器設(shè)備的操作流程，也不利于學(xué)生實驗技能的培養(yǎng)與提高。針對這種情況，筆者認(rèn)為應(yīng)該從以下幾個方面進(jìn)行改革：一是增加實驗學(xué)時，為學(xué)生提供10個實驗內(nèi)容，2～3個人一組，并且采取大循環(huán)的方式，保證每個學(xué)生都能參與實驗的各個步驟，以提高學(xué)生的實際動手能力。二是加大實驗室開放力度，為學(xué)生提供更多的接觸大型儀器設(shè)備的機(jī)會，從而提高學(xué)生的實驗操作能力。讓學(xué)生根據(jù)自己業(yè)余時間的情況，選擇感興趣的實驗內(nèi)容，可以選擇創(chuàng)新性實驗題目，也可以自擬實驗題目，從而充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性思維，培養(yǎng)學(xué)生的實驗興趣，提高學(xué)生實際動手能力和科學(xué)研究的能力。 
　　4.豐富實驗教學(xué)方法 
　　在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，不利于培養(yǎng)學(xué)生實驗的能動性。在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，采用提問式、啟發(fā)式、互動式等靈活多樣的教學(xué)方式，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，積極尋找解決答案的求知欲望；有利于調(diào)動學(xué)生的主動性，啟發(fā)學(xué)生獨立思考，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力；有利于改變學(xué)生被動聽講的消極性，發(fā)揮其學(xué)習(xí)的主觀能動性，使學(xué)生通過自己的積極思考領(lǐng)會所學(xué)知識，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和創(chuàng)新精神，從而促進(jìn)其創(chuàng)造性思維的發(fā)展。 
　　例如在“離子色譜法測定自來水中氯離子含量”的實驗中，讓學(xué)生帶著問題思考工作曲線的測定順序。為何在做工作曲線時測定溶液的濃度要從低濃度到高濃度？如果測量進(jìn)樣濃度時從高到低，會對工作曲線有何影響？引導(dǎo)學(xué)生分析和思考兩種測定順序的差異，對照實驗數(shù)據(jù)，得出正確的測定工作曲線的方法，使學(xué)生在交流的過程中發(fā)現(xiàn)問題，掌握工作曲線的測定方法，培養(yǎng)學(xué)生獨立進(jìn)行科學(xué)實驗的能力。 
　　5.實驗形式多樣化 
　　以往的實驗教學(xué)內(nèi)容偏重于驗證性實驗，整個實驗過程學(xué)生很難主動去思考問題，不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，必須改變傳統(tǒng)的驗證性實驗方式，開出一些內(nèi)容新穎、趣味性和實用性強(qiáng)的實驗，增加綜合性實驗、創(chuàng)新性實驗、開放實驗，甚至可以讓學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn)，自己設(shè)計實驗內(nèi)容，從而增加學(xué)生的科研興趣，提高學(xué)生的能動性，變被動學(xué)習(xí)為主動思考，以提高教學(xué)的質(zhì)量。 
　　綜合性實驗有利于學(xué)生糅合相關(guān)知識并掌握綜合技能。例如，在“熒光光度法測定維生素D含量”的綜合性實驗中，使學(xué)生掌握生物樣品溶液和維生素D標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置方法，學(xué)會用直接比較法測定樣品中維生素D的含量，既鞏固了理論課的知識又開闊了學(xué)生的視野，將理論與生活實際相結(jié)合，對提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力、科研能力起到了積極的促進(jìn)作用。創(chuàng)新性實驗有利于學(xué)生了解和掌握最新的分析技術(shù)與方法，增強(qiáng)學(xué)生的好奇心，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維模式。學(xué)生自擬實驗題目，要求學(xué)生從查閱文獻(xiàn)、確定所用試劑與儀器、擬訂實驗方法和設(shè)計實驗內(nèi)容到完成實驗，整個過程均由學(xué)生獨立完成，這樣，既發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性，又促進(jìn)了學(xué)生對所學(xué)知識的綜合應(yīng)用，培養(yǎng)了學(xué)生的科研素養(yǎng)。 
　　三、結(jié)語 
　　儀器分析實驗是“儀器分析”課程中重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，其教學(xué)的改革是一項長期而艱巨的任務(wù)。本文對河南理工大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)該實驗教學(xué)現(xiàn)狀及改革方向進(jìn)行了一些初步的探討，通過增加實驗課時、實行實驗預(yù)習(xí)制度、合理安排實驗組織形式，采取提問式、啟發(fā)式、互動式等教學(xué)方式，增加綜合性、創(chuàng)新性實驗形式等方法，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)其主動能動性，培養(yǎng)了其創(chuàng)新思維能力和實際動手能力，推動了復(fù)合型人才的培養(yǎng)，大大提高了教學(xué)效果。 

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