《仪器分析》课程改革探索
时间：2022-10-31 来源：博通范文网 本文已影响 人 
摘要：本文分析了我校5年以来《仪器分析》课程教学中存在的主要问题。对课程教学进行了探索，提出了精心取舍内容，优化教学过程；优化实训项目，加强实训教学过程管理；开发和引进现代化教学手段，优化教学形式；改革考核方式，采用新的评价体系等观点。
关键词：仪器分析;教学改革;高职
【中图分类号】G420
仪器分析是用精密仪器测量表征物质的某些物理或物理化学性质的参数，以确定其化学组成、含量及化学结构的分析方法，是化学、物理、数学、光学、电学、机械、自动控制、计算机等多门学科相互渗透、相互促进的重要学科。随着现代科学技术的发展，仪器分析的应用日益广泛，在化工产品检验、药品检验、医学检验、卫生检验、环境保护、食品保健和生物监测等各领域都发挥着重要作用，这也是我校并校以来一直坚持开设这门课程的原因。
仪器分析课程是我校化工等专业必修课，其任务是使学生学习并掌握光谱分析法、电化学分析法、色谱分析法等的基本知识和技能，培养学生的实际操作能力和分析、解决问题的能力，为其将来从事企业产品质量检测相关工作打下扎实基础。该课程在我校已经有了5年的教学实践，本文分析教学过程中存在的一些问题，并就此提出进行课程教学改革的措施和观点。
1.《仪器分析》课程教学中主要存在的问题
1.1《仪器分析》理论课难
课程理论内容繁杂，涉及电子、数学、计算机、光学、机械及量子化学等内容，而且有些内容还涉及一些学科前沿性的知识，不仅是学生不易理解，而且对于新的任课教师也是一个难点。如何在现有条件下将抽象的理论变得易于接受、枯燥的课堂教学变得轻松有趣，最大限度地提高教学质量和效果，这些都是我们需要研究和探索的问题。
教育部《关于加强高职高专教育人才培养工作的若干意见》指出，高职“教学内容要突出理论知识的应用和实践能力的培养，基础理论教学要以应用为目的，以必须、够用为度，专业课教学要加强针对性和实用性。”[1]
在高职教育中，理论教学是否成功关键在于学生是否能够将理论知识与技能操作有机结合，是否能够自觉将学到的理论知识运用于分析问题、解决问题。课程对学生综合运用基础化学等课程知识的能力要求较高，且内容更新较快，因而被学生视为难点，这一点在相对学习基础差一些的高职高专学生尤为突出。对于课程本身理论部分内容又是十分重要，因为不同型号的同类型仪器操作虽有所区别，但理论方面相对成熟，所以如果掌握好必要的理论基础，一通百通，今后工作上遇到同类型仪器，那么掌握起来也十分快速。
1.2《仪器分析》实训课对设备的要求高
《仪器分析》课程不同于其它基础课程，其所涉及的贵重仪器设备比较多，这些设备往往比较精密，还需要专人维护。高职院校普遍存在着实训设备投入不足的现象，随着高职院校招生规模的不断扩大，设备数量不足、大型设备缺乏、关键设备落后等现状与技能型人才培养实际需要的矛盾更加突出。
我校开设这门课程已经超过5年时间，但这方面的问题仍然十分突出。所以在有限的资金、有限的设备下怎么样把课程上好，让学生从中学习到更多的东西，这就相当考验任课教师的教学能力和工作态度。
我校分析仪器从最初的一两台721型可见分光光度计，发展到目前超过十台722型分光光度计、4-5台PH计以及电导率仪、紫外-可见分光光度计、傅立叶红外、差热分析仪、原子吸收光度计、气相色谱、高效液相色谱等常见的分析仪器。但后几种仪器数量只有一台，还是仍然难以满足一个教学班同时开展实训教学，所以需要任课教师对课程实训项目进行精心的取舍和准备。并且高职层次学生的化学基础相对较差，这也影响了课程的教学效果。
2.《仪器分析》课程教学改革实践
根据高职高专教学和用人单位的需要，教学改革我以为应当以学生职业能力培养为目标，使学生形成以下职业能力和素质：掌握常用仪器分析方法的基本原理、定性定量方法和应用范围；具有查阅国家标准和其他相关文献资料的能力；能按说明书操作仪器及其工作软件，设计合理的分析方案，完成检验分析任务，并解决分析过程中出现的一般性技术问题。同时，注重素质教育，培养严谨认真的工作作风、科学求实的态度、严明的法律意识，使学生具有良好的职业道德、团队协作精神和实验室安全意识，逐步树立全面药品质量监测意识。教学改革方案如下。
2.1精心取舍内容，优化教学过程。
我国高职教育高速发展已经经过了二十多年的历程，最早在高职教育使用的教材一般都是将本科生用教材进行适当的增减，而没有专用的高职教材。“十一五”、“十二五”规划出版了一系列的高职高专教材，这种情况已经大大缓解。我校前后一共使用过3套不同的教材，本着“够用、适用”的原则，我校目前采用的是吕方军的《分析化学》以及刘旭峰的《分析化学实训》，都属于“十一五”规划教材，从目前的教学效果看来还是比较适合的。
当今仪器分析方法飞速发展，学生需要学习的内容也就需要增加，但教学不能包罗万象要有所侧重和取舍。教学前要按教学大纲要求，根据教学对象的变化，对现行教材内容进行适当的调整与补充。
基于此我们对教学内容进行整合，以适应社会对人才的实际需要，把仪器分析课程的教学内容设置为紫外-可见分光光度法、电化学分析法、原子吸收法、色谱法及其他仪器分析法等5个学习模块。同时适当减少仪器分析理论知识的讲解，较大幅度增加仪器的维护与保养方面的知识；补充一些前沿性知识，使学生在学好基础理论的同时，拓宽知识面，提高科学文化素质和创新意识，掌握最新科技信息。如讲授“紫外-可见分光光度法”这一章时，将基本原理、定量方法和应用列为重点内容详尽讲解，而紫外光谱与分子结构的关系只作一般阐述；定性方法等内容则扼要讲解或让学生自学，再以课堂提问方式抽查学生掌握情况。在“色谱分析”这一部分时，注意联系当下的仪器分析发展动向，分析仪器的联用，有目的的介绍气-质联用技术及其应用。同时还注重课堂内容与社会热问题的结合，如提问“当前大都市的雾霾天气是什么引起的？”“可以用什么方法来监测？”等等，引导学生关注新仪器、新方法、新进展。
2.2优化实训项目，加强实训教学过程管理。
仪器分析是一门实验科学，一切用实验研究的科学都不能脱离实践。以往实验教学只是机械地按书本的实验步骤进行操作，片面追求结果，学生不明白实验原理，达不到实验应有的效果。因此，需要按照“实践-理论-实践-理论”的认知规律，由浅入深、由易到难的教学规律，将理论作为实践的背景，学中做，做中学，在学习中构建理论体系，以分析方法的应用和仪器的使用作为教学的切入点，实施理论与实践一体化的教学模式，以仪器分析方法为依据构建教学模块。
我们在加强实验操作和数据原始记录规范的基础上，调整教学计划，大幅度增加学生实验、设计性实验和现场分析的内容，使学生有更多的时间动手操作。但由于目前江职的分析仪器一方面比较贵重，一方面又比较少，红外、紫外、原子吸收、气相、液相等只有一台仪器，所以每个学生的操作和动手时间机会并不多，也没有办法设置情境实验和开放实验。
众所周知，精密仪器维护最好能做到专人专用。由于我校化工专业在近两年实验场地和设备都快速增多，而实验室管理员编制未能增加，从而导致设备不可能得到很好的维护。为了防止仪器故障等原因而耽误课程的情况发生，对于开放给学生的实训用仪器一般选择了一些易操作、耐操作的设备来安排项目，对一些操作上要求高的、设备昂贵的则进行了删减。如紫外和红外都属于易于操作不易损坏的设备，实训项目考查的重点放在样品的准备和检测结果的分析上；又如原子吸收的操作相对复杂，实训主要是通过教师的演示和提问来提高学生的认识；差热分析由于操作精细，旁观人员多时易出现失误而损坏设备，且主要用于科研，所以就没有安排进实训项目。
此外，实训设备和时间都非常有限的情况下，根据笔者的实践经验做好实训管理能够极大的促进学生对知识的掌握并保证教学质量。要求学生做好实训的预习，在开始实训前先交预习报告；实训时按设备多寡对学生进行适当的分组，安排小组任务，并要求学生在规定的时间内完成实训内容，每小组将原始纪录汇总，协作完成实训报告。这样能够即时发现问题并解决，避免学生课后抄袭，又能时时考查学生做为平时成绩的一项重要依据。
2.3开发和引进现代化教学手段，优化教学形式。
心理学家特奇勒曾说：“我们的学习，1%通过味觉，1.5%通过触觉，11%通过听觉，83%通过视觉”[2,3]。在有限的教学时数内，要使学生理解仪器分析测试原理，了解分析仪器的基本组成构造及基本原理，并掌握一定的实验技能，仅靠传统的教学方式是难以达到较好的教学效果。为解决这些问题，在仪器分析的教学中，为了让学生能够在有限的课时内更好的学习并掌握该门课程的内容学以致用，合理的利用现代教学乎段，提高教学质量、改进教学模式是完全必要的。
任课教师需要运用多媒体教学将课堂中难以讲解甚至根本无法在黑板上画出的实验装置、光路图、电路图、仪器外观图制作成Power-Point幻灯片或Flash动画，让学生一目了然。这样不仅增加了课堂教学的信息量，而且提高了学生的学习热情，活跃了课堂气氛。如在“色谱分析法”的学习中，通过Flash动画展示经典的茨维特植物色素分离实验，使学生了解柱色谱分析、流动相、固定相和色谱柱，避免机械记忆，明显提高学习效率。
应用仪器分析仿真系统虚拟实验环境，这是课程十分必要和有益的补充。学生通过操作这台虚拟分析仪器，可以获得与操作真实仪器一样的丰富经验[4]。为培养和强化学生的实验技能，建议学院购买和采用“仪器分析虚拟实验室”教学软件，如色谱分析法中现气相色谱、高效液相色谱的仪器结构和工作流程，包括流动相系统、进样系统、柱分离过程、检测系统等整个分离检测过程。通过教师引导、讲解和生动的视觉效果，学生可在较短时间内掌握仪器结构、色谱分离过程、仪器测定原理和操作方法。学生完成了模拟实验后，进入真实实验室可更快、更好地投入实际操作。
2.4改革考核方式，采用新的评价体系。
新的课程体系是否能达到教学目标，考核评价是关键。传统的“期末一张卷”的单一考核方法只重结果，不重学生的学习过程，试题记忆性成分比例过大，不能够很好地发挥积极的引导作用，束缚了学生自主学习的积极性。仪器分析可采取灵活多样的考核方式，在保证基本知识的基础上，突出对学生创新精神和个性特长的培养。为此，在实践环节的考核上采用标准参照模式，对每位学生进行独立考核，并保证评价的公平、公正，从而确保教学质量。
笔者根据实践经验，对课程考核体系进行了大胆的改革，在保留知识考核的基础上增加了技能考核的权重。期末考试以开卷方式进行，成绩占50%；平时成绩主要考核考勤、作业情况，占20%；而实训成绩占30%，主要考查操作、实训预习和实训报告的完成情况。技能考核权重的增加和开卷考试均体现了结合高职高专学生的特点。
3.结语
仪器分析是一门实践性很强的同时发展变化较快学科，如何教会学生从不同的仪器分析方法中归纳出共性和个性，举一反三、触类旁通，从而提高分析、解决问题的能力；如何运用现代教学手段提高仪器分析教学质量，如何建立公平、公正的考核评价体系，确保教学质量，还需教师同仁共同努力探索与不断实践。
【参考文献】
[1] 栾崇林, 高职《仪器分析》课程理论教学之思考[J]. 广东化工, 2005,(10):72-73
[2]Dori,YJ.，Baea,N. In-service chemistry teahcers’training: The impact of introducing computer technology onteaehers’ attitudes and classroom implementation[J]. International journal of science education. 1997，19(5):577-592.
[3]Janicki,Thomas and Steinberg,Georffrey. Evaluation of a computer-supported learning System[J]. Decision Sciences Jounal of Innovative Education. 2003，l(2):203-223.
[4]王织云，高职仪器分析仿真实验教学的探讨[J]. 广州化工，2009，37（7）：222-223
基金项目：广东省高等职业教育教学改革项目（20130201088），江门市哲学社会科学规划项目（2013年），江门职业技术学院教改项目（2012年）
