環(huán)境專(zhuān)業(yè)《儀器分析實(shí)驗(yàn)》教學(xué)改革初探

陳小鋒

(揚(yáng)州大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225127)

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環(huán)境專(zhuān)業(yè)《儀器分析實(shí)驗(yàn)》教學(xué)改革初探

陳小鋒

(揚(yáng)州大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225127)

《儀器分析實(shí)驗(yàn)》課程是培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)提高理論課教學(xué)效果有著重要作用。文章針對(duì)目前高等院?！秲x器分析實(shí)驗(yàn)》教學(xué)過(guò)程中所存在的問(wèn)題，結(jié)合環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)特色，在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放、教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容以及課程考核等方面進(jìn)行了探索和創(chuàng)新。教學(xué)實(shí)踐證明，這些改革措施不僅能夠激發(fā)環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的興趣，而且能夠培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

環(huán)境專(zhuān)業(yè)；儀器分析實(shí)驗(yàn)；課程改革

由于大量的環(huán)境問(wèn)題都直接或間接與化學(xué)物質(zhì)有關(guān)，認(rèn)識(shí)和解決環(huán)境問(wèn)題必須對(duì)這些化學(xué)物質(zhì)的性質(zhì)、來(lái)源、含量、形態(tài)以及對(duì)人或其它生物的毒性等進(jìn)行細(xì)致的分析和監(jiān)測(cè)[1]，而這些都需要通過(guò)儀器分析才能實(shí)現(xiàn)。因此，對(duì)環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，《儀器分析實(shí)驗(yàn)》課程的重要性是不言而喻的。然而，目前該實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)普遍存在著一些問(wèn)題，使得學(xué)生并不能很好的掌握。以下結(jié)合環(huán)境科學(xué)的專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，對(duì)《儀器分析實(shí)驗(yàn)》課程所存在的問(wèn)題、以及如何進(jìn)行應(yīng)對(duì)提出幾點(diǎn)個(gè)人看法。

1 《儀器分析實(shí)驗(yàn)》教學(xué)課程中存在的問(wèn)題

1.1 大型儀器缺乏

環(huán)境專(zhuān)業(yè)《儀器分析實(shí)驗(yàn)》的特點(diǎn)是大多數(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都需要使用大型精密儀器，而由于經(jīng)費(fèi)問(wèn)題，大多高校的環(huán)境學(xué)院中同種大型儀器僅僅購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)。一臺(tái)儀器一般已經(jīng)能夠滿足科研工作的需要，但對(duì)于時(shí)間短、組數(shù)多的實(shí)驗(yàn)教學(xué)來(lái)說(shuō)則遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。如氣相色譜、液相色譜等實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在漫長(zhǎng)等待之后也只能“打一針”，學(xué)生動(dòng)手的機(jī)會(huì)相對(duì)較少，而涉及到儀器穩(wěn)定和使用安全的開(kāi)機(jī)和關(guān)機(jī)流程也都只能演示一遍，因此在實(shí)驗(yàn)課結(jié)束之后，大部分同學(xué)仍然不能掌握儀器的結(jié)構(gòu)及操作要點(diǎn)，達(dá)不到教學(xué)效果。

1.2 教學(xué)方式單調(diào)

《儀器分析實(shí)驗(yàn)》教學(xué)一般由教師講解儀器的原理和構(gòu)造，演示儀器使用方法，學(xué)生操作儀器三部分組成。這種講授方式，使得教學(xué)內(nèi)容過(guò)于枯燥，和理論教學(xué)相差無(wú)幾，學(xué)生只是在理論課的基礎(chǔ)之上再重復(fù)一遍上課的內(nèi)容，學(xué)生提不起興趣，從而影響教學(xué)效果。一旦某個(gè)環(huán)節(jié)學(xué)生沒(méi)有聽(tīng)清或者沒(méi)有聽(tīng)懂，都會(huì)直接影響到學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)實(shí)驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行甚至造成儀器損壞。

1.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容缺乏新意

傳統(tǒng)的《儀器分析實(shí)驗(yàn)》教學(xué)主要目的是讓學(xué)生了解儀器的原理和構(gòu)造，并能夠掌握儀器的使用方法，因此所設(shè)置的實(shí)驗(yàn)都是按照教材規(guī)定的內(nèi)容進(jìn)行一些驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)代環(huán)境分析技術(shù)相差較遠(yuǎn)，也不能夠與和現(xiàn)實(shí)中的熱點(diǎn)環(huán)境問(wèn)題相聯(lián)系，很難調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)積極性。此外，和基礎(chǔ)化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)不同，儀器分析實(shí)驗(yàn)是以儀器為主的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，而當(dāng)前分析儀器的智能化已經(jīng)大大減少了人為操作，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也能實(shí)時(shí)顯示，因此學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中只需要按照講義內(nèi)容簡(jiǎn)單操作就可以順利完成實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有任何懸念，從而不能給學(xué)生留下深刻印象。

1.4 忽略了樣品預(yù)處理過(guò)程

樣品預(yù)處理過(guò)程是《環(huán)境監(jiān)測(cè)》和《環(huán)境分析化學(xué)》的一個(gè)重要組成部分，對(duì)于不同的分析對(duì)象和檢測(cè)儀器，其樣品的預(yù)處理方法并不相同，因此環(huán)境樣品的預(yù)處理過(guò)程既可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，也可以提升學(xué)生的獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力。然而在實(shí)際授課過(guò)程中，由于實(shí)驗(yàn)課時(shí)的限制，任課教師往往都是在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前將樣品處理完畢或者干脆用實(shí)驗(yàn)藥品配制，學(xué)生則不需要進(jìn)行樣品處理，直接進(jìn)行分析，影響了教學(xué)質(zhì)量。

2 《儀器分析實(shí)驗(yàn)》教學(xué)改革措施

2.1 多種途徑增加學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)

2.1.1 循環(huán)實(shí)驗(yàn)

環(huán)境專(zhuān)業(yè)的《儀器分析實(shí)驗(yàn)》一般為32課時(shí)，8個(gè)實(shí)驗(yàn)，儀器少，人數(shù)多，因此為增加學(xué)生的動(dòng)手機(jī)會(huì)，提高教學(xué)效果，就需要合理分配實(shí)驗(yàn)組數(shù)。實(shí)驗(yàn)課可以同時(shí)開(kāi)設(shè)3～4個(gè)實(shí)驗(yàn)，課前先采用多媒體形式將理論部分、注意事項(xiàng)等內(nèi)容進(jìn)行講解，然后按照開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的數(shù)量進(jìn)行分組，并委派熟悉該儀器的研究生負(fù)責(zé)維護(hù)，每組學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行交換，這樣既節(jié)省時(shí)間，也能保證每個(gè)學(xué)生都能動(dòng)手操作大型儀器。

2.1.2 仿真教學(xué)

分析儀器中的仿真技術(shù)，就是利用計(jì)算機(jī)模擬儀器設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)，建立一套與真實(shí)分析儀器操作條件及測(cè)試環(huán)境完全相同的虛擬分析系統(tǒng)[2]。國(guó)內(nèi)已開(kāi)發(fā)出的儀器仿真軟件包括了氣相色譜-質(zhì)譜、高效液相色譜、離子色譜、熒光分光光度計(jì)和原子熒光光度計(jì)等等主要大型儀器分析設(shè)備，它們具備全過(guò)程仿真工作、實(shí)際工作環(huán)境與操作條件的仿真、時(shí)間及空間自由等特點(diǎn)[3]。通過(guò)仿真教學(xué)，學(xué)生可以直觀地了解儀器結(jié)構(gòu)、基本原理，并可以反復(fù)進(jìn)行模擬操作，加深對(duì)儀器使用的熟練程度。在仿真軟件上進(jìn)行操作，既不用擔(dān)心昂貴儀器被損壞，也不用考慮實(shí)驗(yàn)成本，可以有效解決實(shí)驗(yàn)儀器臺(tái)套數(shù)不足的難題。

2.1.3 開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室

為了充分利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有資源，給學(xué)生提供更多操作儀器的機(jī)會(huì),建立開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)中心，已成為高校實(shí)驗(yàn)課改革的必然趨勢(shì)[4]，為此，國(guó)家教育部也把高校實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放工作作為高校教學(xué)水平考核和評(píng)估的重要組成部分。實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放可與大學(xué)生創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)活動(dòng)結(jié)合起來(lái)，學(xué)生由此成為實(shí)驗(yàn)的主體，這必將提高學(xué)生對(duì)科研活動(dòng)的熱情。對(duì)于環(huán)境類(lèi)本科生，任課教師可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的儀器資源，結(jié)合社會(huì)環(huán)境檢測(cè)項(xiàng)目，擬定一些開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)，如室內(nèi)甲醛的測(cè)定、土壤中六六六和滴滴涕的測(cè)定等，這類(lèi)實(shí)驗(yàn)不僅有利于學(xué)生掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)與基礎(chǔ)技能，而且還能提高學(xué)生根據(jù)實(shí)際對(duì)象制訂具體分析方案的能力。

2.2 合理利用多媒體技術(shù)，改進(jìn)教學(xué)方式

多媒體教學(xué)是利用計(jì)算機(jī)的各項(xiàng)功能和特點(diǎn)，代替任課教師進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，從而有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率的一種教學(xué)形態(tài)[5]。多媒體教學(xué)可以避免傳統(tǒng)《儀器分析實(shí)驗(yàn)》面授內(nèi)容過(guò)于單調(diào)的缺點(diǎn)，使枯燥難懂的儀器變得生動(dòng)有趣。通過(guò)圖表、動(dòng)畫(huà)、音頻和視頻等諸多方式，使整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的操作在學(xué)生腦海中留下深刻的印象，這比簡(jiǎn)單枯燥的看實(shí)驗(yàn)講義更容易理解和記憶，而老師也只需在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行必要的講解，減輕了教師的工作量。

2.3 與專(zhuān)業(yè)課程結(jié)合，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

《環(huán)境監(jiān)測(cè)》、《環(huán)境分析化學(xué)》是環(huán)境類(lèi)學(xué)科中重要的專(zhuān)業(yè)課程，是整個(gè)環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域中重要組成部分。這些課程的實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)樣品的采集和前處理，而儀器分析是從分析儀器的角度出發(fā)，著重介紹儀器的原理、結(jié)構(gòu)、性能與定性定量方法等。因此，可以將幾門(mén)課程實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，建立一門(mén)獨(dú)立的、綜合的實(shí)驗(yàn)課程，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可設(shè)立如室內(nèi)空氣污染檢測(cè)、水體富營(yíng)養(yǎng)化檢測(cè)、土壤中多種重金屬污染檢測(cè)等綜合性實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)包含樣品采集、前處理、檢測(cè)和數(shù)據(jù)分析等全部過(guò)程，因此不需要增加實(shí)驗(yàn)的課時(shí)量，就能有機(jī)的將監(jiān)測(cè)過(guò)程與儀器分析串連起來(lái)，從而幫助學(xué)生理解相關(guān)知識(shí)內(nèi)容，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

2.4 改革考核方式，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性

考核是檢驗(yàn)教學(xué)效果的重要手段，合理的考核方式可以有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性[6]。由于目前的《儀器分析實(shí)驗(yàn)》課程大多采用已經(jīng)處理好的樣品或者直接配制的樣品進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果差異較小，因此最終往往通過(guò)批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告給出成績(jī)。這種考核形式比較單一，無(wú)法培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和探索精神。對(duì)于環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生，可借鑒社會(huì)環(huán)境檢測(cè)機(jī)構(gòu)的考核方式，任課教師配制盲樣，綜合考察學(xué)生在樣品前處理、測(cè)試、數(shù)據(jù)處理以及出具檢測(cè)報(bào)告等方面的能力，這樣一方面可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)《儀器分析》的主動(dòng)性和積極性，另一方面可以培訓(xùn)學(xué)生處理復(fù)雜環(huán)境樣品的綜合能力，使他們成為具有一定檢測(cè)技能的復(fù)合型人才。

3 結(jié) 語(yǔ)

近年來(lái)，環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)重，迫切需要培養(yǎng)出一大批環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)復(fù)合型人才，而儀器分析課程是環(huán)境專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課程，在提高學(xué)生動(dòng)手能力、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力等方面起著不可替代的作用。因此，《儀器分析(實(shí)驗(yàn))》授課教師需要與時(shí)俱進(jìn)，在教學(xué)實(shí)踐中不斷積累和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以培養(yǎng)出滿足時(shí)代需求的專(zhuān)業(yè)人才。

[1] 但德忠.環(huán)境分析化學(xué)[M].北京:高等教育出版社, 2009: 6.

[2] 蔡文良,謝艷云.高職環(huán)境監(jiān)測(cè)專(zhuān)業(yè)儀器分析仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索[J].中國(guó)職工教育,2014(8):179-180.

[3] 牛紅軍,李爽.高職儀器分析課程仿真教學(xué)的探索與實(shí)踐[J].天津職業(yè)院校聯(lián)合學(xué)報(bào),2014(1):68-70.

[4] 馬宏,田維蓉.建設(shè)開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室是高校實(shí)驗(yàn)室改革的必由之路[J].黑龍江教育(高教研究與評(píng)估), 2006(8):139-140.

[5] 黃紅霞,樓雪芳.現(xiàn)代教育技術(shù)在儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].科教導(dǎo)刊(中旬刊),2016(1):50-51.

[6] 尹立蘋(píng),劉雁紅,韓聰.高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核模式的研究與探索[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2009,7(5):73-75.

Preliminary Study on Curriculum Reform of Environmental Instrumental Analysis Experiment

CHENXiao-feng

(School of Environmental Science and Engineering, Yangzhou University, Jiangsu Yangzhou 225127, China)

Instrumental Analysis Experiment plays a significant role in improving the teaching quality of theoretical course, which is important for the cultivation of students’ comprehensive quality. Base on the current status and deficiencies of Instrumental Analysis Experiment teaching and the characteristics of environmental specialty, some creative explorations were carried out from opening laboratory, teaching methods, teaching contents, assessments and other aspects. Teaching practice showed that this experimental teaching model can not only improve environmental students’ learning interest effectively, but also cultivate the students’ ability of practice and innovation.

Environmental specialty; Instrumental Analysis Experiment; curriculum reform

G642 0

A

1001-9677(2016)024-0165-02

陳小鋒(1975-)，男，博士，主要研究方向?yàn)榄h(huán)境分析、湖泊生態(tài)。