实验教学与仪器
主办单位:长沙理工大学
国际刊号:1004-2326
国内刊号:43-1094/G4
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浅谈仪器分析实验教学改革与实践

 摘 要 文章分析了仪器分析实验教学中存在的普遍问题,阐述了本院在仪器分析实验教学改革方面所进行的积极探索,以期对改进和完善仪器分析实验教学提供参考和借鉴。

  关键词 仪器分析 实验教学 教学改革
  中图分类号:G424 文献标识码:A
  仪器分析是采用比较复杂和特殊的分析仪器来测量物质的物理及物理化学性质的参数及其变化,以确定物质的化学组成及含量的一类分析方法。随着科学技术的快速发展,仪器分析在工农业生产中的应用日趋广泛,在环境监测、药品检验、食品安全监测、生物监测等领域发挥的作用越来越重要。仪器分析是本院化学系工业分析与检验专业和化学教育专业的基础必修课,在整个课程体系中具有十分重要的地位。仪器分析课程与其他学科联系紧密,实用性强,且现代仪器分析技术更新较快,而各种分析方法之间无明显的相互联系,知识点多而且较为散乱,故属于较难掌握的一门学科。
  仪器分析具有实践性较强的特点,仪器分析实验教学是理论教学的必要补充。它与理论教学相辅相成,构成了仪器分析教学的有机整体,是其它教育环节无法替代的。为加强学生实际创新能力的培养,适应当今时代复合型人才培养的现实需要,实验教学也应适应时代发展要求,加快自身的改革和完善。
  1 目前仪器分析实验课程教学存在的问题
  仪器分析实验课是仪器分析课程的一个重要组成部分,在教学中占很大的比重。通过实验教学,可使学生加深对理论知识的理解,并使学生能正确熟练地掌握各种分析方法的基本操作技能,为今后从事的工作打下坚实的基础。因此实验教学效果的好坏直接影响整个课程的教学质量和教学效果。目前,仪器分析实验教学中存在的问题主要有:
  (1)仪器分析实验对分析仪器的依赖较强,而分析仪器大多价格昂贵,因各种原因导致很多院校配备数量有限,学生上机实践的机会少,对实验中所接触的仪器比较陌生,甚至会产生畏惧心理,教学效果不理想。
  (2)仪器分析实验教材与各院校所开设课程不匹配,通用性不强。据调查,很多院校仪器分析实验课程采用自编讲义,学生可供借鉴、交流的资料匮乏。
  (3)实验教学主要以验证性实验为主,缺少综合性和创新性实验。教师做保姆式的实验前安排,学生只需遵照要求进行操作即可,缺乏自由发挥、主动思考的空间,实验兴趣不浓、积极性不高。
  (4)实验考核模式单一。在实际教学过程中,因时间紧、辅导任务重等原因造成教师过分关注实验结果的准确性,忽略了学生之间的个体差异,很难体现学生的实际水平。
  2 仪器分析实验课程教学改革措施
  针对目前仪器分析实验教学过程中存在的问题,本院分析教研室课题组一直致力于教学形式和内容方面的改革,试图解决教学内容多与仪器设备不足、学生实践机会少,教学内容抽象晦涩学生难于理解掌握等矛盾和问题,并积累了一些具有示范作用和借鉴价值的经验。
  2.1 开放实验室,为学生实践创造便利条件
  随着用人单位和社会对人才基本技能的日益重视和整个社会教育理念的更新,注重共性培养、忽视个体差异的传统培养模式已经不能适应实际需要。传统培养模式中,在实验教学上表现为整班集体教学和固定的教学内容,学生基本没有实验时间和实验内容的选择自由。为解决这些问题,本院在实验室开放上进行了有效探索和积极尝试。一是实验室专人管理,规定并公布每天开放时间。学生可以根据自己的专业和兴趣爱好选择适合的实验项目,通过学到的理论知识以及查阅到的课外资料,自行设计实验方案,教师审阅通过后可以根据自己的时间安排进行实验探索。二是吸纳有潜质的学生参与教师的科研项目,在老师的指导下开展科研活动,培养其严谨的科研态度和规范的操作技能,为其今后从事工作或进一步深造打下基础。
  实验室的开放为学生进入实验室提供了时间上的便利,改善了学生进行实验活动的条件和环境,有利于加强学生独立思考、动手操作能力以及科学研究方法的培养和训练,培养学生的创新精神和实践能力,提高学生的实验技能和科学素养。
  2.2 充分利用现代化教学手段,改进教学方式方法
  在实验教学中,我们一直在探索如何将各类分析仪器的构造、原理及应用与实验教学内容实现有机结合,如何将分析仪器的基本操作技能及从事科研工作的方法和思路传授给学生,真正做到授人以渔。
  我们主要采取如下措施:第一,理论课讲授分析仪器原理时,教学地点由教室转到实验室。教师根据现场实物讲授仪器的基本构造、原理和操作流程,并指出不同型号仪器之间的区别和联系,使学生加深对理论知识和实验原理的了解,消除恐惧心理,为实验课顺利进行奠定基础。第二,因为仪器设备少等原因,有时会出现理论课滞后实验课的情况。解决办法是灵活安排实验时间,采取分组循环的方式安排学生实验。实验前一周组织学生到实验室集中预习,对各种分析仪器有一定的感性认识;针对学生操作易出现问题的环节,教师进行示范并做重点强调;这样学生在做实验时可以做到心中有数,有的放矢,缩短实验时间。第三,对于不具备仪器条件而无法开设的实验,如质谱、核磁、毛细管电泳、荧光等, 可利用多媒体技术对实验仪器设备的操作进行演示。多媒体技术具有能够直观、全方位、多角度展现化学实验的特点,采用多媒体技术辅助教学可以将抽象、静态的仪器部件连接成为具体、动态的仪器整体,还可以将各个环节局部放大,反复练习仪器操作,使学生直观感受并理解仪器的工作原理和操作方法。采用多媒体技术辅助仪器分析实验教学,打破了时间和空间的限制,使实验教学更具趣味性、表现多样性,易于激发学生的学习兴趣和乐趣。
  2.3 加强实验教材建设,精选实验内容
  高质量的实验教材是提高教学质量和效果的重要保证。实验教材编写要具有科学性、系统性和实用性。由于分析仪器实验设备昂贵,各院校拥有的仪器设备数量、种类、型号参差不齐,在实际教学多采用自编讲义,缺乏通用性强的仪器分析实验教材。针对以上情况和特点,本院分析教研室课题组集中骨干力量编写了《定量化学与仪器分析实验》(郑州大学出版社)一书。本教材突出知识的应用性、实践性、创新性,注重对学生知识应用能力的培养;教材对原有实验进行了优化整合,补充增加了综合性、适用性和设计性实验内容。近年来,本院化学系仪器分析实验安排了下列实验项目(见表1),实验内容趣味性强,极大地激发了学生的求知欲望。   2.4 建立多元化的考核体系,科学评价学生掌握实验技能的程度
  目前实验课考核多采用批改实验报告及单纯实验考核给出实验成绩的方式进行,不能正确衡量学生的实际操作能力、知识运用能力和综合解决问题能力,因此需要根据仪器分析实验特点建立合理的考核模式。本院系建立了多元考核体系,实验综合成绩由三部分组成:平时成绩占40%(实验态度、预习报告、实验报告),主要考核学生的学习态度及独立思考能力;实验考试成绩占30%(实验操作、实验结果准确性),主要考察学生的实际操作能力和综合解决问题的能力;理论考试成绩占30%,主要考察学生对理论知识的掌握程度。另外,鼓励学生创新,对在实验中有新发现,有创见的学生成绩从优。
  3 结语
  仪器分析实验课程改革任重而道远。如何提高仪器分析实验教学质量,培养学生的创新思维和科学素养,仍需我们在教学实践中不断积累经验,努力探索,积极创新。
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