以实践为核心的仪器分析课程改革

权英，丁建英，陈梦玲，翟春，崔荣静

（常熟理工学院 生物与食品工程学院，江苏 常熟 215500）

以实践为核心的仪器分析课程改革

权英，丁建英，陈梦玲，翟春，崔荣静

（常熟理工学院 生物与食品工程学院，江苏 常熟 215500）

理论与实践脱节是影响仪器分析课程教学效果的主要原因。以实践为核心，通过优化课程教学内容，更新多种教学方法，对仪器分析课程进行了改革。

仪器分析；实践；课程改革

仪器分析是以测量物质的物理性质为基础的分析方法，由于这类方法通常需要使用特殊的仪器，所以得名“仪器分析”［1］。目前多数院校的理工科专业都开设了这门课程，其特点是实践性和技术性很强，涉及到光学、电学、量子力学、物理化学、高等数学、化学等基础学科的知识，具有较强的综合性［2］。

通过多年对仪器分析课程教学情况的研究分析，发现多数学生对这门课程的认识模糊，不知道为什么要学，因此上课常缺乏积极性主动性思考，提问者寥寥。有些学生最初抱着对“仪器”的好奇而来，但随着时间的推移、知识容量的增多、学习难度的加大，兴趣的保持程度也逐渐降低，有的学生甚至完全丧失兴趣。在对学生的课程调查问卷中发现，多数学生感觉这门课程深奥难懂，仪器原理抽象晦涩，难以理解和掌握。总之，学生普遍对这门课程缺乏学习兴趣。众所周知，兴趣是最好的老师，也是做好一切事情的根本，而传统的“填鸭式”教学方法只会使教学过程陷入被动的局面，不利于取得良好的教学效果。基于此，本研究以实践为核心，以激发学生的学习兴趣为目标，通过采用多种教学方法提高学生的自主学习能力。经过近两年的实践，取得了较好的教学效果。

一、教学内容的优化

仪器分析方法的种类繁多，范围涵盖较广，每种方法又各有自己的分析原理和适用对象，学生普遍感觉知识点太碎，缺乏主线，常常是一种方法刚刚勉强学懂，又开始了另一种新方法的学习，最后导致对几种方法混淆不清。因此，在内容选取上，我们本着“学习一种方法即吸收一种方法”的原则，结合食品质量与安全专业的专业特点，将教学内容优化为色谱（气相色谱和液相色谱）和光谱（紫外可见吸收光谱、红外光谱和原子吸收光谱）两大模块5种仪器方法。这两个模块各成体系，前者侧重混合物的分离，后者则主要是利用物质对光的选择性吸收而建立的定性定量分析法。每个模块内的方法分析原理基本相同。授课时，先对其方法的共性部分（主要是分析原理）进行介绍，使学生先对这一类方法有基本的了解和认识，进而再分方法讲授，最后再对每个模块内的方法进行对比总结。这种对教学内容的优化消除了学生对整本教材里面的公式、化学式、谱图、仪器流程图等感性的恐惧心理。另外，有主线的贯通式教学方式也是国内学生普遍容易接受的一种教学方式。

二、教学方法的改革

（一）先看仪器后讲理论

仪器分析课程涉及的仪器设备较多，每种分析方法的原理各不相同，所使用的仪器也不同。每次在讲授新方法之前，让学生先进入实验室，实地观察一下相关的仪器设备，比如在讲液相色谱前，让学生先分组参观液相色谱仪，并让学生大概了解什么是输液泵、进样器、色谱柱、检测器等，可以用学生手机把主要部件拍下来。在增强对仪器感性认识的同时，引发学生的思考：这个仪器能做什么？各个仪器部件又分别有什么作用？在接下来的理论课上，再有针对性地介绍仪器各个部件的作用、分析原理、分析流程等。学生根据对液相色谱仪的感性认识，再结合自己所拍摄的仪器照片，以及事先查阅、了解的知识和存在的疑问在听课过程中把抽象的理论知识和实物联系起来，以更好地理解和掌握有关知识点。

（二）以关键词开始每堂课

在每次课前，先通过电子邮件将本次课的关键词发给学生，让学生自己翻阅教材或参考书来对关键词进行解释，上课时以提问的方式进行检查。这种方式使学生可以对本次课的内容先有大致的了解，同时也促进了学生的课前预习活动。这些关键词要能核心地体现本次课所要表达的主要内容。比如在色谱分析法概论这一部分，给出的关键词是：色谱柱、固定相、流动相、分配系数、色谱峰、保留值、峰面积（峰高）。在讲课过程中用通俗易懂的语言把这些关键词解释清楚并联系起来。比如对色谱柱的形象解释就是“步行街”，固定相就是“街两侧的店铺”，保留值则为“购物时间”等等。从我们的日常生活出发，通过对这些关键词的解释，使学生明白色谱分析的目的是“让一群从步行街一端进去购物的人，最后单独地、有序地从步行街另一端出来”，进而基本掌握分离是如何实现的（即分离原理），混合物分离后呈现什么样的图形表现形式，如何根据所得结果进行定性和定量分析等等。通过形象的比喻，增强课堂的趣味性，从而激发学生的求知欲。在每次课程结束之前，再让学生把这些关键词串讲一遍，这样既能巩固本堂课所学内容，又能检查听课效果，及时发现问题。

（三）教会学生查阅文献

和教材相比，学术期刊上的文章显然要与时俱进得多，而且内容也更为凝练。但本科生大多没有科研经历，主动查阅文献的并不多。每次讲完一种分析方法，笔者都会安排一些时间和学生一起学习1～2篇该方法的文献，文献一般为权威期刊并且是最新发表的。在学习文献时留给学生几个问题，让他们带着问题去看。比如在学习文献［3］时，留的问题是：（1）该方法的色谱分析条件是什么？（2）为什么要采用程序升温？（3）采用的是什么定量方法？（4）什么是加标回收试验？其作用是什么？通过文献学习，一方面可以加深学生对课堂上所讲知识点的理解，另一方面，可以开阔学生的眼界，提高他们运用理论知识解决实际问题的能力，让学生真切感受到该课程的重要作用，从而进一步增强他们学好这门课的信心和决心。

（四）重视实验报告的撰写

实验教学是理论课的重要补充，而实验结束后的实验报告则是实验教学过程的一个重要环节。以往的实验课学生只考虑实验操作成功与否，是否获得理想的实验结果，实验报告书写流于形式，相互抄袭现象普遍存在。如何提高学生对实验课的兴趣，使他们主动投入到对实验方法、步骤和结果的设计与分析中，增强学生科研意识、培养科研思维，是多数教师面临的问题。国家教育部《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》文件中提出要“创造条件使学生较早地参与科学研究和创新活动”。因此，笔者从学生书写实验报告入手，按科研论文写作格式要求，注重培养、提高学生的科技论文写作水平。

以“可见分光光度法测定样品中的总铁—分析测试条件的选择”为例，实验需要对工作波长、显色剂用量、显色时间以及溶液酸度进行优化选择，并要求每个实验小组成员任选一项进行实验，然后只针对自己所做部分项目来写实验报告。实验报告要求涵盖：为什么要对工作波长/显色剂用量/显色时间/溶液酸度进行优化？实验过程中遇到哪些问题以及如何解决？通过该实验有哪些收获？还有哪些方法可进行总铁的测定？由于实验讲义里只有简单的目的、原理介绍，所以学生要想回答这些问题，必须查阅相关资料、认真实验、思考和总结。另外，对实验所涉及仪器的品牌型号、主要试剂的厂家级别也要一一注明。实验结果里出现的图表也要完全按照科研论文的规范格式来处理。在报告评价标准方面，把是否符合科研论文写作基本要求纳入评价中，比如写作格式的规范性，叙述的逻辑性、严谨性，表达的客观性等均纳入评价体系。

（五）按仪器分组实训

实验课受学时所限，大多为验证性实验，学生只需按既定步骤操作即可，难有主动性和趣味性。针对这种情况，笔者利用现有条件，根据学生对仪器的不同兴趣分组，如气相色谱组、双光束紫外可见分光光度计组、液相色谱组等，利用空余时间进行分组实训。这种实训自由度较大，以学生自愿参与为原则。教师先给每个实验组一个较宽泛的题目，然后由组内学生分头查阅文献资料，写出1～3个实验项目，教师根据现有条件和可操作性对项目的内容、方法等进行选择和修改，然后让学生进入实验室利用各种仪器开展自己的实验项目。多数仪器由于实验课已经接触过，所以学生参考仪器使用说明就可使用。对于大型精密仪器，比如色谱仪等，由于结构较复杂，价格也相对昂贵，在学生使用时还应有相关教师在场指导。实训项目综合性较强，由于是在课余时间进行，因此从样品的前处理到最后的实验数据分析以及研究论文的撰写，1个项目大概需要2～3周甚至更长的时间来完成。但是，和固定的实验课相比，学生普遍感觉实训收获大、体会多、印象深。一个实训项目的完成，不仅可以学会相应仪器的使用和简单故障的处理，更可以收获独立思考、分析问题和解决问题的能力。

（六）适当安排讨论课

心理学家布鲁纳认为：学习是一个主动的过程。因此在教学过程中应多为学生创造思考的空间。组织小组讨论也是如此，可以通过有趣、有吸引力的情境创设，引发学生思考，激发学生兴趣。讨论一定要有实质性内容，笔者通常选择学生做过的与理论课相关的实验内容作为题目。由于课时限制，一般安排10分钟左右的小组讨论，然后随机挑选几个小组，选派代表进行大约5分钟的阐述。例如，在讲解原子吸收光度法的物理干扰时，提出的问题是：上次实验中，采用标准曲线法测定总铁含量的结果是否准确？由于是亲手做过的实验，学生参与的积极性很高，每个小组成员都在认真回想后提出自己的观点和想法。经过讨论，各组的答案不尽相同。最后教师引入结论：待测样品和标准样品的组成不同，会导致测定结果不准确。消除办法有两个：一是配置相似组成的标准样品，二可采用标准加入法。通过这种讨论，既可增强学生对实验内容的思考力度，又提高了理论课知识点的吸收效果。另外，课堂讨论应争取让每位同学都表达其想法，但大多数教师都有相同的感受，即有部分学生始终以旁观者的姿态参与，很少发表意见。鉴于此，教师可以点名要求这类学生发言，无论答案对错，表达是否流畅，均给予积极肯定，以增强他们的自信心和参与意识。

教师的职责不仅仅在于完成自己的教学任务，更在于怎样促使学生主动进入学习，点燃学生学习的激情与渴望。兴趣是最好的老师。一个成功的教师应能够在教学中有意识地培养学生对学习的持久兴趣。教学改革是一项长期的需要不断探索、完善的工程，要培养和保持学生浓厚的学习兴趣，课堂教学手段就必须不断更新，采用灵活多样的教学方法，通过多种手段激发学生学习的热情，让学生变兴趣为参与实践的动力，使学生成为教学过程的主角。

［1］朱明华，胡坪.仪器分析［M］.北京：高等教育出版社，2009：1.

［2］吴缨.仪器分析课程多媒体教学的实践与探索［J］.合肥学院学报，2006，16（1）：84-85.

［3］张红霞，卢克刚，梁秀清，等.气相色谱法测定液体乳及乳粉中的7种防腐剂［J］.中国乳品工业，2012，40（10）：46-48.

A Teaching Reform for Instrum ental Analysis with Practice as the Core

QUAN Ying, DING Jian-ying,CHENMeng-ling,ZHAIChun,CUIRong-jing
(School of Biology and Food Engineering,Changshu Institute of Technology,Changshu 215500,China)

Disconnecting between theory and practice is the main cause affecting instrumental analysis course teaching and studying.The course is reformed by taking practice as the core,optimizing the course content and updating a variety of teachingmethods.

instrumental analysis;practice;course reforming

G642

A

1008-2794（2014）06-0049-03

2014-03-28

常熟理工学院教学改革项目“食品专业《仪器分析》课堂教学改革探索”（JX11012100）；江苏省教育厅高等教育教学改革项目“基于CDIO的食品感官评价项目化教学研究与实践”（2013JSJG105）；常熟理工学院教学团队培育项目“食品安全与品质控制教学团队”（JXNH2014115）

权英（1976—），女，河北廊坊人，副教授，博士，主要研究方向为食品安全检测。