仪器分析实验在高职教学中的改革与创新

高芦宝

(天津现代职业技术学院，天津　300350)

仪器分析实验在高职教学中的改革与创新

高芦宝

(天津现代职业技术学院，天津300350)

摘要：仪器分析实验在生物专业实验中的地位是十分重要的，针对仪器分析实验在实际教学中存在的一些现状和不足，本文从仪器分析实验内容、教学方法以及教学管理三个方面对仪器分析实验教学改革进行了探索。经过实践证明，改革后的仪器分析实验提高了学生的学习兴趣，培养了学生的创新能力以及科研能力，提升了教学质量，达到了改革的目的。

关键词：仪器分析；高职教学；教学改革

一、引言

仪器分析是一种测量物质的分析方法，它是以物质的物理和物化性质为基础的。因为这种分析实验使用的仪器通常比较特殊，因此称其为“仪器分析”。随着时代的进步、科技的发展，仪器分析在操作方法上和实验设计上都有着非常显著的进步，其理论性有所提高，实用性有所丰富，仪器分析法已成为当今科学实验检测中极其重要的手段。实验室的分析人员必须要理解和掌握一些常见的仪器分析法的基本原理以及实验操作技术，这是仪器分析的基础知识和基本技能。

仪器分析课程主要培养学生四个方面的能力，即设计实验方案能力、实验的动手操作能力、处理实验数据能力以及撰写实验报告的能力。学生在学习过程中既了解了仪器分析的原理、规范了实验操作，同时又能够提升同学们的发现问题、分析问题和解决问题的能力。近几年来，我院陆续采购了大批大型精密仪器，组织研究搭建实验室仪器平台，旨在培养学生动手创新能力，进而推动提高实验教学的效果，通过仪器分析教学可以使我院生物专业的学生熟悉并掌握相关仪器的使用方法和操作技能。为了使仪器分析课进一步适应专业领域的研究发展趋势，笔者从三个方面对仪器分析课程实验教学改革进行了研究，即实验内容、教学方法以及教学管理。

二、仪器分析实验教学现状

经过多年的仪器分析课程教学，笔者发现在实际实验教学中存在着几点很突出的问题，主要体现在以下三个方面：

一是，实验室大型仪器设备数量有限，但学生人数较多。在实际教学中只能将学生进行分组学习，但这样很难保证每位同学都能得到动手操作的机会，由于缺乏主观能动性，多数同学只是走马观花，没有真正的学到规范的实验基本操作技能，整体教学效果较差。

二是，在仪器分析实验基本原理的教学中，大多数老师倾向采取灌输式的教学方法进行讲解。由于仪器分析实验具备较强的理论性，如果没有适当的师生互动教师很难激发学生的学习兴趣，不利于学生真正的掌握理论重点难点知识和实验技能。

三是，实验内容比较陈旧，大部分实验属于验证性实验，学生在实验前已经知道结果，只需按照指定步骤操作即可完成任务，缺乏自主设计实验和创新性实验。这样的实验内容安排不利于学生学习主观能动性的培养，从而对学生学习兴趣的提高起到抑制作用，导致学生缺乏实际应用能力。

四是，随着社会工业水平的发展企业中仪器更新的速度会越来越快，学校仪器分析课教学中所使用的仪器型号无法做到及时更新，很容易落后于企业，导致高职学生在今后工作岗位中使用仪器时仍然需要重新学习。因此仪器分析课中学生学习能力的培养以及实验操作能力的训练应当是今后教师在实验教学中传授的重点。

三、仪器分析课程改革探索

(一)实验内容的改革探索

1.精选实验内容

由于不同院校所购买的分析仪器其设备型号、参数设置、操作界面等元素不尽相同，因此高职院校的仪器分析实验课程教材也不会统一，这样就给教师的授课以及学生的预习带来了极大的不便，直接影响了课堂效率。而且随着仪器分析技术的进步、分析方法的更新，教师必须及时自行设计实验教学方案，这样才能保证实验中所用到的设备和方法能够相对吻合实际情况。因此，教师应当善于捕捉各类仪器分析法的共性、个性以及相互的联系，并随之对教学内容进行合理的调整，使学习内容变简洁。教师可以利用图文、文献等国内外资料丰富实验教学的内容，比如引用岛津或thermo等仪器公司的宣传册进行教学，达到直观生动、简单易懂的效果。

此外，在仪器分析实验中要将我校实验设备与“食品营养与检测”、“生物制药技术”、“生物应用技术”以及“化学工程与技术”等我院特色专业相结合，融合当今企业的实际应用，减少陈旧实验内容。尽可能开设一些与人们日常生活或工业实际生产非常比较相关的实验，或者在实验指导时结合一些国际国内的热点问题，例如利用红外吸收光谱法检测“地沟油”的成分、利用紫外分光广度法检测工业废水中的六价铬含量等，让学生意识到仪器分析课程的重要性，在引起学生好奇心的同时可以激发学习激情。

2.开展设计性实验

在常规的仪器分析实验中往往会有较多的验证性实验，学生在实验过程中会按照教师讲解的操作步骤按照规定的顺序进行实验，大部分学生只要用心认真进行实验都能够顺利完成。这种教学方法虽然可以训练出学生严谨细致的工作作风，但是对于培养学生的独立思考解决问题能力几乎没有任何帮助。因为有了指定的正确实验顺序，学生在实验的过程中不会思考设计下一步应该如何进行，从而也就限制了学生的独立分析思考问题的能力，因此，开展设计实验是仪器分析课程改革是势在必行的。

我院对紫外-可见分光光度法的学习部分中进行了设计性实验改革。首先老师为指定学生一个实验任务：食物中亚硝酸盐的测定，之后由学生们自主查阅资料文献，制定分离检测基团的方法，并利用小组讨论交流的方式阐述实验方法的科学性以及可行性。由于是设计性实验，学生实验失败是可以接受的，这时候教师会进一步为学生讲解设计实验的基本原则和方法，指导学生如何观察实验中出现的一些现象，从而可以提高学生的分析能力和解决问题能力、学生的总结归纳能力以及叙述表达能力，为学生的创造能力的培养以及科学素养的养成打下了结实的基础。

(二)教学方法的改革探索

1.突出实验的创新性和设计性

强调思维方法和研究方法的科学性，注重培养学生创新精神和解决问题能力。实验教学可以分为三个层次，即基础训练实验、综合实验和设计实验。这种层次教学法舍弃了一些陈旧的验证型实验，取而代之的是创新型、设计型的实验。引导学生根据实验室现有仪器结合社会生活中的热点问题设计实验方案。例如印染废水中六价铬的测定、化妆品中铅的测定、缓释胶囊的药物释放速率的测定等等。学生可以按照自己的想法选择实验测定的项目并查阅相关文献资料，尝试自行设计完整的实验计划，其中包括样品的采集、样品的处理、仪器设备的使用、实验报告的撰写。不论实验是否成功这一过程都对学生创新能力和科研能力的提高起到了极大的帮助，同时科研开拓学生的思路。

2.充分利用辅助教学手段

每位学生在仪器分析课前都需要写一份实验预习报告，学生在撰写报告的过程中会初步认识本次实验的主要内容、仪器的能够实现的功能、实验的基本流程、操作手法以及实验的最终目的，鼓励学生提出一些问题由老师讲解。

老师在上课中可以利用多媒体将仪器的外观、结构图、工作原理等知识点做成课件，直观的向学生展示，这样做可以帮助学生将比较抽象复杂理论知识理解的更加深刻、直观，在减少了讲解时间的同时能够极大地提高讲课效率。通过多媒体授课方式也可以指导学生认识到标准的操作方法，避免进入实验室后进行盲目操作，从而提高了学生们的学习兴趣和实验热情。学生还可以在课下利用多媒体课件及时进行复习和巩固，有效的提高了学习效率，对于仪器分析课程的教学起到了尤为显著的效果。

3.着重培养学生动手能力

尽量布置一些与学生专业领域相关的样品进行检测，学生在实验中首先需要将所测样品进行处理，如果样品标准曲线中相关系数偏低，或者测量数据平行性较差，则需要学生自己寻找原因并进行重复实验，直至符合标准为止。在实验教学中还需要规范一些操作方法，例如，在利用紫外分光光度法测定含铬废水中六价铬的含量实验中，加入显色剂后需要等待10min左右才能准确检测六价铬的吸光度，显色时间过短或过长都会导致实验误差，这样可以明显的看出不同学生的科研素养以及动手能力，从而提高了学生的实验积极性。

4.多利用启发式互动教学方法

当今的仪器分析教学方式需要打破传统的填鸭式的教学方法，在实验教学中更要注重教师与学生的双向互动。教师在授课过程中要着重培养学生的主体意识，鼓励学生积极思考、多提问题。通过讲课、多媒体展示、学生问题的讲解、组织小组讨论、归纳总结等教学方法，引导学生抓住并掌握学习的重点难点，从而提高学生的学习能力和交流能力。

在实验教学中，教师可以给学生充足的思考实验空间，并不限制答案的唯一性，从而引导学生学会独立思考、遇到问题学会变通。例如，测定药物5-氟尿嘧啶含量的实验中，常规的实验讲义都会注明在波长265nm下进行测定实验，而在互动教学方法中，教师可以引导学生首先进行波长扫描，并指导学生如何进行波长的筛选；在确定波长后，学生可以根据自己所绘标准曲线的最佳药物检测浓度来决定提取样品的稀释倍数，这样就有效的把教师的引导作用与学生的自我学习能力结合起来。

5.指导学生利用计算机处理数据

需要培养学生利用计算机而不是计算器进行数据处理的能力。在如今科技日新月异的时代，计算机快速计算整理数据的能力显得尤为重要，在仪器分析实验中教师可以要求学生必须学会利用计算机的常用软件如Excel和Oringe等进行作图、处理实验数据。比如求线性回归方程、绘制标准曲线、拟合动力学方程等，这样不仅提高了学生处理实验数据的能力，还能够使学生熟悉常用软件，达到了提高学生综合素质的目的。

此外，相比于纸质书本，利用网络进行相关知识检索也是实验研究非常有效的一种方法，在维普、万方等数据库中进行检索，可以快速从众多文献资料中查到需要的特定的文献或者参考数据。

(三)教学管理的改革探索

1.搭建开放性实验平台

由于大型分析仪器价格普遍价格比较高，国内大多院校均存在着学生较多而可进行教学的仪器较少的矛盾。大部分学生在规定的上课时间内很难保证每个学生都能够单独操作仪器，而且在传统教学过程中教师参与实验过程比较多，无法培养学生独立思考能力以及创新能力。通过定时开放实验室可以弥补学校课时安排的不足，使学生有更多的自由时间进行实验，完成课堂上没有顺利完成的实验或者进行一些探索性实验。这种改革措施可以为学生提供充裕的思考准备时间以及良好的实验环境，为学生提供了广阔的自由发挥的空间，培养了他们浓厚的实验兴趣，同时也能够进一步开发他们的个人潜力。

2.多元化的考核评价方法

传统的仪器分析课程成绩主要是根据学生实验报告的撰写完成情况来打分，这种考核方法只重视最终结果，忽视了学生在实验过程中的表现，长此以往会导致学生丧失了做实验的兴趣，只在乎如何写好实验报告，不利于学生实验操作技能的训练以及严谨的科研态度的养成。将考核评价手段多元化，将学生的实验能力以及思考解决问题能力作为分数的主要参考方面，能够更加公平客观的了解到学生的真实学习能力，而且能够进一步提高学生的实验兴趣。

多元化的考核体系重点体现在实验预习情况、实验操作能力以及实验报告完成情况这三个方面。预习情况的考察可以通过教师在上课时可以对学生进行提问，或解答学生问题来完成，这样既提高了师生的互动交流也能够督促学生做好了实验准备。在实验过程中引导学生自主学习，在遇到特殊问题或难点时鼓励学生自己分析问题、解决问题。学生要将所做的实验数据实事求是地写入实验报告，并认真反思失败或成功的原因，帮助学生树立严谨的科研态度。

四、结论

在当今“互联网+”的时代背景下，对仪器分析实验进行探索改革是学科未来发展的必然的趋势。教学中要发挥学生的主观能动性，将被动学生变成主动学习，这是提高教学质量最有效的途径。要想提高学生的学习兴趣不能要求学生按照教师制定的教案进行实验，必须贯彻以学生为主、教师为辅的教学理念，激发学生做实验的兴趣，使学生由原来的“要我做”变为“我要做”。本研究从实验内容安排、教学方法以及教学管理三个方面进行改革探索，并在实际教学中予以实施，获得了较好的教学效果。今后的教学过程中应当进一步着重培养学生的动手能力以及创新意识，并不断总结经验、改进教学方法，提高学生的学习兴趣以及科研能力，从而达到教学改革的目的。

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Reform and Innovation of Instrumental Analysis Experiment in Higher Vocational Education Teaching

GAO Lu-bao

(TianjinModernVocationalTechnologyCollege,Tianjin300350)

Abstract:Instrumental analysis experiment is very important in biological experiments. Aiming at the current conditions and deficiencies of instrumental analysis experiment in practical teaching, this paper explores the teaching reform of instrumental analysis experiment from experiment content, teaching method, and teaching management, three aspects. Practice shows that the reformed instrumental analysis experiment has increased the students’ learning interest, cultivated their innovation ability and scientific research ability, and improved the teaching quality, to achieve the purpose of reform.

Key words:instrumental analysis; higher vocational education teaching; and teaching reform

收稿日期：2016-01-05

作者简介：高芦宝(1989-)，女，吉林省吉林市人，硕士,天津现代职业技术学院生物工程学院,助教，研究方向：生物化工。

中图分类号：G712

文献标识码：A

文章编号：1673-582X(2016)05-0090-05