对仪器分析实验教学改革的几点思考*

黄 唯，刘凤平

(广西民族师范学院化学化工学院，广西 崇左 532200)

分析化学作为化学的一个应用型较强的分支学科，是化学、生物、材料、环境、医学、农学、食品等相关专业的必学基础课，而其中的仪器分析应用最为广泛[1]。仪器分析是基于物质的物理和物理化学性质建立起来的一种分析方法，在实验过程中需要使用比较复杂且昂贵的仪器，要学好仪器分析就要学会掌握各种分析仪器的使用。因此，仪器分析实验教学就显得尤为重要。仪器分析实验的目的是为了让学生掌握各类仪器的基本原理、操作及应用，提高他们的动手能力和对实验结果的分析能力，并能分析一些常见的仪器故障及解决它[2]。

1 广西民族师范学院仪器分析实验课现状

仪器分析实验课程是广西民族师范学院化学、化学教育、制药工程、化学工程、应用化学等专业的一门重要的专业必修课。通过该课程的学习，使学生能够全面系统地掌握各种现代分析仪器的基本原理、仪器结构，熟悉各类仪器分析方法的应用对象及分析过程，激发学生学习兴趣的同时，提高和培养学生的学习能力、实践能力和创新能力，为学生将来进入相关行业工作和科学研究创新打下理论及实践基础。

为此，广西民族师范学院仪器分析实验开设有高效液相色谱仪、原子吸收光谱仪、气相色谱仪、紫外可见分光光度计及电化学分析实验。每种仪器涉及2～4个实验项目。如气相色谱仪实验开设有保留值定性分析、气相色谱法测定肉桂精油中肉桂醛的含量、定量校正因子的测定、归一法对甲苯和二甲苯的定量分析。不论从仪器的种类还是开设的实验项目数都能够使学生对常见的仪器原理的掌握及应用。

但是从近几年学生、教师和企业反馈的信息来看，广西民族师范学院仪器分析实验课并未达到预期的效果。学生的理论基础不扎实，对仪器的结构不熟，操作只能按部就班，遇到故障不能利用基本原理进行分析和解决问题。如在气相色谱测定肉桂醛实验过程中出现两个峰，问学生为什么有两个峰、哪个峰是肉桂醛的峰，他们基本回答不上来，出现两个峰是因为除了肉桂醛的峰还有溶剂峰，而为了判断哪个峰才是肉桂醛的峰可以利用气相色谱仪基本原理或者第一个实验的保留值定性分析进行分析，在同样条件下进一针纯的肉桂醛对比保留时间即可，也可以让几个不同溶度的肉桂醛标准溶液色谱峰全部出来后对比哪个峰高或峰面积随溶度逐渐增加而增大，则该峰为肉桂醛的峰。但是学生在实验过程中对诸如此类简单问题并不懂得如何分析解答。究其原因主要是在仪器分析实验教学中存在以下几个问题。

1.1 课程安排的时间不合理

各专业的仪器分析理论和实验课均安排在大二上学期。造成理论课还没开始学习某种仪器，该仪器的实验项目就已经开始了，导致学生在仪器操作过程中不知其然，更不知其所以然，学习效果极差。

1.2 教学方式单一

实验课教学通常采用课前预习，写好实验报告，课堂中老师对实验原理进行简单的讲解，然后进行仪器操作讲解示范，最后学生各自进行实验，课后提交实验报告，教学方式单一[2]。通过对学生的预习报告进行检查发现很多学生的实验报告都是一样的，甚至直接抄实验课本中的内容，并未认真的预习过。导致上课过程中老师说什么就是什么，而没有带着问题的学，也就无法很好的理解和掌握仪器的操作。

1.3 教学内容陈旧

实验教学内容未能及时更新、补充或拓展。以气相色谱仪为例，4个实验项目依然是十多年前内容，而目前广西民族师范学院的教材已经改选用了胡坪主编的《仪器分析实验》教材(第三版，高等教育出版社，2016年)。部分实验内容与教材不一致或者没有与前沿科研、与社会应用有机结合起来，造成与社会脱节，很难引起学生的学习兴趣。

1.4 实验教师对仪器不熟练

仪器分析实验课程属于比较严谨的一门课，需要理论知识精通和操作技能娴熟的教师方能胜任，现实情况是多数教师缺乏培训，对于一些精密仪器如原子吸收分光光度计、气相色谱仪等的使用生疏，并未完全掌握实验仪器的理论和运用，部分教师甚至到了要上课的时候才跟仪器负责的老师学，现学现卖。上课过程中一旦出现问题便无从下手，更不用说回答学生的问题，严重降低教学质量，使学生对课程学习的积极性不高，学习兴趣不浓，学习氛围较弱。

2 教学改革措施

2.1 修改仪器分析实验课程的安排

仪器分析实验应根据理论课进度为依据来安排，可以上完某一种仪器即安排该种仪器实验，也可以将仪器分析理论课安排在某一学期的前面。而仪器分析实验安排在该学期靠后。其次每一种仪器的实验项目不必太多，实验项目的增加并未对学生的操作起到很好的作用，相反对学生来讲是负担，导致每次上实验课学生都是为了完成任务，对仪器分析实验课提不起兴趣。以气相色谱实验为例，共4个实验项目，前两个实验学生对仪器的构造比较新奇，上课能够认真听讲、动手操作。而到后两个实验学生明显表现的不积极，自认为仪器操作就那么几步，都已经会了，全然不知道实验项目不仅仅是仪器操作那么简单，还有背后涉及到的理论知识及实验要达到的目的，没有真正将理论知识和实际应用联系起来。另外，部分学生反映即将要去实习或者面试时才发现完全不记得某种仪器的原理和操作，考虑到仪器分析的应用性较强，将仪器分析实验安排在大三学年较为妥当。

2.2 上课过程灵活

实验课要采用多种教学形式，如引入案例、启发式教学、问题式教学、多媒体教学等。以气相色谱实验为例，每种物质在特定的色谱条件下具有特定的保留时间，当进一针混合物后，出现多组峰，这时可以对学生提问，如何判断每个出峰位置代表何种物质；当色谱峰不出现时，可先让学生思考原因，对于较难的原因可以适当提醒，然后带领学生逐个原因进行排查，提高学生思考能力和解决问题的能力。此外，开始试验前可通过提问等方式检查学生的预习情况，让学生对实验做好充分的预习；对仪器的结构方面的讲解我们可以尽量展示出来，现场对仪器进行部分元件的拆解及安装，让学生对仪器的内部结构及原理理解更加透彻。同时对一些仪器的原理、结构及装置图比较复杂的仪器若采用传统的教学方法，如粉笔在黑本上板书，不仅费时，而且效果不理想。因此，有必要运用多媒体手段，生动、形象地给学生展示各种分析仪器的结构及其动态地测量过程，使学生深刻理解仪器的作用原理，将枯燥的知识转化为具体的形象，培养学生的创新思维能力[3]。教师可以课前上网收集有关仪器结构、原理等动画，在仪器讲解时展现出来，让学生深入了解各个部分的结构和作用，增加对仪器的感性认识。如气相色谱实验可以利用动画将样品如何在进样口瞬间气化，气化后在色谱柱中如何分离，最后检测器利用什么原理进行检测等。此外，老师还可以对仪器常见的一些故障进行讲解、分析，使学生深入掌握仪器使用和维护以及提升学生分析和解决问题的能力。

2.3 优化实验教学内容

实验教学内容的质量直接影响教学水平和教学效果，进而影响学生学习的积极性、主动性和创新性。随着相关领域的发展需求和科技水平的提高，仪器分析方法和和技术也在不断的更新和发展，为了满足社会对创新人才的需求，要求实验教学内容也必须随着时代的进步而不断更新、丰富和发展。其次，为了使实验内容更适合人才培养目标的要求，在内容和形式上都更加重视专业建设，在教学方法、内容、应用都更具有专业特色[4]，教师在教学过程中可以根据不同专业和学时有所侧重地选用不同的教材，以符合各专业的专业特色[5]。

2.4 不断提高教师的操作技能

教师的仪器操作技能关系着上课的质量[6]。因此，仪器购入时安装要求上该仪器课的老师必须现场培训，主动了解最新的仪器分析检测的方法，培训完后进行独立操作，对仪器有任何问题进行现场提问，留下工程师的联系方式，方便日后仪器出现故障随时沟通。其次，派相关老师参加经销商提供的培训，做好记录。另外，最好让该仪器的课题研究老师上该仪器的实验课，因为该老师经常使用该仪器，对仪器的了解和操作经验都是相当丰富的，并且实验过程中可介绍有关该仪器发展和应用的最新研究情况，有助于提高学生对该仪器的认识。

3 结 语

仪器分析技术在各行业发挥着越来越重要的作用，仪器分析技术的掌握对培养学生的创新思维和动手能力具有重要的作用，同时也是就业的筹码[7]。近年来，广西民族师范学院化学化工学院对仪器分析实验的投入越来越多，但是学生的实验操作技能并未有所提高。因此仪器分析实验的教学改革已迫在眉睫，这将是一个长期而艰难的过程，需要领导、老师和学生的全体配合，在实践中不断积累和探索。