《仪器分析》课程
本文论述了《仪器分析》(含实验)课程教学体系的建设与改革。我们以激发全体学生的学习兴趣，培养综合性、研究性与创新性人才为基本目标，强调理论联系实际，倡导启发式教学，通过改革使教学结构更趋于合理，体现出仪器分析教学计划的科学性和教学内容的先进性及教学手段的连贯性。
分析化学是一门对物质的组成、结构和状态进行系统测量与表征的科学，是人们认识物质世界的重要手段之一。[1]它包括化学分析和仪器分析两大部分，两者相辅相成，缺一不可。《仪器分析》课程是综合性大学和高等师范院校中一门新颖的交叉学科。[2，3]《仪器分析》(含实验)课程目前是我校化学与材料科学学院应用化学、环境科学和工程以及化学教育专业本科生的主干基础课程。仪器分析是一门集化学、物理学、生物化学、数学和计算机科学等多学科为一体的综合性学科。
[4]由单纯提供分析测试数据，上升到从原始的分析测试数据中最大限度地获取有价值的静态和动态物质信息，以解决自然科学各领域中的关键问题。作为自然科学研究领域中物质的信息科学，仪器分析的发展被寄予越来越大的期望，并提出越来越高的要求。因此，作为本科生的仪器分析理论与实验课程体系的教学，也越来越显示其重要性。
结合目前的化学领域发展现状和教学要求，我们深刻认识到仪器分析课程的教学涉及面较广且综合性较强，在课堂教学中既要传授各种现代仪器分析方法的基本原理，又要介绍仪器的基本结构、测试原理和定性定量的分析方法，尤其是各种方法的特点及其应用范围。
而就目前我校的仪器分析课程教学现状来看，尚与国内其他院校存在一定的差距，无论是教学内容，还是教学方法，都缺乏及时更新，这本身与仪器分析方法的飞速发展是相矛盾的。因此，通过对《仪器分析》课程体系进行改革和实践，更新教学思想、改革教学方式、采用多媒体教学手段、理论与实验密切结合等途径，合理优化课程的内容和结构，对培养综合性、研究与创新性人才具有十分重要的意义。
近年来，随着仪器分析方法的迅速发展和更新，我国各高校都普遍增大了《仪器分析》课程内容的比重，并且结合仪器分析方法的发展趋势来更新教学内容，以便培养知识结构较新、动手能力颇强的学生。同时，各高校按照教育部《关于对基础课实验室进行合格评估的通知》精神，建设了一批合格实验室和实验中心，对于推动实验教学改革、突出本科教学在学校的中心地位起到了很好的促进作用。其中，北京大学的《仪器分析》课程教学的总学时数达到60学时，实验有18个，涵盖了11种仪器分析方法。
南京大学的《仪器分析》实验开出时间为大学二年级的两个学期，共有26个实验项目以供选择，课程教学的总学时数达到48学时，其中前13个实验项目为必选实验，后13个实验项目为选修实验。中山大学的《基础仪器分析》课程教学的总学时数达到54学时，开设基础性实验17个，综合型实验9个。其中选做实验与现实生活相结合，例如铅锌矿烟道灰中锗的光谱定量分析，单扫描示波极谱法——废水中镉的测定和中药冲剂中有效成分的分析等。此外，还组织实验每8人一组前往分析测试中心、化学院实验中心和各研究所进行大型仪器教学参观。因此，我们亟需根据自身专业特点将《仪器分析》课程的改革放到极其重要的位置。
一、研究现有课程体系，重视教学实践内容
我们必须了解课程自身的特点，这样才能有针对性地加以改进。首先，仪器分析理论课程涉及的学科和领域非常广泛，仪器工作原理往往是多学科交叉，比其他基础课更抽象、更枯燥，化学和环境专业的学生学习起来存在一定难度。学生感到最困难的是由于课堂上介绍仪器原理时未能见到实物，故常理解不透，印象也不深，单靠语言和文字描述仪器的工作原理又很难达到预期效果，不容易激发起学生的学习兴趣和动力。由此可见，要充分发挥课堂教学的重要作用，提高教学质量，就必须把教学从偏重知识记忆、偏重教师灌输的传统教学模式中解放出来，创建一种充分发挥学生学习主观能动性和发展其自身个性的教学模式。教师可采用形式多样的教学方法，如启发式教学法、比较式教学法、课堂讨论、实验演示等，或者按照仪器分析方法发展历程的方法，再结合相关国际刊物文献资料学习探讨等方式，充分调动学生的学习积极性。
其次，仪器分析实验作为仪器分析教学的重要组成部分，与其他化学课程相比较，仪器分析实验教学存在严重的三多三少的矛盾，即班次多、人数多、实验组多，而老师少、仪器少、实验室少。此外，还存在重复验证实验多，综合实验少;合作完成实验多，独立操作的实践机会少等情况。仪器分析实验教学以前主要集中在验证性实验和规范化操作，缺乏科学的思维训练和创造性激励。大多数学生在毕业前根本没有阅读过仪器使用说明书，遇到问题时通常依靠老师来解决，在实验中完全缺乏主动性，能力得不到及时地培养和提高。
此外，所涉及的大型贵重仪器实验或是演示实验，学生操作时间短，不能达到提高学生创新能力的目的。受到大型仪器数量的限制，虽然采取大循环(每组2～4人)做实验，但学生实际上机操作时间依然偏少。为提高学生上机的时间利用率，所开出的12个实验基本上都是成功率高、现象明显的验证性实验。在实验课中，许多学生反映独自操作的机会少，不利于培养他们的实验动手能力。希望实验室能随时对外开放，能有更多的实验机会，能让他们自己设计、验证实验。往往给学生自己动手的空间和机会，他们的自学能力才能得到提高，学习才能成为一种自觉性行为，懂得“教是为了不需要教”，“不教是为了养成学生有一辈子自学的能力”(叶圣陶语)的道理。
二、多种教学方法结合，突出多媒体教学
兴趣才是学生学习最好的老师，很多教学模式从主观能动性出发，就是为了在更大程度上激发或者提高学生学习的兴趣，为此我们就需要对教学手段进行改进，多媒体就是目前最普遍、最直接的教学途径。通过多媒体教学，就能很好地解决一些实际教学问题。多媒体教学能够展示平时课堂上难以在黑板上完成的实验装置、光路图、电路图或仪器外观形状等，还可以对实验进行模拟操作，让学生对仪器有直观感觉的认识，一目了然。
不但可以将大型精密仪器的形状、各部分结构、工作原理甚至操作技术，以图片、影片等形式形象直观地表现出来，而且可以把各方法原理以动画形式模拟出来，甚至还可以借助模拟仿真实验，让学生了解各种仪器分析方法的影响因素，大大增强了课堂的表现力。多媒体教学的优势在于可以直观形象地表达教学主题，[5]当然，仅仅依靠多媒体教学手段也会存在不足，主要体现在：听课的环节上，采用传统的教学方法常常可以做到听课和记笔记两不误，而采用多媒体上课后，往往让学生感觉讲课进度加快，来不及记笔记。
此外，在讲解分析方法的原理时，涉及到公式的推导，有些学生思考速度跟不上讲课速度。因此，在听课这一环节上，要求学生上课前结合课本中的思考题进行预习，上课时有目的、有针对性地认真听，适当作些记录，无须照抄笔记，课后再利用课件进行复习和巩固。传统的教学模式能一直延续下来，说明必然有它不可忽视的优势，而《仪器分析》的课程内容的特点又决定了需要多媒体这种教学手段，那我们就应该把二者有机地结合起来，取长补短，使我们的课堂达到最佳的效果。
三、理论与实践相联系，渗透课程的重要性
要学好一门课程，取决于学生对这门学科的重视程度。在教学过程中，要根据不同的专业制订教学计划，实行分层次教学，有选择、有重点地介绍不同的仪器及其应用实例。其中，对于化学专业的学生要重点学习各种有机化合物和微量元素等的分析检测以及蛋白质、酶、氨基酸等生物分子的分析等;应用化学专业的学生，要求他们重点掌握生产过程的监控，如化工生产方面原材料、中间体和出厂成品的质量检测等;环境科学专业的学生要重点学习大气、水、土壤等污染物的检测。要使学生认识到这门课程的学习会给自己将来的工作或者科研带来很大的帮助，并从内心重视这门课程。
同时，在教学过程中将仪器分析的原理方法与现实社会密切相关的热点问题结合起来。例如，涉及食品安全的毒奶粉事件、苏丹红事件，涉及环境安全问题的水体重金属污染、空气中污染物的监测等，不但可以帮助学生认识仪器分析在现实生活中的意义和作用，从而诱导学生学习的强烈愿望，而且可以促使学生从仪器分析课程中去寻求解决问题的方法，主动去学习，带来的效果是任何一种其他教学方法所无法比拟的。
四、改进实践教学的方式，多用启发式教学
目前传统的实验教学的指导方式是，告诉学生实验的原理、仪器、实验步骤，甚至连细节和注意点也一一交代，学生被动地按照实验的步骤一步步机械地完成即可，未能真正达到投入学习的目的，所学到的仪器分析知识及其他学科知识并未真正融合，使得学生不愿动脑筋，甚至不预习，实验时只需逐条看黑板、结合讲义也能完成实验，其结果只是使学生通过实验课巩固或验证所学的理论知识。多年的教学实践表明，尽管教师做得很细致很周到，但这样的实验很难激起学生主动学习的积极性，教学效果不甚理想，且对学生的动手动脑能力的培养极为不利，更不用说培养其创新能力了。
因此，老师们应把更多的思维空间留给学生自己，要求学生提前预习，让他们有独立思考的机会。而在课堂上开展启发式教学，重点介绍实验的基本原理和仪器结构，可以利用报废解剖后的仪器讲解结构原理，这种方式的教学才更加形象而又直观。这样就改变了教师讲学生听的传统的单通道输入知识信息的格局，起到了教师“举一”而学生“反三”的功效。[6]
五、强化学生实践能力，增添设计性实验
学习的过程已经不再是抄写黑板上的那些条条框框了，而是在于培养自己利用新的知识去找到解决问题的途径，这本身就是一场教与学的革命。为了提高仪器分析实验教学的质量，充分发挥分析仪器在培养学生创新实践能力中的作用，需要对仪器分析实验教学作较大幅度的调整。基本思路是将仪器分析实验的教学在12周内分两个阶段进行。第一阶段是以原有的基础知识和基本训练为目标的必做实验，第二阶段是以能力培养为目标的开放式设计性选做实验。
这种设计性实验要求学生根据老师给的课题，自行设计实验，通过独立查阅文献资料，验证实验方案，独立运用所学知识和实验技术解决实际问题，得出结论。在仪器分析实验中，可以把化学分析和仪器分析实验综合起来，例如，测量水样中金属离子，让学生先查阅文献，再进行水样(可自己采样)中一些金属离子的络合滴定分析和原子吸收测定，得出结果，然后写出类似科技论文的综合性实验报告。也可将老师的一些科研成果设计成仪器分析实验，使学生更深入了解一些前沿研究领域以及科技创新和论文撰写的全过程。教师主要起辅导答疑的作用，而学生才是自主学习的主人。
通过几年来对《仪器分析》课程体系进行改革和实践，更新教学思想、改革教学方式、采用多媒体教学手段、理论与实验密切结合等途径，合理优化课程的内容和结构，对培养综合性、研究与创新性人才具有十分重要的意义。开展多层次的实验教学，利用综合性、设计性实验锻炼学生发现问题、分析问题和解决问题的能力以及在撰写论文和答辩过程中的综合归纳能力、科技写作能力和语言表达能力。这种研讨式教学孕育了他们的创新意识，激发了其创新热情，培养了其创新实践的能力。
作者：彭 瑜,周全法,李卉卉,杨小弟 来源：教育教学论坛·下旬 2011年1期
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