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仪器实验教学的思考改革

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发布日期:2019-03-12 13:56

摘要:仪器分析实验是高等学校的必修课程之一,与其理论课程教学相辅相成。该文针对高等院校仪器分析实验教学过程中存在的一些问题,同时结合环境专业特色,从教学内容、课程考核、教学目标等方面进行改革探究。实践教学证明,实施改革措施不但能够激发本专业学生的学习兴趣,也能提高其动手能力,彰显出此课程教学的科学性及连贯性。

关键词:仪器分析实验;教学改革;教学思考

仪器分析实验是仪器分析课程的一个重要组分,是学生了解各种仪器结构和原理,熟悉仪器操作方法,理解所学理论知识的重要途径[1]。仪器分析法是依照被测物质的物理或化学特性,采用一些特定仪器进行测试的方法。仪器分析的理论和实验技术一方面为化学学科的发展提供发展的根本保障,另一方面也被广泛应用于材料、医药、食品、环境等领域,成为主要分析测试手段。自50年代以来,随着光谱和色谱技术日趋成熟,这些技术越来越多地被应用于科研工作和生产实践中,例如监测化学物质的性质、来源、含量及形态,以及对化学物质的生物致毒性进行评估等,分析造成环境问题的真正原因[2]。同时,本科学生在就业或考研面试环节经常会被问到不同分析仪器的掌握和应用情况。由此可见,仪器分析实验作为基础实验课程,对提高学生的专业综合素质非常重要。目前,在仪器分析实验教学过程中仍存在较多问题,各高校开设的实验以基础验证性实验居多,往往导致学生的兴趣下降,学习积极性欠佳。结合仪器分析法技术性和复杂性的特点,本文分析实验教学过程中存在的问题,总结改进实验教学的实用对策,旨在促进学生更好地掌握这门实验技术方面取得良好效果。

1教学过程存在的问题

仪器分析实验尤为适合环境和生物学专业的学生作为基础实验课程。然而,能够用于上课的仪器尤其是大型精密仪器配备远远不够,导致在实验教学过程中难以保证每个学生都按照要求进行操作训练,培养目标流于形式,最终影响实验教学的效果。本文主要从以下几个方面分析实验教学过程中存在的问题:从实验内容方面分析,实验内容较多而课时安排相对较少。在实际教学过程中,每个同学针对一种仪器的训练仅限于1~2个固定的实验内容,无法做到真正掌握该仪器的实验操作和仪器原理。同时,在实验项目设置过程中,以重复验证性实验居多,综合实验较少;合作完成实验较多,学生独立操作完成实验的机会太少。从实验成绩考核方面分析,教师在成绩评定时多侧重于实验结果的对错,导致一部分学生单纯重视实验数据而不重视操作过程,对仪器的操作步骤学习漫不经心,缺乏规范化操作,不能完整掌握仪器操作的方法和技巧,这与开设这门实验课的初衷相违背。从教学目标角度分析,该课程初衷是通过实验的形式让学生巩固和掌握实验操作技术和理论。然而,在实际教学过程中,仪器分析实验的课程安排与理论课程脱离关系,造成部分实验项目基本操作完成,而相应的理论课程还没有讲解。这一现象不利于学生对仪器分析理论知识和实验原理的理解和掌握。此外,对实验项目属性而言,验证性实验项目居多,实验思路缺乏创新型和探索性。这一实验思路影响学生创新思维和未来科研主观能动性的激发,因而限制学生综合素质的锻炼和提高。

2教学改革措施

针对教学过程中出现的问题,本文提出以下改革措施:首先,调整仪器分析实验内容,强调实验内容的综合性和设计性,突出创新性。以验证性实验、综合性实验和设计性实验3个层次开展实验教学活动,适当把教学课时向综合性实验和设计性实验倾斜。例如,通过一些经典的验证性实验内容让学生充分掌握分析原理,这部分实验内容约占总课时的50%~60%[3]。同时,引导学生根据实验室现有的仪器情况进行实验设计,如利用电化学方法测定水中有机污染物含量(比如多环芳烃、三氯甲烷等)[4]、高效液相色谱法测定蔬菜中微量元素等等。学生根据自己的兴趣爱好进行选题、设计完整的实验方案,通过这一过程的训练,提高自身的创新能力和科研能力。其次,改革传统的“仪器分析实验”多人一组的做法,增加考核指标,强调理论知识结合实验操作的理念。在实验分组方面,根据实验内容和所需仪器的不同,尽量保证2~3名同学为一小组。对于大型仪器的实验操作,可以将整个实验分成2~3个部分,每个小组独立完成实验的一部分,从而保证每个小组全程参与实验,提高工作效率。此外,在进行设计性实验时,根据实验题目和难易程度及时安排学生进行实验讨论和前期准备,保证课堂时间学生可以集中进行仪器操作。同时,增加和延长开放实验室的时间,增加周六和周日开放实验室,积极协调有关老师增加实验课时,安排有兴趣的学生参与到相关课题进行科研工作。因此,实验室定期开放,一方面能够保证学生充分掌握仪器分析实验,另一方面可以让学生提前适应科研工作的习惯,为以后从事科研工作打牢基础。在课程安排方面确保学生已经学习过该实验相关的理论课程,一般在下一个实验内容理论课程开设之前,将上一个实验内容的验证性实验、综合性实验和设计性实验全部集中上完。在保证理论先行的基础上,每次实验课上机操作之前教师对实验内容详细讲解,重点让学生了解实验仪器结构、原理及注意事项等,教学方式多采用多媒体方式,图文并茂,标注流程[5]。最后,改革实验考核标准。在实验考核方面,反映学生实验成绩主要为实验报告,重点看报告中实验步骤、数据、图表及计算结果书写是否符合实验要求。另外,在分值分配方面,实验报告、操作考试和理论考试成绩分别占总成绩的60%、20%和20%。其中,回答课堂提问情况、实验态度和是否请假等细节也都应该在成绩考核范围内[6]。

3结束语

通过仪器分析实验教学实践改革,让学生逐步树立真正掌握实验技术的责任意识,让教师在教学的每个环节重视培养学生的实验思维和动手能力,给予学生足够的仪器操作时间,鼓励学生在综合性和设计性实验环节充分发挥自我主观能动性,逐步贯穿新的科研实践进展。

参考文献

[1]吴茜,杨发福.“低碳”理念下的有机实验改革初探[J].广州化工,2012,40(2):131-133.

[2]陈小锋.环境专业《仪器分析实验》教学改革初探[J].广州化工,2016,44(24):165-166.

[3]周立敏,杨桂朋,高先池,等.仪器分析实验教学的思考与实践[J].实验科学与技术,2016,14(1):148-149.

[4]李卉卉,张士伟,海锦慧,等.面向应用型人才培养的仪器分析实验教学改革[J].化学教育,2015,36(16):40-43.

[5]殷馨,王海文.合理运用多媒体教学手段提高化学实验教学质量[J].化工高等教育,2011,28(6):48-50.

[6]吴红波.分析化学实验教学体系改革与探索[J].牡丹江师范学院学报(自然科学版),2012,(2):60-62.

作者:刘春香 纪磊 刘飞 单位:淮北师范大学生命科学学院

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