基于应用型人才培养的仪器分析课程改进初探

来源:用户上传      作者:

　　摘要：在经济和科技迅速发展的新形势下，各行业要求毕业生不仅具有扎实的专业基础知识，而且具备较强的实践能力和创新意识。针对仪器分析课程的教学现状，从完善教学大纲、优化课程体系、丰富教学方式、提高教学水平等方面探讨了仪器分析课程的改进措施。
　　关键词：仪器分析;课程改进;应用型人才培养
　　中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1674-9324（2020）22-0171-02
　　仪器分析技术是借助特定仪器，以物质的物理或物理化学性质为依据，对物质结构及样品组成等进行定性、定量分析的方法。作为科学研究和质量监控的重要分析手段，仪器分析技术被广泛应用于化工、材料及环境科学等自然科学的研究，以及环境监测、食品安全检测及检疫检验领域。许多高校把仪器分析作为化工、食品、环境及应用化学等专业的一门重要基础课程。
　　随着社会经济的飞速发展和现代科技的全面进步，各行业对应用型人才的要求也越来越高，毕业生不仅要具有扎实的专业基础知识，而且要具備较强的实践能力和创新意识。但传统教学模式难以调动学生的学习积极性，学生有的在课堂上看手机，有的看似听讲，实际不知神游到何处，没有跟着教师的授课思路积极思考，教师往往处于“唱独角戏”的状态。笔者基于应用型人才培养的目标，分析仪器分析教学现状，结合多年的授课经验，从完善教学大纲、优化课程体系、丰富教学方式、提高教学水平等方面初步探讨了仪器分析课程的改进措施。
　　一、仪器分析课程教学现状
　　仪器分析是分析化学的一个分支，涉及数理化及计算机等学科知识，是一门综合性强、技术含量高的应用型课程。教学内容包括气相色谱、高效液相色谱、电位分析、伏安分析、库仑分析、原子发射光谱、原子吸收光谱、紫外-可见吸收光谱、红外光谱等，内容涵盖广，多学科交叉，知识点分散，学生在短时间内很难真正理解和掌握。
　　有些仪器分析方法名称相近，但原理及所用仪器又大不相同，例如色谱和光谱分析、原子发射和原子吸收光谱、气相和液相色谱，很容易混淆，学生课前又没有见过这些仪器，没有感性认识，讲授内容对学生来说枯燥、难懂。
　　仪器分析理论课的讲授须结合实验进行，但由于各种客观原因，实验教学往往很难与课堂教学同步。此外，实验涉及的仪器多为价格昂贵的大型仪器，使用和维护成本较高，一般院校实验教学仪器数量有限，即使采用实验分组法，每组学生2～3人，也不能保证每位学生都有动手操作的机会。这些都增加了引导学生扎实掌握仪器分析方法解决实际问题的难度。
　　二、仪器分析课程改进措施与实践
　　（一）完善教学大纲，优化课程体系
　　依据行业需求和专业培养目标完善教学大纲，构建具有针对性的课程体系。仪器分析主要包括色谱、电化学和光学分析，在保证知识结构体系完整的基础上，结合专业特点，合理选取教学内容，授课学时安排突出专业培养目标需求[1]。盐城工学院应化专业立足培养具备电化学基本原理知识，熟悉电化学生产工艺，能承担产品分析检测和研发，具有创新精神和较强工程实践能力的应用型专业人才，适当增加电化学分析授课学时，使学生能够扎实掌握单扫描极谱、方波极谱、循环伏安、溶出伏安、恒电位及恒电流电解等电化学分析方法。而对食品和化工专业，电化学分析授课学时比色谱和光学分析要少，授课内容相对没有如此细致。
　　磨刀不误砍柴工，绪论都安排2学时。通过仪器分析在研发、质量检测及社会应用的多个实例，学生充分认识到仪器分析无论在其求学还是未来工作中都举足轻重，激发学习热情。学生通过学习绪论，对仪器分析起源、发展、应用及未来趋势有了总体认识。
　　实验项目与专业培养目标相结合，减少验证性实验，增加设计性实验，使学生不拘泥于既定实验步骤操作获得正确的实验结果，而是结合所学，自己制定合理的实验方案，提高分析和解决问题的能力。将不同专业必需的知识点优选重组，例如，紫外可见分光光度法的定性定量分析实验，以往通过制作苯酚溶液在不同PH值的标准曲线考察物质结构对最大吸收波长的影响，学习定性分析;通过配制不同浓度的苯酚溶液，制作标准吸收曲线，并给学生一个苯酚未知样，测定未知样的吸光度，通过标准曲线法确定未知样的浓度，学习定量分析。但期末考核发现部分同学仅记得配制标准溶液和拉了数次分光光度计的拉杆，头脑中的知识都是碎片，对定性定量分析没有整体了解。教学改革后，实验项目被调整为紫外可见分光光度法确定罐装雪碧防腐剂种类并测定含量。在实验开始前，学生先查文献，确定可能存在的防腐剂，如苯甲酸钠、山梨醇，并了解吸收曲线、最大吸收波长等概念。在实验中，学生利用紫外可见分光光度法制作这两种物质标准溶液的吸收曲线，获得最大吸收波长，并与相同条件下雪碧的吸收曲线对比，通过最大吸收波长确定雪碧中的防腐剂为苯甲酸钠;测定雪碧的吸光度，依据朗伯比尔定律，借助苯甲酸钠的标准曲线，获得雪碧中的苯甲酸钠的含量，并与商品标签上的含量比对。如此，学生对紫外可见分光光度法的定性、定量分析依据及实验过程都有了深刻的理解。
　　（二）丰富教学方式，提高教学水平
　　1.课堂讲“活”，提高课程趣味性。精心设计课程的导入，让学生产生探索的欲望。利用问题导入法，将生活现象、生产实践巧妙上升到结合理论进行讲述和剖析的导入法，而不是一味按照仪器分析基本原理、仪器结构、定性定量分析及应用范围讲授理论知识。
　　增加对仪器发展史的讲解，介绍方法创立及发展背后的故事，让课堂变得有“温度”，激发学习兴趣。介绍阿斯顿发明质谱仪，证实同位素存在的历史事实，使学生在感受科学家克服困难、不言放弃的探索精神的同时又了解了质谱法。介绍茨维特利用填充了碳酸钙颗粒的玻璃管分离植物色素的实验过程引出色谱法，使学生对色谱法的流动相、固定相、色谱分离过程有了充分的感性认识，再讲解色谱分离原理、实质及色谱仪基本组成，学生就不会觉得晦涩难懂了。 　　授人以鱼不如授人以渔，教学生查阅期刊文献，引导学生阅读文献。学生不仅可以了解仪器分析发展史，还能获知最新研究成果，拓宽知识面。
　　2.结合实际，启发式案例教学。分模块结合具体案例，将知识点在解决实际问题的统领下联系在一起。在讲气相色谱定性定量分析时，结合蔬菜中农药残留、奶粉中蛋白含量测定。在解决实际问题过程中掌握知识点，既锻炼学生学以致用的能力，又激发其学习兴趣。在教学中提出问题，引导学生寻找答案，解决问题，而不是将知识一股脑灌输给学生。
　　3.采用归纳对比方法，培养学生知识驾驭能力。注重引导学生分析知识点的内在联系，从不同的仪器分析方法归纳出共性和个性[2]。如紫外吸收与原子吸收都是分光光度法，但前者使用连续光源，后者使用锐线光源。原子吸收和原子发射都是原子光谱，但前者研究处于气态基态的原子对特征谱线的吸收，后者研究处于激发态的原子发射出的特征谱线。通过对比，前后相互衔接，学生不会混淆不同的方法。
　　4.采用多媒体、观摩演示的教学方法。仪器分析存在很多传统教学手段难以阐述清楚、不易理解的内容，借助多媒体可获得直观明了、事半功倍的效果。如板书无法画出分析仪器的立体图，而借助多媒体可以展示仪器的结构，演示仪器的操作过程，增加直观感性认识。把多组分试样色谱分析、原子吸收的原子化等微观过程通过动画形象地表现出来，有助于学生的理解。
　　将易携带的小型仪器或元件，如PH计、紫外可见分光光度计及各类电极带到课堂，演示PH值及苯甲酸钠溶液吸光度的测定，增加感性认识，提高理解力。针对一些较难或重要的知识点，录制学习短视频，方便学生课前预习或课后复习，学生可根据掌握程度选择快播或重复播放，用起来得心应手。
　　三、结语
　　积极探索适合应用型人才培养目标的仪器分析课程教学大纲，开拓多元化的教学模式势在必行，为培养具备较强综合能力的应用型人才提供助力。课程改革不是一朝一夕完成的事情，是一项长期任务，需要解决的问题不是一次改进就能全部完成的，需要教师在教学中不断探索。教师既要注重知识点的讲授，又要积极引导学生把课堂所学和实践有机结合。
　　参考文献：
　　[1]赵东宇.仪器分析课程教学方法的创新与实践[J].高教学刊， 2017，（04）：64-65.
　　[2]汪小强，白玲，李铭芳，吴东平.仪器分析课堂教学的探索与实践[J].广东化工，2019，46（24）：111+120.
　　Preliminary Study on Improvement of the Instrument Analysis Course Based
　　on Application-Oriented Talent Training
　　SHI Wen-yan
　　（School of Chemistry & Chemical Engineering， Yancheng Institute of Technology， Yancheng， Jiangsu 224051， China）
　　Abstract： Under the new situation of rapid development of economy， science and technology， graduates in various fields are required to have not only solid professional knowledge， but also strong practical ability and innovation consciousness. The teaching status of Instrument Analysis is analyzed， and the improvement measures are discussed from two aspects， such as improving the syllabus and optimizing the curriculum system， and enriching the teaching methods and improving the teaching level.
　　Key words： Instrument Analysis; curriculum improvement; application-oriented talent training
　　收稿日期：2020-02-11
　　作者簡介：石文艳（1980-），女（汉族），河北衡水人，博士研究生，副教授，研究方向：分子动力学模拟在化学中的应用。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/9/view-15235987.htm