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仪器分析教程的探究和实践

2013/09/30 阅读:

“仪器分析”是分析化学中发展最快的领域,特别是现代信息技术和其他高新技术的发展,进一步促进了“仪器分析”的发展,因此,不断更新课程内容是该课程建设的主要任务.为了补充新的教学内容,笔者每年都参加岛津、安捷伦等公司举办的仪器展销会和仪器使用研讨会,了解现代分析仪器的最新进展,并将相关信息补充到教学内容中,让学生及时了解“仪器分析”发展的前沿,另外,还及时把分析仪器网站的相关内容,补充到课堂教学中.

1采用生动和有效的教学方法

“仪器分析”课程包括多种仪器的基本原理和结构、使用方法及分析方法的建立等内容,而每种分析仪器也不尽相同,有些仪器原理和结构的部分内容比较抽象,学生往往因畏难而厌学,这就要求教师采用生动和有效的教学方法,激发学生的学习兴趣.

1.1综合比较法的应用

由于不同仪器有不同的工作原理、结构及使用方法,在教学中,应以仪器的工作原理和结构为主线,启发学生把相对独立的分析方法进行归纳与分类,通过对比和分析,总结出分析方法的共性与个性.例如,光谱分析内容可做以下对比:按照与电磁辐射作用的粒子不同,光谱分析的方法可分为原子光谱分析法、分子光谱分析法和核磁共振波谱法三大类,其中,原子光谱分析法包括原子吸收光谱法和原子发射光谱法,分子光谱分析法包括紫外-可见光谱法、红外光谱法和发光分析法等;按照电磁辐射与粒子的作用过程不同,包括发射光谱法(发射过程)、吸收光谱法(吸收过程)、拉曼光谱法(散射过程)、衍射光谱法(衍射过程)、旋光色散法和圆二色光谱法(光的偏振特性)等.通过这种方法的教学,学生对分析方法之间的联系与区别可以有更深的理解.

1.2形象比喻法的应用

“仪器分析”课程中的原理和概念比较多,有些原理和概念比较抽象,不易理解,若采用形象化的比喻,将日常生活中的事物和现象融入课堂教学,则便于学生理解和应用.例如,色谱分析中分离原理的理论描述是:当流动相中携带的混合物流经固定相时,其与固定相发生相互作用.由于混合物中各组分在性质和结构上具有差异,与固定相之间产生的作用力的大小、强弱不同,随着流动相的移动,混合物在两相间经过反复多次的分配平衡,使得各组分被固定相保留的时间不同,从而按一定次序由固定相中流出.对于这种描述,学生会感到复杂,难于接受,若用走亲访友作比喻,把走亲访友的过程看作色谱的分离过程,亲友的家是固定相,走进去的人是流动相,进进出出就是流动相的不断运动,根据双方关系亲疏远近(色谱中的相互作用力大小),会有不同表现(不同的作用情况).若是双方关系亲近(色谱中的相互作用力大),人们就会在亲友家中停留的时间长(保留时间长),反之,则停留时间短.不同的人群(分离对象)由此就可以得到区分(色谱分离).这种贴近生活的比喻可以帮助学生正确理解分离原理.

1.3电化教学法的应用

“仪器分析”课程涉及的一些大型贵重分析仪器,如电感耦合等离子发射光谱仪、质谱仪、核磁共振波谱仪等,很难普及到一般的本科院校;即使是一些常见的分析仪器,出于保护分析仪器不受损害或防尘的需要,也不会向学生展示其内部结构.在传统的教学过程中,学生很难真正了解仪器的内部结构及工作原理,也不能很好地掌握仪器的使用方法.多媒体技术集文字、图片和声音等信息于一体,具有较强的直观性和形象性.借助多媒体技术,把教学内容生动形象地展现给学生,可以让学生通过形、声、色及其变化,认识“仪器分析”世界.把多媒体与传统教学方式恰当结合,可实现教学优化.以紫外-可见分光光度仪为例,不同的单色器和光路系统组成了不同类型的仪器,通过演示仪器工作原理的Flash动画,学生能轻松理解可见分光光度仪的工作原理.

2建立多元化的考核体系

“仪器分析”课程的实践性很强,应以培养学生的能力为重点,知识、技能并重,并以能力和技能考核为主线.在对学生的考核中,总成绩的评定采用“平时成绩+阶段考试+期末考试+实验技能”的模式,即理论课平时成绩占20%、实验成绩占20%、专题报告成绩占10%、期末考试成绩占50%.各部分成绩评定使用多元化的考试、考核手段,不仅检测学生对知识点的掌握,更检测学生运用知识的能力、实践动手操作能力、教学参与程度等.这种考核方式避免了由期末考试决定学业成绩的弊端,鼓励学生端正学习态度,不做考前突击,不搞死记硬背,有利于学风建设.

平时成绩注重考查学生的学习状况,包括课堂练习、课堂交流、完成作业的情况等.例如,在教学过程中,根据所讲的分析方法,要求学生查阅相应的国内外文献,并做成PPT文件,然后进行课堂交流.通过查阅,学生了解了国内外相关仪器及分析方法的发展动态,巩固了课堂教学成果,提高了查阅文献、独立思考的能力.

阶段考试是根据章节的教学要求采用提问、单元测验和期中考试等方式对学生的学习效果所做的评价方式.通过阶段考试,教师可以了解学生掌握知识体系、运用知识能力、实践动手能力、语言表达能力、综合素质方面的情况,学生可以发现自己学习中存在的问题,并不断地改进学习方法,积极完成各阶段的学习任务.实验技能测试是在实验教学过程中进行操作能力的考核和实验结果的评定,将实验过程、实验结果、实验报告有机结合,能有效地考查学生综合运用理论知识、实验技术和方法解决实际问题的能力.

期末考试考查的是学生对知识的组织、理解、运用和分析的综合能力,强调学生对知识体系的整体把握,通过期末考试,鼓励学生进行求异思维,培养创新能力以及分析和解决问题的实践能力.

3结束语

“仪器分析”是化学专业的重要基础课,在培养学生动手能力的过程中发挥着举足轻重的作用,教师作为科学工作者和知识传播者,肩负的使命是重大的.只有通过师生的共同努力,才能实现双赢的教学效果.

作者:刘冰单位:新乡学院化学与化工学院

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