仪器分析实验教学改革与实践范文

随着知识经济和科学技术的迅速发展，仪器分析在化学化工、食品科学、制药工程和生物技术等学科中的应用越来越广泛，已成为科学研究中重要的分析与检测手段。因此，在高校教育中“仪器分析”课程已受到越来越多的重视。实践教学把理论、抽象的知识具体化，使学生对理论知识有更深层次的理解，从而达到培养学生学习动力和激情的目的。“仪器分析”是一门技术理论与实践相结合的综合性课程，是化学、生物、食品及医药等专业的基础课，而“仪器分析”实验是本课程中重要的实践教学环节。通过“仪器分析”实验课的学习，使学生在实践中掌握各种仪器的结构、工作原理、应用范围及操作规程，增强学生分析问题、解决问题、动手操作和创新能力并可培养学生的合作精神，为其从事相关工作夯实基础。为了充分发挥仪器分析实验的作用，根据学院的实际情况，相关教师在“仪器分析”实验教学中进行了尝试性改革，并初见成效。

1实验教学改革的必要性

近年来，随着现代分析新仪器、新技术和新方法的不断发展，仪器分析在现代分析方法中起着主导的作用，掌握其技术和方法有利于学生今后的发展。传统的“仪器分析”实验教学方式和实验内容已不能适应时代和科技发展的需要。因此，“仪器分析”实验的改革尤为重要。由于实验课所使用的大型仪器设备价格昂贵，数量少（大部分只有1台）。仪器的操作采用计算机控制，且操作软件大多为英文软件，而学生在进行实验以前从没有接触过这样的仪器设备。在以往的实验课教学中，将学生按照7~10人/组进行分组，采用循环式实验教学。实验时学生围在一起看教师讲解仪器的构造、使用注意事项和操作规程（边演示边进行实验），而学生实际操作仪器的时间短、机会少。由于部分学生看不清或不认识软件中的英语单词，导致学生对实验缺乏兴趣，甚至依赖同组同学，抄袭实验报告。另外，实验课所开出的实验相对较为简单，实验前教师已将实验所需的试剂配制好，把仪器提前预热好，导致学生发挥的空间较少。这样，直到一次实验课结束，部分学生仍是一知半解，从而达不到理想的实验教学效果和培养学生自主创新的能力。因此，必须对现有的实验教学方式和内容进行改革，使学生掌握现代分析仪器的技术和方法。

2“仪器分析”实验教学模式的建立

2.1合理安排实验内容，建立“阶段性”的实验教学模式根据学院拥有的仪器设备情况，把“仪器分析”实验分为2个阶段来进行。第1阶段为基础实验，在基础实验中主要以教师命题的验证性和综合性实验为主，减少陈旧实验，增加新技术、新方法在实验中的应用。第2阶段为设计性实验，让学生结合身边实际情况，选择较熟悉、与日常生活密切联系、试验样品易获得、应用性强的实验项目，以提高学生的学习兴趣和解决实际问题的能力。通过学生自己查阅与实验内容相关的资料，并设计出实验方案，由负责教师审核并组织学生对所设计方案进行讲评后，确定实验题目，根据实验室仪器的实际情况，安排实施实验。

2.1.1基础性实验此阶段主要通过验证性和综合性实验，使学生掌握仪器的结构、工作原理、操作规程，以及定性、定量和结构分析的方法，为下一阶段开放式的设计性实验打下基础。例如，精选紫外分光光度法测样品中苯甲酸含量、气相色谱法鉴定检测饮品中的醇、红外吸收光谱测绘及图谱解析、气相色谱-质谱联用技术鉴定分析杏仁香精中化学成分的基本方法等8个经典实验，其中验证性实验3个、综合性实验5个，由8名实验教师各负责1台仪器和1个实验，采用2~3人/组的循环式教学。对实验难度较大、涉及大型精密仪器的实验，先由教师进行实验演示讲解,学生再分别动手操作[4]。这样既保证了学生独立动手实验，又有利于实验技能的提高。

2.1.2设计性实验此阶段主要在教师指导下，采用5~6人/组，由学生自己查阅资料、设计实验方案、自行准备实验，进行试验样品预处理、测定数据、分析数据、撰写实验报告，以培养学生在实验中发现问题、分析问题、解决问题的能力及团队合作精神和创新实践能力，为以后的学习、工作打下坚实的基础。近年来，先后开设了饮料中山梨酸和苯甲酸含量的测定、火腿肠中亚硝酸盐含量的测定、果蔬中VC和VB含量的测定、茶叶中VC的测定、牛奶和奶粉中三聚氰胺的测定、饼干中黄曲霉毒素的检测等50多种设计性实验。同时在实验中根据实际情况，通过选择不同仪器测定同一样品成分的方法，进行对比性实验。例如，采用高效液相色谱（HPLC）法和荧光分光光度法测定果蔬饮料中VC的含量；采用薄层色谱（TLC）法和荧光光度法测定饼干中的黄曲霉毒素。通过对比性实验，以确定不同测定方法的优缺点。实践表明，通过设计性实验的开设，整合了多个知识环节，充分调动了学生学习的主动性和积极性，培养了学生的创新能力[5]，增强了学生的学习主动性和自信心，培养了学生分析和解决问题的能力，促进了知识的融会贯通。

2.2实行开放式教学，鼓励学生参与教师科研活动“仪器分析”实验作为培养学生实践能力的重要课程，单凭实验课较短的学时，学生无法完全掌握仪器的使用，需要利用课余时间来继续进行探讨。因此，由实验中心统一调度仪器和指导教师，实行工作日白天全天开放、晚上和节假日网上预约开放，由实验教师轮流值班的制度，使学生有充分的时间补做实验课上没有完成或失败的实验，也可以使学生对没熟悉掌握的仪器操作再进一步加强，做到了“时间与空间相结合”的开放。另外，实验室的开放，增加了学生们积极参与教师科研活动的热情，培养了学生的科研兴趣。部分大二和大三学生参与科技创新课题，帮助教师完成了杂粮饼干主要成分的测定、松茸饼干质构的测定、紫山药饮料黏度和色度的测定等实验。通过开放式教学，为学生的实践学习提供了便利，奠定了其从事科研工作的基础，又充分发挥了实验室现有仪器的作用，提高了仪器的利用率。

2.3强化预习环节，完善实验考核实验预习是进行实验的重要环节，学生通过预习可了解实验目的、实验原理、实验内容以及实验需要解决的问题。但在实验进行之前，学生完全没有接触过实验所需的仪器，从而对实验仪器缺乏直观的认识。那么，采用什么样的预习方法才能使学生达到预习实验的效果呢？为了便于本科生、研究生及教师使用大型仪器，了解大型仪器的结构和工作原理。实验中心拍摄了气相色谱仪、原子吸收光谱仪、红外光谱仪、紫外光度计、荧光光度计、质构仪、热分析仪、黏度计等大型仪器的实际操作视频，放在实验中心的网站上。在视频中，实验教师详细讲解了仪器的构造、工作原理、应用范围及仪器的操作过程，使学生在进行实验之前，通过观看视频，对仪器的使用有较详细的了解。为了考查学生的课下预习情况，教师采用课上提问的方式对学生进行考核，作为实验总成绩的一部分。实验时，学生在教师的指导下就可以直接对仪器进行操作，这样既增加了学生学习仪器分析实验的紧迫感和积极性，也为实验课的安排和仪器的使用提供了便利。实验考核是对学生掌握实验情况的检验，考核主要包括出勤、预习、实验报告、操作技能考试4个方面，分别按照出勤5％、预习5%、实验报告60％（其中基础性和实验性各30%）、实验技能考试30％的比例，计入学生的实验总成绩。其中，实验报告包括实验目的、原理、实验步骤、数据记录及处理和问题讨论，通过实验报告及时发现、纠正学生在实验中出现的问题，培养其严谨的科研态度；操作技能考试以教师命题、学生抽题的方式对学生进行考核，要求学生在规定时间内独自完成实验内容，从而对学生动脑思考和动手操作能力进行综合评价。

2.4加强师资建设，提高科研素养教师是人才培养的主体，教师实验能力的强弱对学生实验能力的培养起着决定性的作用。一直以来，学院十分重视实验教学队伍的建设，加强教师的各项培训，鼓励实验教师积极参加科研实践活动，提高实践能力，逐步形成了一支实践经验能力强、教学科研丰富，拥有严谨的治学态度和勇于创新的实验教学队伍，在实验教学中发挥着重要的作用。

3结语

通过对食品科学与工程专业仪器“分析实验”教学改革，使学生由“照方抓药”的被动式学习转变为“寻方制药”的主动式学习，激发了学生的学习兴趣和创新能力，培养了学生的科研素养，提高了学生分析、解决实际问题和动手操作大型仪器的能力，为其设计毕业论文和从事相关性工作打下了良好的基础。同时，实验教学的改革也使教学质量总体提高，初步达到培养创新型人才的教育目标。但是，“仪器分析”实验改革是一项长期工作，在教学中，必须不断更新和改进实验教学内容与方法，激发学生的创新热情，培养学生的创新能力，充分发挥“仪器分析”实验在实验教学中的作用。

作者：李素芬 刘建福 单位：天津商业大学 生物技术与食品科学学院