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儀器分析論文新版多篇

儀器分析論文新版多篇

儀器分析論文 篇一

關鍵詞:儀器分析 實驗教學 創新型藥學人才

中圖分類號:G424 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2014)09(a)-0146-01

《儀器分析實驗》是一門多學科、相關聯、實踐性很強的學科,且具有一定完整性和獨立性的課程。它不僅爲藥學、中藥學學科提供了根本的保障,而且也廣泛應用於食品、化妝品、環境等多個領域。實驗教學不僅使學生加深和掌握儀器分析基本理論,培養學生正確、規範的實驗操作技能,更重要的是提高分析解決問題的能力[1],培養學生嚴謹的工作作風和實事求是的科學態度,促進學生全面發展。因此,該文基於河南中醫學院儀器分析實驗教學爲例,探討儀器分析實驗教學優化培養創新型藥學人才。

1 儀器分析實驗教學現狀及存在的問題

儀器分析實驗課程是我校中藥學、藥學等各相關專業必修基礎課。以往的儀器分析實驗教學存在較多的問題:實驗教學儀器設備落後、短缺,造成實驗內容更新困難,學生人數較多,不能保證每名學生能動手操作儀器;一些大型貴重分析儀器,如紅外光譜儀、原子吸收光譜儀、氣-質聯用儀、液-質聯用儀等,學校購置只有1臺,組織學生實驗教學相對困難;重視程度不夠,實驗課時偏少,忽視了對學生基本技能的訓練;部分學生學習缺乏主動性,在實驗過程中只是袖手旁觀;缺乏有效的實驗教學方法,制約着實驗教學效果。

此外,傳統的儀器實驗考覈方式主要根據實驗報告提供的信息評定實驗成績,學生只需要記錄實驗數據,按公式給出實驗結果,這容易使學生養成學習惰性。這種考覈方式缺乏全面性和科學性,不利於培養學生分析問題和解決問題的能力,也不利於提高學生的綜合創新素質。

2 優化儀器分析實驗教學,培養學生的綜合創新素質

2.1 結合教學課時,合理規劃實驗項目

儀器分析實驗課程涉及內容寬泛,包括各種電化學分析法、光譜法、色譜法及聯用技術等。每種儀器方法所涉及的原理、儀器構造、定性定量分析的方法以及操作方法、注意事項都不盡相同,知識面涉及非常廣泛,這對於以前從未接觸過這些內容的學生來說,儀器分析課程抽象難懂、不易理解。

隨着新儀器、新方法的不斷涌現,各種新檢測技術的出現和舊檢測技術的淘汰也應該在我們的課堂中體現出來。面對有限的課時,在講課的過程中應該針對目前應用廣泛、時效性強的方法作爲重點講解,而對於一些不常用或將被淘汰的方法則一帶而過甚至不講,從而節省出時間對新方法新技術重點講解,對主要實驗讓學生多加練習,直至學生真正的理解、領悟、掌握。對於一些比較前沿的儀器、檢測技術,可以結合社會生活的研究和應用穿插在課堂上,這樣學生既能對課堂的內容提高興趣,也瞭解了儀器分析的發展趨勢,對以後的就業選擇或者繼續深造都有一定的幫助。在課下可以安排作業,督促學生能充分利用網絡資源查閱文獻,瞭解相關領域的最新動態,提高學生的自主學習能力和接受新知識的能力[2]。

2.2 改革儀器分析實驗

儀器分析相對於其他學科來講屬於一門科技比較前沿的學科,學生在平時生活中接觸不多,對於授課過程中抽象的原理難以理解,所以授課過程中往往是老師講的津津有味,學生聽的昏昏欲睡,這種授課結果可想而知。爲此我們應該提倡啓發式、對比式教學[3]在課堂上多提問、多舉例,使學生能參與思考討論。針對一些價格昂貴又不能拆卸的大型實驗儀器的結構的講解,可以由動畫的模式模擬真實的儀器,使儀器的每一部分、組裝方式、操作方式都能清晰的呈現在學生面前,使學生能真正地掌握實驗原理、儀器構造、操作步驟,從而加深對理論課的理解掌握。教師則根據實驗的內容有針對性地講解實驗原理、儀器的構造,以及可能遇到的問題及解決方案。實驗課可對儀器分析實驗教學內容進行創新,如可以在原有實驗的基礎上,開設綜合性、自主性等創新型實驗[4]。

2.3 改革儀器分析實驗考覈

儀器分析實驗教學不僅要從理論課上進行改革,更應該在實驗考覈中加強改革。一直以來學生都是重視理論課,實驗課只是按步驟操作,阻礙了學生的思考和創新能力,所以只有加強實驗考覈才加強學生對實驗的重視,實驗成績的評定,應以既能反應學生實驗的綜合能力,又能提高學習儀器分析實驗的興趣爲標準[5]。因此,實驗成績考覈的內容分爲五項:實驗報告(佔30%)、實驗操作及結果質量評價(佔30%)、學生互評(佔10%)、考勤(佔10%)、實驗操作考試(佔20%)。即實驗評價成績包括兩部分:一部分爲實驗報告成績,包括預習、報告書寫、結果、數據處理等方面。第二部分主要爲實驗操作成績,包括實驗操作是否規範、實驗的態度是否端正、實驗結果是否準確等,通過實驗考覈使學生注意實驗中的每一個環節,培養學生嚴謹的學風。

2.4 搭建實驗教學平臺,指導學生創新實驗

儀器分析實驗多爲驗證性實驗,可以多增加一些創新性的實驗,豐富實驗內容,增加學科間的交叉,從而提高學生的創新和實踐能力。爲改變這種狀況,學校建立開放性實驗室,鼓勵學生申報參加大學生創新項目、苗圃工程、挑戰杯等公共研究課題。學生根據興趣自願報名參加,由老師帶隊指導,有條件性的進入開放性實驗室進行研究。實驗完成後整理數據及實驗記錄,並對實驗進行分析、總結,寫出研究報告。通過這樣的研究過程,使學生進一步掌握常用分析儀器的原理、操作及數據處理過程,培養自身分析問題和解決問題的能力,從而實現培養學生綜合創新能力的教學目的。

3 結語

總之,儀器分析分析是一門實踐性很強的學科,在中藥學方面對藥物的質量分析,未知物結構的推測等方面有很重要的意義,通過儀器分析實驗的優化,運用現代化教學理念,提高儀器分析的教學質量,不斷地加強儀器分析實驗教學的創新嘗試,調動學生的主動性和積極性,促使學生在知識理論的層面上不斷地鞏固,同步提高實驗技能,並培養學生自主創新思維、能力和科學素養,達到培養更加優秀的藥學人才的目標。

參考文獻

[1] 陳旭,雍克嵐。儀器分析實驗教學的改革[J].實驗室研究與探索,2009,28(4).

[2] 劉素芹,劉慧宏。地方本科院校儀器分析教學改革探討[J].襄樊學院報,2009,30(8):60-62.

[3] 韓莉鋒,張永輝,陳俊利,等。儀器分析實驗教學過程中學生主體作用的培養[J].河南化工,2012,29(7):62-64.

儀器分析論文 篇二

手機測試

挑戰:

中國的手機市場發展迅猛,世界各大手機廠商競相爭奪手機用戶。在如此激烈的競爭中,手機的功能日趨豐富,比如攝像頭、MP3、FM調頻收音機等等。同時,手機通訊協議也層出不窮,GSM、CDMA、GPRS、CDMA2000、EDGE、WCDMA等等。爲了應對產品的不斷變化,工程師面臨着提高效率並縮短產品市場化時間的挑戰,他們需要一個靈活而強大的通用測試平臺。我們先來看一個通用測試平臺針對手機通訊協議的變化而表現出來的優勢。大家知道,2G的協議比如GSM和CDMA都已被成功地運用於市場了,而3G的協議比如WCDMA,CDMA2000等等是未來的必然趨勢。在從2G到3G的轉變中,面臨客戶羣、設備置換、技術的成熟度風險等等問題。運營商希望能夠進行平滑的過渡,在不丟失已有手機用戶的情況下,首先升級交換網絡部分,這使得用戶可以使用過渡期的2.5G產品,然後等時機成熟時再升級無線網絡部分達到3G的標準。2G的測試儀器已經比較成熟,3G的測試產品正在加緊開發,2.5G的專用測試設備卻由於傳統儀器製造商考慮到研發成本和市場前景的問題而匱乏。

一家著名的手機制造商製造了支持EDGE(EnhancedDataratesforGSMEvolution)協議的2.5G手機產品,需要針對這一產品的測試方案。EDGE是一個專業協議,由於它的出現時間比較短,瞭解它的人也比較少,要在短期內構建一個EDGE測試系統是一個巨大的挑戰。爲了在市場上與同行競爭,需要在一個月內能夠使用這套測試設備。

應用方案:

利用TestStand模塊化,兼容性強,可自定義的特點,根據生產測試的需要對其進行修改與完善,並結合LabVIEW,GPIB卡,以及相應的測試儀器,創建百分之百符合自己需要的CDMA基站測試系統。

使用的產品:

硬件上整個系統包含了一個PXI機箱,其中有:

NIPXI-8186

2.2GHzIntel奔騰4處理器的嵌入式PC,預裝WindowsXP操作系統

NIPXI-5660

2.7GHzRF信號分析儀,9kHz到2.7GHz,20MHz實時帶寬,80dB真實動態範圍

NIPXI-5670

RF信號源,250kHz到2.7GHz,16位,100MS/s任意波形發生,22MHz實時帶寬

NIPXI-5122

14位數字化儀,100MS/s實時採樣,2GS/s隨機間隔採樣,100MHz帶寬

NIPXI-4070

6位半數字萬用表,6ppm精度

其中,NIPXI-5660被用作矢量信號分析儀,NIPXI-5670被用作射頻信號源,NIPXI-5122被用作示波器,NIPXI-4070被用作數字萬用表。

軟件上使用了LabVIEW圖像化開發環境和NI-DAQmx驅動程序。

儀器分析論文 篇三

儀器分析教學過程中學生通過聽、說、讀、寫全方位、多途徑發展語言智能的同時,理解儀器分析中概念、原理的涵義,並能用文字準確表述。例如,講授《緒論》第一章時,以當前社會廣泛關注的食品安全問題作爲案例引入。學生在教師引導下蒐集資料,以學生爲主體展開討論,確保每個人都能表達自己的意見。討論中每個學生的發言時間有限,要求言簡意賅,用詞恰當,把握重點,並具有說服力。此過程不僅提高了學生的語言感知、把握和表達能力,更讓學生直觀地瞭解學習目的,避免對儀器分析課產生厭學心理。另外,還可通過其他途徑提升學生的語言智能並促進儀器分析教學。比如開設專題講座,介紹學科最新進展,以此來開闊學生視野,拓寬專業知識面;介紹專業文獻的查閱方法,藉助網絡資源優勢,鼓勵學生看中外專業文獻;組織學生撰寫小論文,如“儀器分析與化學分析的關係”、“儀器分析的發展方向”、“發射光譜法和原子吸收光譜法的異同點”等,培養學生語言表達、邏輯推理和探索創新能力;對大三學生有針對性地進行“科研訓練項目”等,學生在老師的指導下查文獻、翻譯資料、處理數據並寫出論文式報告,並在這個過程中提出自己的見解和觀點。

2鍛鍊邏輯數理智能,促進儀器分析教學

邏輯數理智能強的學生有較強的邏輯推理和計算能力,喜歡對所學的分析方法、分析儀器、分析過程進行分類,並熱衷於化學實驗設計。儀器分析教學中適時地提出一些探究性問題,有利於學生髮現認知的差距,激發學生利用已有知識探索未知世界的興趣。例如,在講授《電位分析法》一章時,向學生介紹多種學科交叉產生的新裝置—生物傳感器,並讓學生預測它的應用前景。要確保教學整體思考過程能夠沿着正確的方向進行,適時設定一些控制性問題,使學生的思維相對集中,便於學生在思維活動過程中得出正確的結論。同時,在教學過程中也提出一些促進學生髮散性思維的問題,讓學生思維天馬行空,任意馳騁,激發學生的創新意識。通過熱點性問題聯繫課程內容來促進學生知識的更新,有利於促進學生趨近學科的前沿。比如在講授《伏安與極譜分析法》一章時,向學生介紹新型電極修飾材料,請他們思考關於納米材料電化學性能、光化學性能、納米材料有序組裝、納米材料生物相容性等相關的分析化學問題。鼓勵學生創造性思維的發揮,鼓勵學生敢於提出新問題,發表新見解,對於那些見解獨到、簡捷巧妙、概括力強的方法予以肯定和表揚。通過與學生一起討論化學研究性學習計劃、化學實驗設計方案、化學小論文框架等,使他們充分體驗化學實驗規劃、設計、整合的過程。

3培養音樂智能,促進儀器分析教學

音樂可使浮躁的心情平靜,音樂也可使沮喪的心情振奮。重視化學學科中音樂智能的培養,是重視化學學科中人文教育的一種體現。音樂智能發達的學生可將這種智能運用於減緩壓力、提高學業成就。儀器分析課程內容較多、難度較大,課時安排容易使學生疲勞,利用課間休息時間,用多媒體播放節奏輕緩的音樂,一方面能夠讓同學們放鬆心情,另一方面也可以和學生拉近距離。在一些儀器分析實驗中,通過播放背景音樂,可以起到集中學生注意力,創造良好氛圍的作用。

4開發視覺空間智能,促進儀器分析教學

開發視覺空間智能有助於學生思維能力和實驗能力的提高。有視覺空間智能強項的學生能夠良好地觀察實驗現象,得出實驗結論。儀器分析課程中幾乎每個章節都涉及實驗裝置、儀器組成及基本原理。這要求教師改進教學手段,應用現代化技術,多方收集資料,運用多媒體課件製作技術,製作出符合教學思想和學生認知規律的課件。例如,在講授《原子吸收光譜法》中霧化室結構及工作原理、《色譜分析法導論》中兩相分配原理時,通過向學生演示模擬動畫,可以起到理想的教學效果。靈活應用多媒體課件中的圖片、動畫、視頻和音頻文件,可以向學生傳遞更多信息,有助於學生對所學知識的理解。在儀器分析實驗教學中,學生要進行大量的實驗設計,這不僅可以培養學生的具象思維,還可以培養學生的空間想象能力,是學生視覺空間智能在儀器分析課堂應用的有效方式。另外,我們重視教師身體語言的作用,教師的面部表情、手勢、身體姿態、動作幅度、眼神接觸等都顯示着教師的態度和情感,學生通過觀察接受這些信息可以調動提高學習情感。

5提高身體運動智能,促進儀器分析教學

儀器分析是建立在實驗操作基礎之上的學科。在儀器分析教學中身體運動智能集中表現爲動手操作能力。有身體運動智能強項的學生喜歡承擔具體的實驗操作任務,並且能順利地完成實驗操作。實驗中動手操作是感性地認識物質活動的過程,其目的在於把蘊含於化學實驗目的和化學實驗設計中的理論思維,通過物質的和實驗操作方法外現於具體實踐活動中。這是培養實驗能力,養成科學態度和科學方法的最佳途徑。在開設的包括光化學部分、電化學部分、分離分析部分共十五個綜合性實驗中,我們均確保每三至五人一個實驗小組,一臺儀器。要求每個同學都親自動手操作實驗儀器,在動手過程中學習、複習理論知識,並發現問題、解決問題。通過與科研機構、化工企業等建立友好聯繫,營造課堂外學習的良好氛圍,通過參觀、調研、實習等方式開拓學生的視野,瞭解化學與社會的關係。

6開啓自我認識智能,促進儀器分析教學

自我認識智能指的是關於建構正確自我知覺的能力,其核心就是留心、反思與重建。儀器分析學習中的自我認識能力表現爲:瞭解學習知識的方法是否科學,學習狀態是否理想,以及清楚知道自己學習的潛能。在儀器分析教學中,教師幫助學生認識自己在知識理解和技能掌握方面存在的偏差並激勵學生改進,指導學生對所學知識舉一反三,及時糾正學生在實驗操作方面的失誤,對學生的實驗設計方案提出表揚和恰當的修改意見等。通過實驗,將學生帶入科學探索的情景中。小組實驗中,學生運用自我認識智能,在合作和交流中自主地建構關於儀器分析實驗的知識體系,不斷地權衡和評價自己的實驗操作水平和實驗結果。通過提問,指導學生對所學內容反思、對比、舉一反三。如:紫外吸收光譜定性分析實驗和紅外吸收光譜定性分析實驗的定性分析原理分別是什麼?對於有機化合物的定性分析,紅外吸收光譜法比紫外吸收光譜法更有利,原因是什麼?在實驗安排上,可採取先易後難的順序,從基礎實驗、開放實驗到研究型實驗,逐步深入,使學生不斷了解新知識、積累新知識、運用新知識。利用自我認識智能對整個實驗過程進行反思總結是儀器分析實驗的重要一步,主要從兩個方面開展:(1)指導學生撰寫實驗報告時進行如下幾個方面的總結:①本次實驗研究的結果及所用幾種測定方法的優缺點比較;②自己在本次實驗中的成功經驗或失敗教訓;③結合自己的實驗操作過程,重新審視自己設計的實驗方案,使之更加科學合理;④對本實驗的改進或其他創新性想法。(2)教師對學生在實驗過程中的總體表現進行評價(一般放在下次實驗之前)。教師從學習態度、方案設計、實驗操作技能、實驗結果、實驗報告等方面進行總結,對測定結果精確者予以肯定、鼓勵,對誤差較大者分析原因。

7塑造人際交往智能,促進儀器分析教學

人際交往智能的核心在於與他人之間的“理解與交往”,能夠善於聽取別人的意見。合作學習特別強調此項智能,儀器分析學習過程中,這種能力必不可少。我們通過讓學生分組合作,小組成員一起討論並與老師交流的方式,增加學生之間的互動、學生與老師之間的互動。《色譜分析法導論》一章和《氣相色譜法》一章部分內容重疊。講授完《色譜分析法導論》一章後,讓學生課下預習《氣相色譜法》一章,分組討論後小組代表講解部分內容。這樣既可讓學生在合作交往中鍛鍊自主學習能力、動手能力,更讓學生有一種主導完成學習內容的成就感。教師在討論中的角色體現多元化的特點,時而是組織者,時而是參與者,時而是批判者,時而是引導者。通過增加綜合設計性實驗、加強過程評價、整合常規實驗內容、開發設計性、探索性和綜合性實驗來培養學生人際交往智能,由簡到繁,由淺入深對儀器分析實驗教學進行了改革。鼓勵同學之間共同討論實驗步驟,合作完成實驗操作,更進一步地討論如何對實驗裝置進行改進,提高合作開發新實驗的能力。同時,我們鼓勵學生選取廣播、電影、電視和報紙等大衆媒體所反映的科技發展最新動態,製成多媒體課件,放在互聯網班級共享文件夾中。學生瀏覽網頁即可查閱相關的更新資料。這有利於學生養成交流、共享、合作的習慣,培養科研興趣、拓寬科學視野。

8提高自然觀察智能,促進儀器分析教學

儀器分析中的自然觀察智能主要指的是觀察實驗並記錄現象的能力。實驗室中進行的學生實驗、探究實驗、設計實驗等,是教師鍛鍊學生觀察能力的有效媒介。通過對實驗現象的觀察和描述,培養自然觀察智能是儀器分析教學的主要任務之一。我們開設多種形式的課程,除開設必修課和選修課外,還根據學校特色以及學校與周圍環境的特點開設校本課程和內容豐富的活動課,將化學與社會、環境、食品、生產、生活等聯繫,作爲研究性學習的課題。通過開放化學實驗室,鼓勵學生多做實驗,改進或設計一些新的實驗,培養學生的觀察、創造能力。要說明的是,各智能之間並非彼此絕對孤立、毫不相干,而是相互作用、以組合的形式發揮作用。多元智能理論給教師的專業化發展提供了新的視角,要求教師的教學理念應由知識的傳授爲中心轉向以學生髮展爲中心,教學模式應由單一性轉向多樣化,教學方法應由“滿堂灌”轉向靈活多樣性,教學內容應由封閉性轉向開放性,教師的知識結構應由局部轉向全面,評價方式應由單一轉向多元化。

儀器分析論文 篇四

分析化學是一門對物質的組成、結構和狀態進行系統測量與表徵的科學,是人們認識物質世界的重要手段之一。[1]它包括化學分析和儀器分析兩大部分,兩者相輔相成,缺一不可。《儀器分析》課程是綜合性大學和高等師範院校中一門新穎的交叉學科。[2,3]《儀器分析》(含實驗)課程目前是我校化學與材料科學學院應用化學、環境科學和工程以及化學教育專業本科生的主幹基礎課程。儀器分析是一門集化學、物理學、生物化學、數學和計算機科學等多學科爲一體的綜合性學科。

[4]由單純提供分析測試數據,上升到從原始的分析測試數據中最大限度地獲取有價值的靜態和動態物質信息,以解決自然科學各領域中的關鍵問題。作爲自然科學研究領域中物質的信息科學,儀器分析的發展被寄予越來越大的期望,並提出越來越高的要求。因此,作爲本科生的儀器分析理論與實驗課程體系的教學,也越來越顯示其重要性。

結合目前的化學領域發展現狀和教學要求,我們深刻認識到儀器分析課程的教學涉及面較廣且綜合性較強,在課堂教學中既要傳授各種現代儀器分析方法的基本原理,又要介紹儀器的基本結構、測試原理和定性定量的分析方法,尤其是各種方法的特點及其應用範圍。

而就目前我校的儀器分析課程教學現狀來看,尚與國內其他院校存在一定的差距,無論是教學內容,還是教學方法,都缺乏及時更新,這本身與儀器分析方法的飛速發展是相矛盾的。因此,通過對《儀器分析》課程體系進行改革和實踐,更新教學思想、改革教學方式、採用多媒體教學手段、理論與實驗密切結合等途徑,合理優化課程的內容和結構,對培養綜合性、研究與創新性人才具有十分重要的意義。

近年來,隨着儀器分析方法的迅速發展和更新,我國各高校都普遍增大了《儀器分析》課程內容的比重,並且結合儀器分析方法的發展趨勢來更新教學內容,以便培養知識結構較新、動手能力頗強的學生。同時,各高校按照教育部《關於對基礎課實驗室進行合格評估的通知》精神,建設了一批合格實驗室和實驗中心,對於推動實驗教學改革、突出本科教學在學校的中心地位起到了很好的促進作用。其中,北京大學的《儀器分析》課程教學的總學時數達到60學時,實驗有18個,涵蓋了11種儀器分析方法。

南京大學的《儀器分析》實驗開出時間爲大學二年級的兩個學期,共有26個實驗項目以供選擇,課程教學的總學時數達到48學時,其中前13個實驗項目爲必選實驗,後13個實驗項目爲選修實驗。中山大學的《基礎儀器分析》課程教學的總學時數達到54學時,開設基礎性實驗17個,綜合型實驗9個。其中選做實驗與現實生活相結合,例如鉛鋅礦煙道灰中鍺的光譜定量分析,單掃描示波極譜法——廢水中鎘的測定和中藥沖劑中有效成分的分析等。此外,還組織實驗每8人一組前往分析測試中心、化學院實驗中心和各研究所進行大型儀器教學參觀。因此,我們亟需根據自身專業特點將《儀器分析》課程的改革放到極其重要的位置。

一、研究現有課程體系,重視教學實踐內容

我們必須瞭解課程自身的特點,這樣纔能有針對性地加以改進。首先,儀器分析理論課程涉及的學科和領域非常廣泛,儀器工作原理往往是多學科交叉,比其他基礎課更抽象、更枯燥,化學和環境專業的學生學習起來存在一定難度。學生感到最困難的是由於課堂上介紹儀器原理時未能見到實物,故常理解不透,印象也不深,單靠語言和文字描述儀器的工作原理又很難達到預期效果,不容易激發起學生的學習興趣和動力。由此可見,要充分發揮課堂教學的重要作用,提高教學質量,就必須把教學從偏重知識記憶、偏重教師灌輸的傳統教學模式中解放出來,創建一種充分發揮學生學習主觀能動性和發展其自身個性的教學模式。教師可採用形式多樣的教學方法,如啓發式教學法、比較式教學法、課堂討論、實驗演示等,或者按照儀器分析方法發展歷程的方法,再結合相關國際刊物文獻資料學習探討等方式,充分調動學生的學習積極性。

其次,儀器分析實驗作爲儀器分析教學的重要組成部分,與其他化學課程相比較,儀器分析實驗教學存在嚴重的三多三少的矛盾,即班次多、人數多、實驗組多,而老師少、儀器少、實驗室少。此外,還存在重複驗證實驗多,綜合實驗少;合作完成實驗多,獨立操作的實踐機會少等情況。儀器分析實驗教學以前主要集中在驗證性實驗和規範化操作,缺乏科學的思維訓練和創造性激勵。大多數學生在畢業前根本沒有閱讀過儀器使用說明書,遇到問題時通常依靠老師來解決,在實驗中完全缺乏主動性,能力得不到及時地培養和提高。

此外,所涉及的大型貴重儀器實驗或是演示實驗,學生操作時間短,不能達到提高學生創新能力的目的。受到大型儀器數量的限制,雖然採取大循環(每組2~4人)做實驗,但學生實際上機操作時間依然偏少。爲提高學生上機的時間利用率,所開出的12個實驗基本上都是成功率高、現象明顯的驗證性實驗。在實驗課中,許多學生反映獨自操作的機會少,不利於培養他們的實驗動手能力。希望實驗室能隨時對外開放,能有更多的實驗機會,能讓他們自己設計、驗證實驗。往往給學生自己動手的空間和機會,他們的自學能力才能得到提高,學習才能成爲一種自覺性行爲,懂得“教是爲了不需要教”,“不教是爲了養成學生有一輩子自學的能力”(葉聖陶語)的道理。

二、多種教學方法結合,突出多媒體教學

興趣纔是學生學習最好的老師,很多教學模式從主觀能動性出發,就是爲了在更大程度上激發或者提高學生學習的興趣,爲此我們就需要對教學手段進行改進,多媒體就是目前最普遍、最直接的教學途徑。通過多媒體教學,就能很好地解決一些實際教學問題。多媒體教學能夠展示平時課堂上難以在黑板上完成的實驗裝置、光路圖、電路圖或儀器外觀形狀等,還可以對實驗進行模擬操作,讓學生對儀器有直觀感覺的認識,一目瞭然。

不但可以將大型精密儀器的形狀、各部分結構、工作原理甚至操作技術,以圖片、影片等形式形象直觀地表現出來,而且可以把各方法原理以動畫形式模擬出來,甚至還可以藉助模擬仿真實驗,讓學生了解各種儀器分析方法的影響因素,大大增強了課堂的表現力。多媒體教學的優勢在於可以直觀形象地表達教學主題,[5]當然,僅僅依靠多媒體教學手段也會存在不足,主要體現在:聽課的環節上,採用傳統的教學方法常常可以做到聽課和記筆記兩不誤,而採用多媒體上課後,往往讓學生感覺講課進度加快,來不及記筆記。

此外,在講解分析方法的原理時,涉及到公式的推導,有些學生思考速度跟不上講課速度。因此,在聽課這一環節上,要求學生上課前結合課本中的思考題進行預習,上課時有目的、有針對性地認真聽,適當作些記錄,無須照抄筆記,課後再利用課件進行復習和鞏固。傳統的教學模式能一直延續下來,說明必然有它不可忽視的優勢,而《儀器分析》的課程內容的特點又決定了需要多媒體這種教學手段,那我們就應該把二者有機地結合起來,取長補短,使我們的課堂達到最佳的效果。

三、理論與實踐相聯繫,滲透課程的重要性

要學好一門課程,取決於學生對這門學科的重視程度。在教學過程中,要根據不同的專業制訂教學計劃,實行分層次教學,有選擇、有重點地介紹不同的儀器及其應用實例。其中,對於化學專業的學生要重點學習各種有機化合物和微量元素等的分析檢測以及蛋白質、酶、氨基酸等生物分子的分析等;應用化學專業的學生,要求他們重點掌握生產過程的監控,如化工生產方面原材料、中間體和出廠成品的質量檢測等;環境科學專業的學生要重點學習大氣、水、土壤等污染物的檢測。要使學生認識到這門課程的學習會給自己將來的工作或者科研帶來很大的幫助,並從內心重視這門課程。

同時,在教學過程中將儀器分析的原理方法與現實社會密切相關的熱點問題結合起來。例如,涉及食品安全的毒奶粉事件、蘇丹紅事件,涉及環境安全問題的水體重金屬污染、空氣中污染物的監測等,不但可以幫助學生認識儀器分析在現實生活中的意義和作用,從而誘導學生學習的強烈願望,而且可以促使學生從儀器分析課程中去尋求解決問題的方法,主動去學習,帶來的效果是任何一種其他教學方法所無法比擬的。

四、改進實踐教學的方式,多用啓發式教學

目前傳統的實驗教學的指導方式是,告訴學生實驗的原理、儀器、實驗步驟,甚至連細節和注意點也一一交代,學生被動地按照實驗的步驟一步步機械地完成即可,未能真正達到投入學習的目的,所學到的儀器分析知識及其他學科知識並未真正融合,使得學生不願動腦筋,甚至不預習,實驗時只需逐條看黑板、結合講義也能完成實驗,其結果只是使學生通過實驗課鞏固或驗證所學的理論知識。多年的教學實踐表明,儘管教師做得很細緻很周到,但這樣的實驗很難激起學生主動學習的積極性,教學效果不甚理想,且對學生的動手動腦能力的培養極爲不利,更不用說培養其創新能力了。

因此,老師們應把更多的思維空間留給學生自己,要求學生提前預習,讓他們有獨立思考的機會。而在課堂上開展啓發式教學,重點介紹實驗的基本原理和儀器結構,可以利用報廢解剖後的儀器講解結構原理,這種方式的教學才更加形象而又直觀。這樣就改變了教師講學生聽的傳統的單通道輸入知識信息的格局,起到了教師“舉一”而學生“反三”的功效。[6]

五、強化學生實踐能力,增添設計性實驗

學習的過程已經不再是抄寫黑板上的那些條條框框了,而是在於培養自己利用新的知識去找到解決問題的途徑,這本身就是一場教與學的革命。爲了提高儀器分析實驗教學的質量,充分發揮分析儀器在培養學生創新實踐能力中的作用,需要對儀器分析實驗教學作較大幅度的調整。基本思路是將儀器分析實驗的教學在12周內分兩個階段進行。第一階段是以原有的基礎知識和基本訓練爲目標的必做實驗,第二階段是以能力培養爲目標的開放式設計性選做實驗。

這種設計性實驗要求學生根據老師給的課題,自行設計實驗,通過獨立查閱文獻資料,驗證實驗方案,獨立運用所學知識和實驗技術解決實際問題,得出結論。在儀器分析實驗中,可以把化學分析和儀器分析實驗綜合起來,例如,測量水樣中金屬離子,讓學生先查閱文獻,再進行水樣(可自己採樣)中一些金屬離子的絡合滴定分析和原子吸收測定,得出結果,然後寫出類似科技論文的綜合性實驗報告。也可將老師的一些科研成果設計成儀器分析實驗,使學生更深入瞭解一些前沿研究領域以及科技創新和論文撰寫的全過程。教師主要起輔導答疑的作用,而學生纔是自主學習的主人。

通過幾年來對《儀器分析》課程體系進行改革和實踐,更新教學思想、改革教學方式、採用多媒體教學手段、理論與實驗密切結合等途徑,合理優化課程的內容和結構,對培養綜合性、研究與創新性人才具有十分重要的意義。開展多層次的實驗教學,利用綜合性、設計性實驗鍛鍊學生髮現問題、分析問題和解決問題的能力以及在撰寫論文和答辯過程中的綜合歸納能力、科技寫作能力和語言表達能力。這種研討式教學孕育了他們的創新意識,激發了其創新熱情,培養了其創新實踐的能力。