高校“仪器分析”实验教学改革

摘要结合仪器分析实验课中电感耦合等离子体质谱仪的教学经验，针对应用型本科高校实验课程现状及主要问题，探讨如何激发学生的兴趣、提高教学质量。为今后的仪器分析实验教学提供一定的参考。

关键词仪器分析教学改革实验教学开放实验

1福建工程学院仪器分析实验课现状

1.1大型仪器数量有限

仪器分析实验教学需要的大型仪器包括电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）、高效液相色谱仪、红外光谱仪、原子吸收光谱仪、气相色谱仪、紫外可见分光光度计等。除了紫外可见分光光度计台数较多，其他仪器由于价格较高只有一台，因此，实验基本都是以“演示实验”为主，教师操作，学生观看，学生几乎没有机会直接接触仪器。学生始终处在被动的学习状态中，同时由于每组学生人数较多（8-10人），只有站在前排的同学大概掌握了基本操作，站在后排积极性不高的同学，连仪器的基本结构都没有了解，导致实验效果非常差[2-4]。

1.2教学方式老旧

基础化学实验课涉及的仪器试剂较为简单，在学生开始做实验前，老师只介绍注意事项、实验原理和实验过程[5]。仪器分析实验课与基础化学实验课最大的区别是使用的大型仪器，大型仪器的构造、原理以及前处理复杂，很难通过板书讲清楚。固定的教学模式，让学生在学习过程中较为被动，不能有效地培养学生的动手能力以及分析问题、解决问题的能力。

1.3重实验操作技能，而轻样品前处理

样品的前处理是大型仪器检测样品的必要步骤，也是区别于基础化学实验的主要方面。对于不同的待测样品、不同的仪器方法以及不同的实验目的，都有相应的前处理方法[6]。样品的前处理，都有严格的要求，但是由于实验教学课时较少，前处理一般由老师准备，忽视了学生对待测样品前处理能力的培养。学生在上课时，根据老师的讲解，机械式地进行实验操作，影响了教学质量。

1.4学生课前预习不足，不重视实验课

因为仪器分析实验主要借助大型仪器，而学生预习只能从书本上获得理论上的理解，缺乏直观直觉的认知，因此对于仪器结构以及操作方法等茫然一片，无所适从。学生在这种状态下听课，比较被动，没法及时消化理解教师讲解的内容，更谈不上对于知识的内化。部分自主学习能力差的学生，更是敷衍了事、数据处理马虎、不认真听讲，特别是仪器分析实验课，仪器台套数少，实验为演示实验。从学生的实验报告上来看，数据处理还是一塌糊涂。针对上述问题本文以ICP-MS实验为例，对仪器分析的实验教学进行探索。ICP-MS具有干扰少、灵敏度高、检出限低、动态线性范围宽、可行性多元素快速分析等特点，广泛用于环境、地质、化工等领域。国家也相应出台了土壤及固体废物、食品、大气颗粒物、水等样品中金属元素的ICP-MS检测方法[7-9]。

2实验教学改革措施

2.1建立开放式教学模式，提高学生的参与度

建立开放式教学模式，主要为了培养学生的实验兴趣，提高学生的参与度、动手能力。开放式教学模式从实验课前准备开始，贯穿整个教学环节。首先通过多媒体理论教学，使学生对ICP-MS有基本的认识。在实验开始前，让每组学生根据兴趣，选择不同的样品，比如自来水、植物、污水、土壤或者自选其他样品，并通过查阅资料，找出样品前处理方法，与老师讨论，前处理方法无误后再动手做实验。不同组的学生可以相互观察、相互合作，相互学习不同样品的前处理方法，并讨论其中的原理和异同。使学生在样品前处理时就开始参与，样品前处理时间由学生利用课余时间完成，这样可使学生不仅“知其然”，还“知其所以然”。

2.2教学与科研相结合，增加实验的探索性

传统的实验教学模式是根据课本规定的理论内容来进行开展，不能充分结合学生的兴趣爱好和实际研究需求，无法高效发挥学生在实验过程中的积极性和创造性。结合现有的科研平台开设探索性实验，比如将老师拿来的待测样品用来进行实验教学，一方面可以节约实验原料及时间成本。另一方面，结合实际样品问题为学生开展探索性实验，更加贴合实际，充分调动学生的主观能动性，还能培养学生实事求是的科学态度和严谨的工作作风。另外，传统的实验教学模式都是为教学服务，以理论和演示实验为主。当学生跟着老师做科研时，学过的仪器仍然不会操作。针对这种情况，提出科研反哺教学，科研与教学相融合，通过科研带动教学，加大了教学中的未知因素和探索，进行研究型教学。这有利于学生在实验过程中充分发挥创造性和积极性。学生独立操作ICP-MS之前，先进行短期培训，取得“上岗资格”。例如，完成样品前处理后，学生需要检查仪器及附件状态是否正常，比如氩气压力、循环水水位、仪器真空度是否满足要求，将仪器点火、使用调谐液调谐仪器参数、设定检测方法、导出数据及报告。学生在科研项目中利用ICP-MS检测，不仅对ICP-MS的应用和操作有深入了解，同时对仪器使用率和学生的科研创新能力都有所提高。

2.3教学与实验技能大赛相结合，提高学生的学习热情

实验技能大赛不仅能培养学生的创新意识，还能提高学生的综合能力。组织学生参加实验技能大赛，班级先选拔，再进行全校比赛。学生将以前做过的实验以及用过的仪器设备独立操作，有兴趣的学生可以参加培训。在老师的悉心指导下，学生踊跃参与。获奖的同学可颁发校级荣誉证书。学科竞赛可激发学生学习兴趣。每次获奖的同学都能带动下一届同学的学习热情[10]。

2.4改革评分模式，调动学生的积极性

传统的评分主要以实验报告为主，侧重检查实验报告的完成情况以及数据处理情况。实际上，学生参与的实验过程，例如原理的掌握、操作规范、仪器操作情况等都需要现场打分。除了最终的实验报告，操作过程、实验态度以及自行独立设计实验能力都应归入评分细则，重点考核分析问题的能力、动手能力和创新能力[11,12]。新的实验操作评分体系以多种形式对教学总体效果进行评分，即实验平时成绩综合20%，综合性设计实验30%，实验基本技能考核35%，实验课程论文和实验报告15%。

3结语

论文总结了“仪器分析”实验课中存在的问题，结合仪器分析实验课中电感耦合等离子体质谱仪的教学经验，针对应用型本科高校实验课程现状及主要问题，提出了较为新颖的解决方案，以激发学生的学习兴趣，提高实验课教学质量，为今后的仪器分析实验教学提供一定的参考。打破以往的“只能看不能摸”的教学模式，将课程中比较难懂的理论知识进行逐一的分解消化，建立开发模式提高学生在实验环节的参与度，并结合科研成果、比赛来改善实验课教学效果，提高学生积极性和实验课教学质量，勇于探索，不断实践，积极开展相应的实验研究，充分利用科研平台资源来培养应用型人才。

参考文献

[1]翟诚,贾艳东,孔祥清.材料力学实验教学改革的探索[J].实验室科学,2015,18(6):155-157.

[2]孔祥平,曲宝涵,吕海涛,等.基于应用型创新人才培养的实验教学模式研究[J].大学化学,2016,31(7):24-28.

[3]孙萍.应用型人才培养模式在仪器分析实验教学中探究[J].广州化工,2017,45(12):201-202.

[4]蔡向忠,王秀红,李银生.改革仪器分析实验教学培养学生创新能力实验室研究与探索[J].实验室研究与探索,2014(11):168-171.

作者：刘志鹏 吴宜锴 林小英 单位：福建工程学院生态环境与城市建设学院 福建工程学院信息科学与工程学院