對于環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)“儀器淺析”實(shí)驗教學(xué)現狀及改革研討

： 論文摘要：“儀器分析”是河南理工大學(xué)環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎課，其實(shí)驗課是加深和掌握理論知識的重要環(huán)節。剖析了“儀器分析”實(shí)驗教學(xué)過(guò)程中的現狀及存在的問(wèn)題，通過(guò)采取增加實(shí)驗課時(shí)、實(shí)行實(shí)驗預習制度、合理安排實(shí)驗組織形式、豐富教學(xué)方法和實(shí)驗形式等措施進(jìn)行了教學(xué)改革的初步探討。實(shí)踐表明，改革后的教學(xué)體系有利于培養學(xué)生的創(chuàng )新思維能力和實(shí)際動(dòng)手能力，教學(xué)效果明顯提高。

論文關(guān)鍵詞：環(huán)境工程；儀器分析；實(shí)驗教學(xué)

“儀器分析”是環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎課程。它的內容涉及物理學(xué)、化學(xué)、電子技術(shù)、計算機技術(shù)、激光技術(shù)等知識，是一門(mén)綜合性的課程，因此，學(xué)生在學(xué)習的過(guò)程中對相關(guān)知識感到抽象、難以理解和掌握。然而，“儀器分析”實(shí)驗課是學(xué)生對儀器結構、工作原理、操作方法和適用范圍加深了解和掌握的重要環(huán)節，其效果直接關(guān)系到該門(mén)課程的教學(xué)效果。因此，如何提高實(shí)驗課程的質(zhì)量備受關(guān)注。近年來(lái)，對“儀器分析”實(shí)驗教學(xué)的改革與實(shí)踐方面的報道不少。筆者根據自身的教學(xué)經(jīng)歷，指出河南理工大學(xué)環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)儀器分析實(shí)驗教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，并就其教學(xué)體系改革進(jìn)行了初步探討。

一、“儀器分析”實(shí)驗課程存在的問(wèn)題

1.課時(shí)設置不合理

“儀器分析”學(xué)習的難點(diǎn)在于學(xué)生對儀器設備的結構、原理感到抽象，難以理解。實(shí)踐證明，實(shí)驗課程對儀器設備的感性認識起著(zhù)至關(guān)重要的作用。在實(shí)驗室里教師面對儀器講內部構造與原理，并通過(guò)演示和學(xué)生動(dòng)手操作，會(huì )加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解與掌握且學(xué)習效果明顯。但河南理工大學(xué)在該課程的學(xué)時(shí)設置中，理論教學(xué)所占比重較大，實(shí)驗學(xué)時(shí)有限，學(xué)生很難在較短的實(shí)驗學(xué)時(shí)內掌握儀器的重點(diǎn)內容，這種課程的設置方式不利于發(fā)揮實(shí)驗課程的特點(diǎn)。

2.實(shí)驗預習環(huán)節薄弱

實(shí)驗課是以理論知識為基礎，是掌握和提高理論知識的重要環(huán)節。學(xué)生在實(shí)驗前做好預習是提高實(shí)驗效果的必要途徑。在實(shí)驗前要對實(shí)驗原理、所用試劑、方法步驟、數據分析與處理手段、注意事項等內容進(jìn)行全面了解，只有這樣學(xué)生才能加深對所學(xué)理論知識的理解和掌握，在實(shí)驗過(guò)程中游刃有余。但實(shí)際過(guò)程中，由于大型儀器精密貴重，學(xué)生接觸的機會(huì )較少，因此，學(xué)生對這些儀器都很陌生，在沒(méi)有見(jiàn)到儀器之前，即使通過(guò)理論的學(xué)習，也很難想象，甚至難以理解其結構與特征。即便通過(guò)簡(jiǎn)單的預習，也對一些復雜的儀器琢磨不透，因此，學(xué)生往往對實(shí)驗預習過(guò)程抱著(zhù)應付心理，重視程度不夠。

3.實(shí)驗組織形式不當

“儀器分析”實(shí)驗課涉及到的設備均為貴重的大型儀器，并受到儀器數量的限制，在實(shí)驗過(guò)程中往往將2個(gè)班60個(gè)學(xué)生分為4組，15個(gè)人一組進(jìn)行實(shí)驗，容易造成小組里動(dòng)手能力強的學(xué)生主動(dòng)操作，而多數學(xué)生只是觀(guān)摩實(shí)驗過(guò)程，未親自動(dòng)手參與實(shí)驗的具體操作。在這種傳統的模式下，不能保證學(xué)生人人動(dòng)手實(shí)驗，限制了學(xué)生實(shí)驗操作能力的鍛煉，抑制了學(xué)生實(shí)驗的積極性。

4.實(shí)驗教學(xué)模式單一

多數教師在實(shí)驗教學(xué)環(huán)節采取先講解實(shí)驗題目、所需儀器、試劑等內容，再進(jìn)行實(shí)驗示范，然后讓學(xué)生進(jìn)行操作的模式。由于“儀器分析”實(shí)驗使用的儀器設備多數為貴重、精密的大型儀器，因此，教師擔心學(xué)生在實(shí)際的操作過(guò)程中由于誤操作而造成儀器的損毀，而將實(shí)驗操作步驟講解得過(guò)于詳細，使學(xué)生機械、被動(dòng)地完成實(shí)驗內容。在這種教學(xué)模式下，不利于培養學(xué)生獨立思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，同時(shí)也將抑制學(xué)生的積極性，使實(shí)驗質(zhì)量大打折扣。

5.實(shí)驗形式亟待豐富

在儀器價(jià)格昂貴和數量有限的情況下，教師在實(shí)驗教學(xué)環(huán)節中通常采用傳統的驗證性“告訴—驗證—應用”的教學(xué)模式，通過(guò)教師演示后學(xué)生再現實(shí)驗過(guò)程。在整個(gè)實(shí)驗中，學(xué)生只是“照方抓藥”，按照設定好的流程來(lái)進(jìn)行實(shí)驗，依賴(lài)性和固定性強，缺乏積極思考和分析問(wèn)題的機會(huì )，使學(xué)生處于一種被動(dòng)接受知識的狀態(tài)，不利于培養學(xué)生學(xué)習的興趣和熱情，并且不利于其創(chuàng )新能力的培養。

二、“儀器分析”實(shí)驗課程教學(xué)改革探討

1.增加實(shí)驗教學(xué)課時(shí)

合理增加實(shí)驗教學(xué)課時(shí)，突出實(shí)驗教學(xué)在該課程中的地位。實(shí)踐證明，實(shí)驗教學(xué)是讓學(xué)生親自動(dòng)手、手腦并用、獨立進(jìn)行儀器操作、將理論知識與實(shí)踐能力相結合的過(guò)程，既是對所學(xué)知識的理解、加深與鞏固又是對技能技巧的訓練和培養。目前，“儀器分析”課程為48學(xué)時(shí)，其中實(shí)驗教學(xué)僅為8學(xué)時(shí)，學(xué)生很難通過(guò)實(shí)驗教學(xué)環(huán)節提高對儀器設備的感性認識，難以實(shí)現實(shí)驗教學(xué)事半功倍的效果。因此，適當增加實(shí)驗教學(xué)課時(shí)，為學(xué)生創(chuàng )造更多接觸和操作儀器的機會(huì )，可以促進(jìn)學(xué)生對枯燥難懂的基本原理、基本知識的理解和掌握，有利于提高教學(xué)效果。

2.加強實(shí)驗預習制度

實(shí)驗預習效果直接關(guān)系到整個(gè)實(shí)驗質(zhì)量的好壞，加強學(xué)生實(shí)驗預習情況的檢查是確保實(shí)驗效果的有效方法，這就要求每個(gè)學(xué)生在實(shí)驗教學(xué)前進(jìn)行必要的預習，要了解實(shí)驗題目、實(shí)驗目的、所用試劑和儀器設備、實(shí)驗步驟，并對實(shí)驗數據的分析方法和實(shí)驗注意事項做到心中有數，以確保實(shí)驗的順利進(jìn)行。

加強實(shí)驗預習可采取以下形式：一是通過(guò)學(xué)生撰寫(xiě)實(shí)驗預習報告、教師檢查報告內容的方式來(lái)考查學(xué)生對實(shí)驗預習的程度。這就要求教師在實(shí)驗課教學(xué)前批改報告，對預習報告合格的學(xué)生可以進(jìn)入實(shí)驗教學(xué)環(huán)節，不合格的學(xué)生則重新預習實(shí)驗內容，直到報告內容合格后，方可進(jìn)入實(shí)驗環(huán)節。二是在課堂教學(xué)環(huán)節過(guò)程中，采取啟發(fā)式提問(wèn)的方式，了解學(xué)生對實(shí)驗原理、步驟、注意事項等內容的了解情況，掌握學(xué)生對實(shí)驗內容的預習程度，這樣做既活躍了課堂氣氛又培養了學(xué)生分析問(wèn)題、思考問(wèn)題的能力。三是利用現代教育技術(shù)手段，將枯燥、難以理解的內容（如實(shí)驗過(guò)程中涉及到的儀器構造、原理等）做成仿真動(dòng)畫(huà)提供給學(xué)生，使這些內容變得直觀(guān)和形象化，以拓寬學(xué)生的視野，增加學(xué)習的主動(dòng)性，并對實(shí)驗內容有一個(gè)準確的認知。 3.合理安排實(shí)驗組織形式

目前，儀器分析實(shí)驗共涉及4個(gè)內容，15個(gè)人一組，這樣不能保證每個(gè)學(xué)生親自操作儀器，不利于學(xué)生掌握儀器設備的操作流程，也不利于學(xué)生實(shí)驗技能的培養與提高。針對這種情況，筆者認為應該從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改革：一是增加實(shí)驗學(xué)時(shí)，為學(xué)生提供10個(gè)實(shí)驗內容，2～3個(gè)人一組，并且采取大循環(huán)的方式，保證每個(gè)學(xué)生都能參與實(shí)驗的各個(gè)步驟，以提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。二是加大實(shí)驗室開(kāi)放力度，為學(xué)生提供更多的接觸大型儀器設備的機會(huì )，從而提高學(xué)生的實(shí)驗操作能力。讓學(xué)生根據自己業(yè)余時(shí)間的情況，選擇感興趣的實(shí)驗內容，可以選擇創(chuàng )新性實(shí)驗題目，也可以自擬實(shí)驗題目，從而充分調動(dòng)學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng )新性思維，培養學(xué)生的實(shí)驗興趣，提高學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力和科學(xué)研究的能力。

4.豐富實(shí)驗教學(xué)方法

在傳統教學(xué)模式下，不利于培養學(xué)生實(shí)驗的能動(dòng)性。在實(shí)驗教學(xué)環(huán)節，采用提問(wèn)式、啟發(fā)式、互動(dòng)式等靈活多樣的教學(xué)方式，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，增強學(xué)生發(fā)現問(wèn)題，積極尋找解決答案的求知欲望；有利于調動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性，啟發(fā)學(xué)生獨立思考，培養學(xué)生的邏輯思維能力；有利于改變學(xué)生被動(dòng)聽(tīng)講的消極性，發(fā)揮其學(xué)習的主觀(guān)能動(dòng)性，使學(xué)生通過(guò)自己的積極思考領(lǐng)會(huì )所學(xué)知識，培養學(xué)生的探究能力和創(chuàng )新精神，從而促進(jìn)其創(chuàng )造性思維的發(fā)展。

例如在“離子色譜法測定自來(lái)水中氯離子含量”的實(shí)驗中，讓學(xué)生帶著(zhù)問(wèn)題思考工作曲線(xiàn)的測定順序。為何在做工作曲線(xiàn)時(shí)測定溶液的濃度要從低濃度到高濃度？如果測量進(jìn)樣濃度時(shí)從高到低，會(huì )對工作曲線(xiàn)有何影響？引導學(xué)生分析和思考兩種測定順序的差異，對照實(shí)驗數據，得出正確的測定工作曲線(xiàn)的方法，使學(xué)生在交流的過(guò)程中發(fā)現問(wèn)題，掌握工作曲線(xiàn)的測定方法，培養學(xué)生獨立進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗的能力。

5.實(shí)驗形式多樣化

以往的實(shí)驗教學(xué)內容偏重于驗證性實(shí)驗，整個(gè)實(shí)驗過(guò)程學(xué)生很難主動(dòng)去思考問(wèn)題，不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習熱情。為了更好地培養學(xué)生的創(chuàng )新能力，必須改變傳統的驗證性實(shí)驗方式，開(kāi)出一些內容新穎、趣味性和實(shí)用性強的實(shí)驗，增加綜合性實(shí)驗、創(chuàng )新性實(shí)驗、開(kāi)放實(shí)驗，甚至可以讓學(xué)生查閱相關(guān)文獻，自己設計實(shí)驗內容，從而增加學(xué)生的科研興趣，提高學(xué)生的能動(dòng)性，變被動(dòng)學(xué)習為主動(dòng)思考，以提高教學(xué)的質(zhì)量。

綜合性實(shí)驗有利于學(xué)生糅合相關(guān)知識并掌握綜合技能。例如，在“熒光光度法測定維生素D含量”的綜合性實(shí)驗中，使學(xué)生掌握生物樣品溶液和維生素D標準溶液的配置方法，學(xué)會(huì )用直接比較法測定樣品中維生素D的含量，既鞏固了理論課的知識又開(kāi)闊了學(xué)生的視野，將理論與生活實(shí)際相結合，對提高學(xué)生的學(xué)習興趣、培養學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力、科研能力起到了積極的促進(jìn)作用。創(chuàng )新性實(shí)驗有利于學(xué)生了解和掌握最新的分析技術(shù)與方法，增強學(xué)生的好奇心，培養學(xué)生的創(chuàng )新思維模式。學(xué)生自擬實(shí)驗題目，要求學(xué)生從查閱文獻、確定所用試劑與儀器、擬訂實(shí)驗方法和設計實(shí)驗內容到完成實(shí)驗，整個(gè)過(guò)程均由學(xué)生獨立完成，這樣，既發(fā)揮了學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性，又促進(jìn)了學(xué)生對所學(xué)知識的綜合應用，培養了學(xué)生的科研素養。

三、結語(yǔ)

儀器分析實(shí)驗是“儀器分析”課程中重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節，其教學(xué)的改革是一項長(cháng)期而艱巨的任務(wù)。本文對河南理工大學(xué)環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)該實(shí)驗教學(xué)現狀及改革方向進(jìn)行了一些初步的探討，通過(guò)增加實(shí)驗課時(shí)、實(shí)行實(shí)驗預習制度、合理安排實(shí)驗組織形式，采取提問(wèn)式、啟發(fā)式、互動(dòng)式等教學(xué)方式，增加綜合性、創(chuàng )新性實(shí)驗形式等方法，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習興趣，增強其主動(dòng)能動(dòng)性，培養了其創(chuàng )新思維能力和實(shí)際動(dòng)手能力，推動(dòng)了復合型人才的培養，大大提高了教學(xué)效果。