胡万群 张汉昌

(中国科学技术大学化学实验教学中心 安徽合肥 230026)

仪器分析实验是化学及应用化学等专业的必修基础课程之一。在长期的教学实践中，我们越来越感到在教学内容的设置上，传统的以着重基础知识训练为教学目标的实验内容越来越不能满足学生的探索求知欲望和培养学生综合创新能力的需求。本课程的教学目标已不再是仅仅通过实验学习加深对仪器分析方法原理的理解和巩固课堂教学的效果，更重要的是要通过实验课程学习，了解先进的分析技术，培养学生实事求是的科学作风，提高其独立从事科学研究以及提出和解决问题的能力[1]。围绕这一目标，我们对仪器分析实验的教学内容设置、教学方式与方法等进行了探索和实践。

1 教学目标与方法

在原有教学内容的基础上，通过调整实验学时安排，在保留必要的经典实验内容的同时，新增开放、设计性实验的学时和教学内容。将仪器分析实验的基础课教学分为基本实验和开放、设计性实验两个阶段进行。

基本实验阶段重在对学生进行仪器分析的基础知识传授和基本实验技能的训练。要求学生以实验为载体，掌握分析方法的原理，了解仪器的工作原理与结构，初步学会仪器的操作技能，掌握定性、定量分析的基本方法，为开放、设计性实验阶段打好基础。

基本实验阶段主要采用在教师指导下学生独立实验的教学模式，重在培养学生的动手能力和观察能力。

开放、设计性实验阶段的教学旨在培养学生综合运用所学知识和技能解决实际问题的能力和培养学生的创新意识。学生以2～4人为一组，根据兴趣自主选题或由教师命题供学生选择，然后查阅文献设计实验方案，师生共同讨论修改方案，最后分批实施实验方案。

本阶段采用以学生为主体的研讨式教学方法，学生不再是照方抓药式的被动学习，而是从解决问题的兴趣出发，积极主动地学习。他们通过查阅资料，设计并实施方案，写课程论文，锻炼了在科学实验中发现问题、解决问题的能力，以及在撰写论文和答辩过程中的综合归纳能力、科技写作能力和语言表达能力。这种研讨式的教学方式有助于培养他们的创新意识，激发创新热情，提高从事科研活动的能力和解决实际问题的能力。

2 教学内容设置

基本实验阶段的教学内容包括光(波)谱分析、电化学分析、色谱分析及热分析中的若干经典实验，两人一组，逐个轮换。如光谱分析实验：ICP-AES法测定茶叶中的矿物质和微量元素，芳香类化合物的紫外与荧光光谱比较分析，X射线衍射物相分析；电化学分析实验：氟离子选择电极测定湖水中的氟离子含量，恒流源的制作与库仑滴定分析等；色谱分析实验：气-质联用法推测有机反应副反应机理；热分析实验：CaC2O4·H2O的差热分析和热重分析等。

开放、设计性实验阶段的教学内容由教师命题和学生自主设计两种形式组成。引导学生自主设计的实验内容首选近期基础研究中涉及仪器分析方法相对较为全面(至少3种以上)的课题作为实验教学题目；同时，选择与生活实际密切相关的一些物质，作为仪器分析实验教学中研究分析的对象。如教师命题科研转化的实验题目：1，4-二氢吡啶衍生物的无溶剂合成研究及核磁、红外分析,电磁感应加热-原子荧光光谱法测定生物样品中的无机汞和有机汞，PbS纳米方块的合成及XRD表征,聚苯胺类导电聚合物的制备及降解过程的紫外可见光谱-电化学研究等；学生自主设计的实验题目：秸秆中纤维素的实验处理和红外光谱表征，气-质联用法测定实验室周边土壤、水样中的污染物，原子发射法测定口服液中的钙、铁、锌含量，紫外可见分光光度法测定番茄中维生素C含量，奶粉中三聚氰胺的液相色谱分离分析等。

3 学生成绩评定

实验成绩的考核既要注意课程要求的全面性，又要注意各种仪器分析方法的特殊性，更要注意对实验过程中学生综合实践能力的考核。本课程的总成绩由基础实验阶段和开放、设计实验阶段两部分的实验成绩组成。基础实验阶段成绩占总分的80%，开放、设计性实验阶段成绩占总分的20%。实验成绩评定包括以下内容：实验操作训练，实验结果的准确度与精密度，实验原理和实验基本知识的理解，实验报告的书写与实验结果的讨论，开放、设计性实验情况等。具体评分标准为：预习报告、实验报告25%，实验操作及技能45%，原始记录25%，纪律与卫生5%。评分重在学生实验过程中实验操作技能的培养、实验原始数据记录和实验结果的总结。在开放、设计性实验阶段，由学生自主设计的实验题目，其实验结果的 “成败”不作为实验成绩考核的主要依据，目的是让学生得以放开手脚，充分发挥想象力和自主创新性。

4 教学实践效果和学生感言

仪器分析实验课程是我校化学专业及应用化学专业大三本科生的必修课程。该课程在培养学生的动手能力、解决实际问题的能力方面起到了很好的示范作用，修过该课程的本科生无论是参加大学生暑期大研计划还是参加课题组的科研工作，都能够比较得心应手地使用所学的仪器分析方法解决科研工作中遇到的问题。此外，在我校教务处最近3年的学生课程调查问卷结果中，该课程均为“优”，这在一定程度上反映了该课程的教学效果良好，受到了学生的欢迎。如一位学生曾这样说，“仪器分析实验记录了我的很多第一次——第一次为了书写一份实验报告查阅了3本以上的专业书籍；第一次知道原来书本上的东西可以离生活如此近；第一次切身体会到化学是现代生活的重要基础。”

5 实验教师队伍建设

高素质的实验教学队伍是高质量的实验教学的保证。实验教学质量的高低取决于教师对实验教学目的和意义的认识，取决于教师的能力、经验、积极性和责任心[2]。好的实验教师不仅要教会学生规范操作，还要教会学生善于观察和发现问题，启迪学生的思维，激发学生的创新潜能，培养学生勇于探索、善于创新的优良品质。因此，实验教师队伍的建设对实验教学质量的提高起着不容忽视的作用。

5.1 专职和兼职相结合的教学团队

本课程组教师由专职和兼职两部分人员组成。专职人员都具有比较长期的教学经历，对本学科的基础理论和实验技能都有深入的理解和掌握，教学效果良好。兼职人员主要是各相关学科的专家、教授，负责本学科的学术指导、把握本学科的发展方向和规划等。

5.2 青年教师的培养

重视青年教师的培养有利于建设良好的教学团队，以推动教学内容、方法的改革和研究，促进教学研讨和教学经验交流。

通过以老带新的培养模式，对刚参加实验教学的年轻教员进行课前培训，对教学方法与教学方式等加以引导，促进教师间的合作交流与传、帮、带[3]。召开教学研讨会，针对年轻教员提出的学生实验过程中出现的典型教学案例，采取积极措施，促进实验教学过程的高标准、严要求。

支持年轻教师参加由教育部及有关部门举办的各类实验教学交流会，并定期请兼职教授做学术报告，以全面提升教师队伍的综合实力，并在实验教学中给学生更多启发和引导，以培养学生的综合实践创新能力。

6 多媒体技术的利用及网络教学环境

采用多媒体方式对各种仪器分析方法的原理、仪器结构及工作原理进行介绍。将教学中的难点和实验中的关键技术通过动画分解开来，配合超链接等网络技术重点讲解，既直观、易懂，又能提高学生的学习兴趣。再加上实验过程中提问式、讨论式、启发式的教学，有效地提高了教学质量。

开设了方便学生学习的网络教学课堂，将课程中各实验的教学课件及实验教学影片等，放在化学实验教学中心的网站上，以方便学生预习与复习。各种仪器的简要介绍以及操作注意事项等也都放在网上供学生随时查阅。

建立了师生互动的网络教学论坛，通过这种方式，提供学生与教师交流的平台。学生对实验中的问题和建议可以通过论坛发表，这样也可起到对教学监督和提高教学质量的作用。论坛中的每个主题都有专门的教师负责管理和解答问题。

7 体会与设想

仪器设备要跟上时代发展。随着科技的进步，新仪器、新方法不断出现，要使学生能够及时了解新方法和新技术，就必须不断增加与新仪器、新技术相适应的教学内容,而如果没有相应的设备是做不到这些的。

实验内容要不断更新。尤其要与实际生活和科研相结合，把一些科研成果转化为实验内容，或让学生用仪器方法解决有关科研和实际生活中的一些问题。除一些基本实验、设计性实验和一般的综合实验外，可开设一些比较大的综合性实验。如对一个比较复杂的实验项目或样品，要求进行定性、定量分析，表面和结构分析等，通过联合使用多种仪器方法解决问题，使学生得到较为全面的仪器方法训练。

高素质的教学队伍建设不容忽视。一方面要求教师专业知识雄厚、教学经验丰富，更重要的是要有高度的责任感，注重实验教学过程中的严把关、高要求、重启发，兼顾对学生基本技能和创新能力的双重培养。真正使实验教学的过程不仅仅是理论与实践的简单验证过程，而且还是在锻炼实践动手能力的同时，能充分发挥个人聪明才智进行思想创造与实践的过程。

实验室要开放。除实验课以外，允许学生根据自己的兴趣和需要，与教师预约后进入实验室使用专用教学仪器做实验或进行科学研究，让学生在实践中学习。我们仪器分析实验室的仪器设备采用的是以实验教学为主、专人负责的管理模式；学生的上机时间由实验完成的情况决定。开放、设计性实验阶段的教学至今已实施6年多，教学效果较好。

参 考 文 献

[1] 陈培榕，李景虹，邓勃.现代仪器分析实验与技术.第2版.北京：清华大学出版社，2005

[2] 张树永，张剑荣，陈六平.大学化学，2009，24(4)：25

[3] 陈六平， 童叶翔，瞿俊雄，等.大学化学，2010，25(2)：15