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摘要：仪器分析作为理工类基础学科，对于学习农业资源与环境等专业具有重要意义，具有课堂内容枯燥、理论抽象、重难点繁杂等特点，在实践教学中可对教学方法、内容形式进行改革，加强考核方式，提升教师的专业素质修养，利用网络虚拟教学手段及试验参观、手动操作仪器等方法加强学生的实践操作能力，进而加深对理论部分的理解，以便更好地掌握课程内容，适应社会发展及自身深造的需求。
关键词：仪器分析；试验教学；教改
本文引用格式：刘克,等.仪器分析课程教学改革的探索[J].教育现代化,2019,6(51):74-76.
仪器分析作为高等教育理工类基础学科（化学、环境科学、环境工程、农业资源与环境等等），通过利用物质的物理、化学性质（光学、电化学、热等）对物质进行定性或定量分析[1]，对理工类多数行业几乎都有重要意义。课程学习目的在于掌握各种仪器的工作原理、操作技术、注意事项等等，使学生可以依靠学习的知识操作仪器，获得数据，对数据进行合理分析。因该课程多为各理工专业基础课程，包含内容广泛、理论艰深、难于理解，在实践教学中学生学习的难度较大，而且课程内容与其他学科相比较为特殊，故应设置试验课程，理论与实践结合起来使学生更好的理解课程所学内容。为适应现代科技及社会发展的需求，为学生将来学习与从事跟仪器相关的工作打下良好的基础，笔者在经过系统学习教育理论知识（包括教育学、教育心理学、专业课程等）结合几年教学经验的基础上，拟在本文探讨有关仪器分析课程教学改革的相关问题。具体教改内容如下。
一 合理安排教学内容
仪器分析课程分为理论教学与试验课程两部分，两者的分配比例每个学校各有不同，教学内容则需根据学生专业的不同需考虑重点教授部分，例如医学院教授包括紫外分光光度计、气相色谱仪、液相色谱仪等仪器[2]，华中科技大学化学与化工学院《仪器分析实验》开设三类试验：光谱法、电化学法、色谱法[3]，有学者[4]对全国重点大学仪器分析实验课程通过调查研究发现，重点高校中气相色谱与液相色谱的授课是100%，光学分析法实验项目数大于4的学校超过83.3%，而对于本校农业资源与环境专业，教授重点同样在于光谱分析法、电化学分析法、色谱法等。如何选择重点教学内容，在有限的教学时间执行好教学工作是每个高校教育工作者应该考虑的问题。通过合适的方法可以改进教学效果，增强学生的兴趣，提升课程效率。
二 运用交互式教学
传统的教学方式为教师课堂讲解，学生听讲，此外课后布置作业，以达到巩固教学的目的，但这种方法学生处于被动接受知识的状态，不利于学生主动思考教师讲解的内容[5]，但完全的开放式教育并不适合我国大学教学，因学生专业基础知识的累积并不深厚，笔者曾征求学生意见，普遍认为课堂教学教师应先讲解相关知识，之后留一部分时间进行课堂训练，可进行分组讨论，按学生人数分为3-4组，教师提出问题，学生对问题进行讨论，可有助于学生更好地理解课堂讲授的理论知识，同时也有助于教师观察教学效果。此外，在教学中教师不仅仅要教授教材中的内容，更要结合当前该仪器及相关检测方法等的国内外现状和未来发展方向，与学生进行讨论，提高学生的学习兴趣及对理论知识的掌握，增长见闻[6]。例如，笔者在教授火焰原子分光光度计的仪器工作原理时，结合当前国内外的仪器发展现状，比较国际上不同仪器生产公司如日立、耶拿公司等仪器的参数等对学生进行讲解。
三 应用现代化方式教学
理论知识复杂难以理解，可通过改进教学手段，充分应用现代化手段等[7]，使用动态图片、视频或虚拟实验室等方法教授理论知识。对学生进行理论知识的讲解时可辅助使用教学视频[8]，比如讲解仪器各部分时，可观看介绍不同仪器的短视频，配合讲解使学生印象更深。实际教学中通常需要理论联系实践，试验部分的教学对于该课程较为重要，可辅助学生理解课本知识，同时练习实际操作，为进一步的专业课程的学习及以后的研究生深造或从事专业工作等打下良好的基础。事实上，课堂上讲解的是仪器的基本工作原理，而实际中各实验室所用同种仪器可能各不相同，甚至同一实验室、同一种仪器厂家的仪器型号都不相同，例如火焰原子分光光度计生产单位有日本岛津、德国耶拿等多个公司，试验操作和软件界面皆有所不同，可结合课堂讲解的理论知识先讲解同种仪器（不同型号、公司）共性的特点，再讲各自的特点和不同点等等，使学生对该种仪器的结构、原理等理解更深刻[9]。也可寻找动态图片或视频等辅助分析仪器基本原理及结构的讲解，例如，在讲解液相色谱的分离原理时，可结合色谱分离过程示意动画图，使教师讲解更生动形象，学生更容易理解所讲理论知识。此外，虚拟实验教学是目前实验教学的重要发展方向之一，与传统的实践实验相比，虚拟实验能避免实际实验带来的危险，大型仪器的虚拟仿真软件，可以在各种场景中进行交互式操作，了解错误操作带来的不良后果，也可以对仪器结构进行拆分组合等[5,10]。因此，将虚拟手段应用到实验教学中，不仅有助于学生更直观、高效、便捷地了解仪器的结构、工作原理，还能降低经济成本。
四 建立合理的考核方式，促进学生学习的动力
考核方式是评价教学质量及检验学生学习水平的重要方法，科学、合理的考核方式能真实反映学生掌控理论及实践知识的程度，对教师改进教学质量有重要意义[11]。针对理论知识与试验部分应有不同的考核方式，理论知识的考核包括：课堂预习考核（10%）-对仪器的基本原理及结构有所了解、课堂讨论（20%）-是否掌握课堂理论知识、课后习题和报告（10%）-对所学知识进行巩固和查阅最新文献撰写报告、试卷成绩（70%）-题型包括选择、填空、判断、简答、讨论。试卷成绩并非唯一考察学生理论知识的手段，而将整个考核贯穿于课堂上与课堂下，对学生的综合表现进行评价，避免出现一纸考卷定成绩的现象，减少学生考前突击复习的现象。而实验部分的考核则决定于实验过程（40%）-仪器的操作正确及熟练度，和实验报告（60%）-对数据的处理及讨论。学生重点在于掌握各种仪器的试验操作方法及试验操作中应注意的各种问题、试验技能等，其重点在于试验过程即试验数据的获得。总体而言，试验与理论考核各占总分一半，这样能综合全面的考核学生对理论及实践知识的掌握，建立多元化的考核十分必要。真正做到公开、公平、公正地评判每个学生的成绩。
五试验教学的探索
在试验教学中，通常面临着仪器不够、仪器老化的问题，尤其对于大型仪器而言，如何合理的利用仪器就成为一个实际面临的问题，事实上有很多学生完成试验课依然对仪器操作不熟练，因其试验通常分组进行，操作仪器的仅为部分同学，针对此情况，一方面可选用已报废的仪器作为观察仪器结构的教学工具，增加仪器的数量等，可对仪器进行统一讲解，加深学生的印象，另一方面，可使学生分批进行试验，统筹安排试验步骤等。此外，通常试验教学多采用试验指导书进行教学，多采用“教师讲解+学生操作”的模式进行验证试验，而实际上学生试验完成后对试验印象不深，实验报告雷同程度高[6]，操作仪器、执行试验的能力得不到提升，教学试验的效果也得不到很好的体现，而笔者经过教学实践后认为，要达到良好的试验教学效果，需要引发学生兴趣，鼓励学生自行设计试验，注重增强学生独立思考的能力，创新思维及动手能力，培养学生养成良好的思考能力[12]，对其进一步的学术研究或从事相关工作打下坚实的基础。可选取学生感兴趣的题目进行设计，例如在学习原子吸收分光光度计的时候可选用水稻等粮食作物测定其重金属（Cd、Zn、Cu）等元素，加深学生的印象和动手能力。另外，教师应提前进行预实验，对实验中各个环节可能出现的问题了如指掌，对重难点部分，尤其是可能发生危险的部分需要重点提示。
六 教师的自我提高
首先做好教材的挑选及编写工作，尤其对于试验教学而言，尽量贴近实际及专业，将学生所学与专业、社会需求等结合起来，为学生未来的发展打下良好的基础[9]。无论理论教学还是试验教学，待教学结束后，需对教师教学效果展开评价，自我对理论、试验教学中存在的问题进行归纳总结，征求学生意见（包括对课程的兴趣、对知识的掌握、对仪器原理的理解等等），与学生进行切实讨论，改进教学方式，提高教学效果。此外，应具有终身学习的意识，不断补充自己、提升自己，例如参加相应的仪器培养、同行会议等才能更好地完成教学工作，提升教学质量。
七 总结
做好具体专业问题具体分析，才能提高仪器分析课程的教学质量，培养学生兴趣、掌握理论知识、实际动手操作的能力，适应社会及本专业需求；同时提高教师的专业素质，在实际中不断积累和总结经验，达到教学改革的目的，不断提升教学水平。
参考文献
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