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现代仪器分析实验课程的教学改革与探索

2011-05-22 09:18 来源:教育相关 人参与在线咨询

        随着科学技术的发展,分析测试技术已经发展成为一门独立的学科-分析科学。仪器分析是分析化学的重要组成部分,也是21世纪分析化学发展的主流。但是,传统的分析化学教学内容使得仪器分析课程存在很多薄弱环节,如只重视知识验证,忽略技能培训,教材相关知识更新速度慢,达不到仪器发展需要,而且今天,分析测试技术不仅要求操作者分析化学、光谱学、色谱技术、统计方法学及在不同领域的应用技术,还要求具有相应软件系统的使用、仪器的维护等技术。因此,如何利用现代的先进仪器设备真正为培养创新性人才服务是目前现代仪器分析实验需要解决的问题。
        新疆医科大学从2005年开始对分析测试中心进行了大力度的投入和改革, 对中心提出了 “以人为本,提高综合素质, 产学研相结合”的方针,要求中心定位于为教学和科研服务,面向全校开放。经过近6年的建设,特别是随着日元贷款项目的实施和省部共建项目的开展,我院分析测试中心的仪器逐步完善,经过多年的仪器分析实验教学和自身特点,中心在2008年针对各个层次分别以任意选修课、大学生科研创新计划、研究生现代分析测试应用技术等课程形式,逐年逐步进行开设,并尝试性地将问题解决(PBL)教学法引入仪器分析实验教学,即发挥了测试中心在教学服务中的作用,同时又让学生在实际使用分析仪器的过程中,学习分析仪器的原理、结构和操作方法,培养学生应用分析仪器进行物质成分分析和结构分析的能力。经过三年的积累,中心对仪器分析实验教学做了较大幅度的调整,对以往实验过程中存在的一些问题,总结经验,改革教学方法,完善教学内容,使学生能够在学习实践过程中不断提高,全面发展。
        一、教学形式改革
        传统的仪器分析实验教学内容是依托于理论课的教学,每章或每个授课内容之后安排一个相应的实验. 一个班学生在同一时间做相同的实验,具体做实验时,不知所措,实验报告互相抄袭应付了事。但是,学生通过实验课学到的不应该仅仅局限于这些,他们应该通过实验课的完成,掌握实验的设计方法,了解实际的科研过程,建立起一定的科研思想,这种能力和思想的进一步培养,才能适应对高等药学人才的培养要求。
        随着研究生“现代仪器实验技术”的开设,本中心建立了一套系统化、实效型的实践教学新体系,以传统手段与现代仪器相结合的教学形式,以问题解决(PBL)的教学方式进行实验技能的培训。采用挂图进行简单理论的讲授;结合仪器讲解仪器结构和操作技术,以认知仪器组成、掌握操作技能、建立仪器技术的方法学、技术应用等为主要教学内容,中心首次将现代仪器分析实验改进为以10~12人为一组的小组化教学方式,每班分组后,进入测试中心的几个技术组;各技术组有相应的1名教师负责实验指导,以学生为主体,让学生动手操作,操作时尽量使每个实验小组的人数降到2-3人;完成教学任务后进行技术组间的轮转。每位学生在实验过程中都有机会与教师直接沟通,及时解决遇到的困难与问题,通过实验掌握操作技术获取相应的数据,通过数据分析和结果讨论掌握仪器分析的方法学,提高教学效果和实验技能,同时增进师生间的交流,达到教学目的。充分发挥了测试中心的现代分析仪器在高校培养人才中的作用。
        1.2实验项目创新
        现代仪器分析的特点是全部实验几乎都要采用大型精密仪器。而目前所看到的许多仪器分析实验教材,其内容相当多是按旧仪器的工作状态来编写的,很难与中心现有的仪器完全相符,致使很多成型的实验素材,不能很好的应用于实验教学。因此,根据中心实验仪器的配备,不断总结实验内容,根据仪器分析和药学及相关专业的发展现状,适时地调整教学内容, 把新仪器、新方法、新知识引入实验教学中去,这样就能更好地提高教学效果。     
        根据中心现有的大型仪器设备及目前应用较多的各种现代仪器分析方法、原理和实验技术,我们开设了以光谱类仪器和色谱类两大类仪器为主的技能培训,光谱类开设了紫外、红外、荧光、核磁共振技术培训,色谱实验中开设了高效液相、气相色谱、高效毛细管电泳技术培训共计7个项目。在实验教学过程中,尽量安排与专业性质有关的实际样品测定。如有机化合物的红外光谱分析及核磁共振波谱解析,对于加强学生对红外光谱及核磁共振波谱仪的理解以及提高学生的综合解谱能力有很大的帮助。再如紫外分光光度法测定盐酸小檗碱含量,包括标准品的配备、样品的处理、方法的建立和验证、结果的分析讨论等各步骤都应让学生全程参与,下一次轮转学习荧光光谱仪是采用荧光光度法进行测定,不同方法间横向对比,分析其优缺点和适用性,使学生综合的接受知识。色谱类实验则在学生原有的理论基础上要求学生会对仪器结构、色谱柱、检测器和测定对象进行比较,会看色谱图和保留时间,会计算分离度,初步学会所用的GC-2010气相色谱仪、Waters 2690高效液相色谱仪。通过一系列的讲解和实际操作,激发学生实验的积极性。提高其发现问题、分析问题和解决问题的能力。
        1.3师资力量培养
        良好的仪器设备,有利于得出准确的实验数据;而教师队伍的综合素质提高,有益于教学质量的提高。中心坚持分年度、按计划将教师送往内地单位学习现代仪器分析的最前沿技术,积极参加仪器厂家组织的仪器培训,使中心教师能更加全面的掌握各类仪器的基本原理、操作技术、应用技术和维修维护。我们实行一台仪器一位教师负责的制度。由于每位教师都是针对一种仪器长期给学生讲解,故对自己负责的仪器都非常精专,当仪器出现问题时也可以得到及时的解决。经过2-3年的技能培训再进行仪器轮转,可以使每位教师都能够对各种仪器熟知和掌握,达到既精于各种仪器,同时又能重点突出。
        中心还组织全体人员积极配合大学生科研计划积极申报课题,通过课题计划实施,培养具有科研能力,具有解决问题能力的高素质人才,同时也提高了自身的科研素养。

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