工程教育认证下仪器分析教学改革

工程教育认证下仪器分析教学改革

摘要:仪器分析课程理论知识丰富,实践应用性强,对培养学生的实践能力至关重要。为提高仪器分析教学质量,培养符合新工科建设需要的应用型人才,文章从课程内容、教学方式、实验教学和考核评价方式等方面对仪器分析课程进行了改革与探索。

关键词:仪器分析;教学内容;教学改革

仪器分析是以测量物质的光学、电化学或者物理化学性质为基础的分析方法。其研究运用现代科学理论和实验技术分离、识别与测定物质的组成、种类、成分与含量及其化学形态等,是分析化学的重要组成部分。《仪器分析》课程是我校化学工程与工艺、高分子材料、新能源材料与器件、环境工程以及食品科学、生物工程、生物技术等专业学生的一门重要的基础课。该课程本身内容繁多,涉及光分析、色谱分析、热分析、电化学分析、质谱分析及核磁共振分析等,是一门理论性和实践性很强的学科,对于学生获取新知识、实现知识和能力的转化、理论与实践的结合起着举足轻重的作用[1]。该课程体系汇集了多学科的最新理论知识和最新研究成果,理论深、教学内容涉及面广,尤其是在当前工程教育专业认证背景下,工科背景仪器分析课程的实践性更强、更新速度更快、难度更大[2]。因而仪器分析课程教学内容和方式方法也需要不断改革与调整。本研究从优化课程内容,丰富教学方式,加强实验教学和改革考核评价方式等方面对仪器分析课程的改革进行了改革和实践。

1优化课程内容

课堂教学是一门课程教学的核心,优化课程教学内容对提高课堂教学质量十分重要。仪器分析方法的种类繁多,范围涵盖较广,根据专业特点和实际应用不同,各专业的学习内容应有所区分。比如食品和烟草相关专业侧重于光学分析和色谱分析方法,而较少涉及电分析法;对高分子材料、环境工程、化学工程与工艺专业而言,电化学有较重要地位。在实践教学中,就要根据学生专业情况有所侧重,对课程内容进行整合和优化,重点尽可能与各专业实际应用保持一致。比如对食品专业,将教学内容优化为光谱(紫外可见吸收光谱、红外光谱和原子光谱)和色谱(气相色谱和液相色谱)两大模块5种仪器方法。这两大模块各成体系,每个模块内的方法分析原理基本相同。为便于学生理解和接受,我们将更容易理解的光学分析法放在第一模块讲,在光学分析法中,又以紫外可见吸收光谱法作为重点,详细讲授基本原理、仪器结构、定量定性分析方法及实际应用等内容,而后的红外光谱和原子光谱法则与前面内容类比对照学习。在实际应用中测定的往往是复杂的混合物,比如烟叶香味成分的测定,必须经过分离之后再测定,由此引出色谱法模块的内容,最后再对各模块内的各方法进行对比总结。通过对课程内容的整体优化,消减了学生对教材中公式、谱图、仪器流程图等感性的畏难心理,且有主线的贯穿教学方式也是国内学生容易接受的一种教学方式。

2丰富教学方式

仪器分析课程内容枯燥,知识点密集,我们在教学中采用多种教学方式。讲授、问答、演示和探究等方法结合使用,教学效果较好。传统讲授结合现代多媒体教学手段,探索“互联网+教育”模式,力求形象生动,方便学生理解和记忆。除了正常讲授,抽出一定时间开设讨论课,学生分组查资料,总结归纳,提前做好PPT,上台讲解和演示,小组讲解后全班讨论,最后教师总结。这种教学方式强调师生角色互换,加强学生的主体地位,让学生变被动为主动,自主规划学习内容、学习节奏和呈现知识的方式,促成他们的个性化学习。坚持以学生为主体,能够使学生积极主动、思维活跃,结合教师讲解可以使学生对知识的掌握更加全面牢固。

3加强实验教学

仪器分析是一门实践性和应用性很强的课程,重在锻炼学生的实践能力。而仪器分析实验所用仪器数量有限,很多情况下学生只能通过教师的讲解和演示来观察仪器的构造,了解操作流程和方法,且实验内容基本上只限于几个实验,缺少设计性和启发性。学生在做实验时,按照教师的演示照猫画虎,缺乏思考。经了解发现,多数学生在做完实验后,对实验操作的原理、所用仪器的构造等基本知识仍缺乏认识,印象模糊。针对以上问题,我们重点从以下两个方面来对仪器分析实验进行改革,并取得了不错的效果。

3.1针对实际应用展开教学

针对不同专业的学生,改革原有的实验教材和实验内容。结合现实中的热点问题,开展一些和实际材料鉴定和成分分析等相关的实验,如利用红外光谱仪结合专业的检索软件对纯有机化合物进行定性分析、高效液相色谱法测定猪肉中的瘦肉精含量等。提供各种类型的实际样品以供检测,鼓励学生自行查阅文献,拟定实验方案,最后跟指导教师探讨实验方案可行性。让学生参与到整个实验过程中,调动学习主动性,培养严谨认真的科研态度,提高分析问题和解决问题的科研能力[3]。

3.2在线模拟,建设虚拟实验室

尽可能多地利用网络课程和虚拟实验室帮助学生理解课程的重点和难点,开设部分虚拟仪器分析实验,激发学生的求知欲望。借助虚拟仪器分析平台,学生可模拟仪器分析的操作过程,并通过调整仪器参数,得到相应的结果。还可以充分利用仪器厂家附赠的模拟软件,不断跟进国内外仪器发展新动态,及时更新教学资源。为维护仪器设备同时兼顾教学效果,可将拍摄仪器操作的视频放到实验中心网站供学生观看,在视频中详细讲解仪器的规范操作,还有重点、难点操作及实验纠错、注意事项等,方便学生课前预习和课后复习,加深对实验原理的理解,提高教学效果。

4改革考核评价方式

课程考核评价方式在一定程度上是学生怎么学的指挥棒,应引起教师的重视。对于实践性很强的仪器分析课程而言,学生成绩评定方式应该既重结果,更重过程和能力。仪器分析课程考核可适当减少仪器原理的内容,而侧重对实践操作能力的考察,其中,实验考试可以小组为单位,3~4人一组做实验,教师通过考查学生的动手能力,实验操作规范性,实验方案设计合理性和创新性,及实验数据处理的规范性。课程进行中间可布置若干前沿性或应用性的作业题目,供学生自主选择,安排学生自行查阅了解相关仪器及分析方法的发展动态,归纳总结并撰写小论文,以培养学生独立思考和分析解决问题的能力,巩固教学成果。学生的考核成绩可以是本课程理论部分的笔试成绩、实验成绩及论文成绩的综合。这种考核方法有助于鼓励学生理论与实践结合,增强学生的应变和创新能力,真正学好仪器分析课程。

5结语

在工程教育认证的大背景下,仪器分析课程以学生为中心,强调实践性和应用性,对于培养学生的实践能力和解决问题的综合能力具有重要作用。我们始终坚持教学与综合素质培养结合,开拓学生的视野,激发学生学习的积极性和主动性,使学生成为高素质应用型人才。

参考文献:

[1]吕永军,宋莹,张丽萍,等.工程教育认证下仪器分析课程教学大纲的构建[J].广州化工,2017,45(19),163-164.

[2]周立敏,杨桂朋,高先池,等.仪器分析实验教学的思考与实践[J].实验科学与技术,2016,14(1):148-149.

[3]周晓光,廖丽霞.《仪器分析实验》实施“翻转课堂”教学模式的探索[J].教育现代化,2016,3(7):175-177.

作者:秦笑梅 贾巧娟 单位:郑州轻工业学院