仪器分析课程范例6篇

仪器分析课程

仪器分析课程范文1

教学方法应以学生为中心,结合教学内容,采用讨论式、对比式、提问式等多种教学方法相结合的方法进行教学,促进学生的思考,积极调动学生的学习兴趣。兴趣是最好的老师,只有提高学生的学习兴趣,才是最好的教学方法。比如,讲授原子吸收分光光度计基本结构时,结合前面学过的紫外可见分光光度计,通过比较两种仪器的结构特点,请同学们找出相同和相异处,阐明原因。以这两种仪器为例,可横向拓展到光谱仪器的结构特点,使学生整体了解光谱仪器的结构和原理。同时指出该题目为研究生入学考试常用题型,增强学生的学习兴趣。

2结合不同专业的要求

我们这门课的授课是针对工科的化工,环境,高分子等专业,因为涉及到不同专业的授课,如果讲课时采取一刀切的方式,不能收到很好的教学效果。要结合不同专业的学习内容,选出与专业密切相关的教学内容,有侧重的进行讲解。如高分子专业的学生可在重点讲解紫外-可见分光光度分析法、气相色谱法、红外光谱分析法、电位分析法、原子吸收分光光度法等常用基础仪器分析方法时,结合介绍一些光谱分析新技术如电感耦合高频等离子体-原子发射光谱、傅立叶变换-红外光谱、等离子体-质谱等。授课时突出实用性和科学性,唤起他们对新知识、新技术的渴望,避免过多的纯理论灌输,丰富他们的知识储备,为今后的科研、工作打好基础。

3介绍仪器发展史

纯粹的仪器分析的结构、原理和应用知识的讲解比较抽象单一。在讲授每一种分析方法时,结合该方法的发展历史,穿插一些和该方法相关的科学家的轶事,可提高学生的学习兴趣,对具体知识的掌握更加立体深刻。如在色谱方法一章中,首先明确色谱法是一种分离技术,其研究对象是复杂的混合物质。早在1906年由俄国植物学家Tsweet将这种层析现象用于分离植物色素红萝卜素、叶黄素和叶绿素A、B,并为之命名。A.J.P.Martin和R.L.M.Synge开发并应用了分配色谱法使该分析方法应用范围更加广泛,并于1952年获得了诺贝尔奖。此后气相色谱和毛细管柱的出现使得色谱法得以蓬勃发展,使色谱学逐渐成为分析化学的一个重要分支学科。

4联系现实生活

分析仪器方法在食品药品安全,环境,生命科学等领域均有重要的应用,教师在授课时可根据专业要求,及时地联系实际发生的事例进行讲解,使学生对本门课程的学习有更切身的体会,起到事半功倍的效果。如2012年2月初长江流域镇江段发生化学试剂苯酚泄漏事件,导致镇江的饮用水出现异臭味,整个长江下游各县市密切关注事件的发展,随时检测水中苯酚含量,所采用的方法就是国标中苯酚的测定方法,显色后用分光光度计检测。对于环境专业的学生,在此,还可以拓展开来,多介绍一些环境水样的检测内容和方法。再比如,2008年的毒奶粉事件,就是因为直接测量奶粉中蛋白质含量的技术比较复杂,在实际应用中采用了一种简单的测定奶粉中氮含量的方法,叫凯氏定氮法。从而使得不法商贩有可趁之机,向奶粉中非法添加三聚氰胺,企图达到鱼目混珠的目的,这件事在社会上引起很大的争议。进而可向学生介绍检测三聚氰胺的方法,即色谱法和质谱法等。这种与实际生活相关的应用,使学生能切身了解学习仪器分析的意义。

5实验题目的选择

我们根据现有设备,自编了《仪器分析实验》的讲义,同时将原来的先理论课后实验的方式,改为每种仪器讲解完就安排相关实验,通过实验及时巩固所学理论。实验内容上充分结合实践应用,选择现实生活中常见实验,比如火焰原子吸收光谱法测定排放水中铬的含量、高效液相色谱测定饮料中的咖啡因等。这些实验项目联系实际,贴近生活,有真实感,学生很感兴趣,能够锻炼和培养学生的动手能力和创新能力。课程结束时,根据所学仪器,教师给出相关课题,将学生分组,要求学生通过查阅文献,设计实验方案,安排实验。以此进一步促进和深化所学知识。

6结语

仪器分析课程范文2

关键词:仪器分析;苯甲酸;红外光谱;教学与实践

中图分类号:G642.0 文献标识码:A?摇 文章编号:1674-9324(2012)03-0233-02

随着对生物产制品及食品质量与安全日益重视,《仪器分析》是当下多数生命科学学院相对重视的课程,作为实验性的课程,实验教学是其重要的组成部分,实验教学对于促进理论知识的理解运用,保证整体教学水平起着重要的作用。[1]以本校生命科学学院专业组成为例,含生物工程、生物技术、食品质量与安全和药学四专业,《仪器分析》均是重要的专业基础平台课,而鉴于本校与质量技术监督部门和出入境检验检疫局等相关部门有着非常密切的联系,在如何向有关部门输送和培养专业技能人才的问题上,有关人士一致认为《仪器分析》课程应该作为重点改革和实践的课程,本文就以苯甲酸的红外光谱实验为例,浅谈一下本院关于《仪器分析》课程的实践改革。

一、实验设计与内容

红外光谱实验是属于《仪器分析》课程中“吸收光谱”的教学内容,与“吸收光谱”法-紫外可见吸收光谱不同,后者广泛应用在其它课程如《有机化学》《食品检测技术》等,本文不再赘述。红外光谱分析是有机化合物结构定性的重要工具之一,该实验课程的设计主要包括理论课程准备、实验前期准备、实验进行及实验后的数据整理等四个方面。①理论课程的准备。红外光谱在课程中的位置是在紫外光谱之后,通过介绍其与紫外光谱的区别和联系,让同学们知道二者的异同点,由于要为实验环节做准备,故在理论课程中除了进行红外光谱基础知识的介绍,更重要的对红外光谱中重要的基频吸收峰进行详细的归属和解析,并要和相应的有机化合物进行反复的讲解,如苯甲酸中重要的基频吸收峰有羰基(C=O,νs1700cm-1附近强蜂)、羟基(O-H,νs3300cm-1附近强峰)、苯环的碳碳双键(C=C,s1400-1600cm-1附近2-4个中强吸收峰)以及指纹区的苯环单取代峰(vs700cm-1附近两个中等强度吸收峰)。②实验前期准备。掌握理论知识以后,将集中给学生观看红外光谱的仪器操作视频,重点给学生讲述实验过程中的知识点和要点,如苯甲酸的红外光谱是基于固体样品的分析,故包括固体样品研磨所需的器具-玛瑙研钵;固体压片所需的仪器-压片机以相应的压模;最后介绍红外光谱仪的结构和大致的操作步骤。在该环节中不仅要在课堂上给同学们做逐一讲解,还要求他们在课下利用“网络课程平台”中的视频资源,反复观看和熟悉,为进入实验室实际操作提供必要的准备。③实验进行。红外光谱仪属于价值较为昂贵的仪器之一,本实验采用的日本原装进口岛津IR-Prestige-21型傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR),整机价格达到近20万元人民币,而压片机也高达2万余元。所以在实验进行前要给学生普及安全知识,一定要珍惜仪器资源,特别是价值不菲的进口大型分析仪器更是如此。本环节主要包括两个步骤:第一步压片环节。教师将利用玛瑙研钵、压片机等设备现场示范苯甲酸的压片,并逐一讲解压片时注意的事项。示范完毕后,让学生以3人为一小组进行逐一压片,全部完成后,按照次序依次进行FT-IR样品扫描。第二步扫描环节。首先介绍FT-IR仪器的基本结构和操作方法,然后对压制的片子进行扫描,并对扫描得到的IR图谱与标准图谱库进行搜索和比对,并记录得分。④实验后的数据整理。将实验获得的苯甲酸红外光谱图整理后进行“网络课程”的上传和展示,并完成书面形式的实验报告以便归档。报告整理包括图谱的重要吸收峰归属和得分情况,教师将根据红外图谱吸收峰的明晰程度及得分情况进行分级,并选取结果良好的小组进行讨论和分析,以对红外光谱理论和实践能够得到更好的联系。

二、实验效果与反响

《仪器分析》与其它课程不同,依托的是价值昂贵的大型分析仪器,多年以来,大型分析仪器的实验教学大都采用“演示法”,教师提前做好实验设计和实验准备工作,从实验原理、步骤到注意事项、甚至实验结果都面面俱到地讲解。[2]因为内容量太大,基础知识难懂,且学生预习不认真或不预习,上课积极性较差,很难记住教师“苦口婆心”讲的内容,所以部分学生不可能在头脑里形成完整的分析流程和实验思路,未能收到令人满意的教学效果。而在利用压片法绘制苯甲酸的红外光谱实验课程中,根据实验的特点,利用理论课、实验课前、课中和课后等多方面的交叉实践,指引学生将红外吸收光谱的理论知识体系熟练地应用在实验过程和结果的分析报告中,此外,利用网络课程平台,积极地与学生互动,调动学生的学习热情,取得较好的效果,这是由于一方面学生有机会亲自动手操作红外样品制备中的压片机和傅立叶变换红外光谱仪,所以同学们几乎个个都热情高涨。另一方面同学们用亲手压的苯甲酸薄片,扫描得出相应的图谱,再根据图谱情况判断压制的片子是否最佳。整个过程都由学生独立完成,既培养动手操作能力,也培养了独立思考和信息处理的能力。

利用压片法扫描苯甲酸的红外吸收光谱图是本学院《仪器分析》实验课程中实践性和特征性最强的一次代表性的实验课程,并作为我院“食品与质量安全教育部示范中心”网络课程展示的甄选课程,虽取得了一定的优良效果,但还是有不足之处:①红外光谱样品的制备包括多种手段,除了压片法外还有液膜法、薄膜法等,由于时间和空间有限,不能集中设计实验环节;②亦作为整个《仪器分析》课程的薄弱环节,相应的大型仪器分析设备和实验室教师太少,远不能满足日益增长的本科生数量对本课程的教学要求。总之,《仪器分析》作为实践性非常强的一门专业平台基础课,对于提高学生的理论联系实际的能力、动手能力均有重要的促进作用,相比较枯燥的理论知识而言,如何科学和合理设计实验教学的内容和流程,将对提高这门课程的易懂性和学生的学习兴趣起到至关重要的作用。苯甲酸的红外光谱实验利用苯甲酸这一物质结构简单、容易辨析、重复性好的特点,是使学生熟练掌握固体样品的红外光谱样品制备方法的良好对象,本课程也着重发挥了“网络课程”的优势,上传数据不仅使实验结果得到非常好的反馈,也提高了学生们主动学习的积极性和创造力,对于缓解目前《仪器分析》课程中大型分析仪器匮乏以及师资资源的不足亦有着重要的支持作用。在培养面向21世纪人才的过程中,不仅要培养学生系统的理论基础和实验技能,更重要的是培养学生分析问题、解决问题的能力、创新精神、求职欲望和团队合作精神。[3]应当引导学生从学科交叉中得到创新的启发,学习从庞杂的知识体系中提炼出最有价值信息的能力,使他们能从不同的仪器分析方法中归纳出共性和个性,学会举一反三、触类旁通。

参考文献:

[1]杜彬,林小虎,任学军,等.《仪器分析》实验教学的探索与实践[J].食品工程,2007,(1):12-14.

仪器分析课程范文3

关键词:环境仪器分析 课程建设 课程实践

中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2014)02(b)-0054-02

随着工业化进程的加快,环境污染已经由点源污染转向面源污染,由单一的环境介质转移到大气、水体、土壤以及生物体等多介质,发生了不少震惊世界的污染事件,如举世闻名的“公害”事件。20世纪80、90年代,又发生了一些突发性的严重公害事件,如印度博帕尔农药事件和前苏联切尔诺贝利核电站泄漏事件等[1]。这些事件无疑给人类的生产生活带来了巨大影响。隐藏在这些事件背后的环境问题直接或间接的与化学物质有关。究竟哪些是污染物质、有毒物质?这些物质从何而来?其进入环境之后会发生什么变化?可靠的仪器分析技术能为上述系列问题的正确解答提供依据,也能为环境标准的制定和科学研究、环境管理提供技术支持。

1 课程开设的必要性

在现代分析化学和分析仪器及其功能不断完善、高灵敏度的新型分析仪器不断涌现的今天,伴随着全球环境问题、污染事件频发,大型分析仪器在污染源解析、污染扩散途径追踪、污染与健康关系以及在环境污染治理效率评价、工艺技术路线改进等多领域发挥着越来越重要的作用,先进高效的化学、生物分析手段已成为环境分析科学的重要工具。这些技术手段涵盖了微量和痕量污染物的识别、污染物形态、价态、结构分析(表面和微区)分析。因此,培养具备先进仪器分析能力是环境教育领域人才培养的重要环节。

同济大学环境科学与工程学院承担着国家、省部级重点科研攻关项目,作为科研一线主力群体的研究生都将在导师的指导下,独立完成某个研究方向上的论文实验研究。为了使学生能够顺利开展论文研究并提升论文质量,掌握分析方法的基本原理和应用技能十分重要,这也是在研究生学习阶段开设环境仪器分析课程的重要原因。

2 课程建设的特点

“环境仪器分析”是同济大学环境类专业研究生专业学位课程,始于1999年。伴随着环境科学研究的需求,经过十多年课程内容和形式的与时俱进,2011年成为同济大学首批研究生精品课程。本课程重点介绍如何运用现代仪器分析和样品预处理的理论与技术来鉴别和测定环境介质中化学物质的种类、含量、结构和状态。通过本课程的学习,可以使学生依据待测环境样品中各组分的物理、化学性质的不同,选择合适的仪器分析方法进行目标物的分离与富集,建立起准确的“定性”及“定量”的概念,并掌握与此相关的基本理论、测定原理及实验技术,为后继的论文科研和质量提升打好基础。另一方面,研究生在学习本课程后,可以增强对近代仪器分析的发展趋势以及新方法、新技术的理解,掌握环境分析方法和技术的研发技能。

2.1 组建教学团队,丰富教学资源

该课程教学团队有教师7人,其中教授3人,副教授等年青教师4人,其中实验教师2人。教师学历、年龄及学缘结构合理、教学任务分工明确,理论教学与实验教学人员配备合理,为理论教学和实验教学的顺利开展奠定了坚实的基础。各位任课教师的研究领域各具特色,兼顾环境领域多学科融合,因此,在教学中能够突出重点。

污染控制与资源化研究国家重点实验室拥有各种光谱类、色谱类和生物类大型仪器,如GC/MS、HPLC/MS、ICP/MS和实时荧光定量PCR等,并且拥有网络平台,可以为学生提供相关课件以及实验室仪器的操作、维护及实验讲解录像。实验教学课程由骨干教师承担,开设有光谱实验、色谱实验和生物实验,可以满足教学需求。由研究生可依据今后论文研究方向选择实验内容,共享国家重点实验室的各类分析仪器的丰富资源,实现了学有所用,学有专用。该课程深受学生欢迎,成为论文实验研究的“预备”课,学生们受益匪浅。

2.2 理论应用相结合

依托同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室的丰富资源,该课程的教学按理论授课和实践相结合的方式进行,更注重分析仪器的基本原理、操作使用要点以及在环境科学研究、环境监测等领域的应用价值。

在学习掌握了相关仪器分析理论后,学生有机会面对分析仪器,训练操作技能,旨在培养学生掌握仪器基本操作技术和基本实验技能。通过实践课程的开展,让同学亲身体验各种分析仪器的功能,以理论指导实践,彰显理论的重要性。动手实践,也能充分调动学生学习基础专业知识的积极性,让学生更有目的地进行理论学习[2~3]。这样的教学方法,不但减少了学生在学习基础知识时的盲目感,也大大提高了学习的主动性,对学生的动手能力也是很好的培养。

2.3 尊重自主,注重实效

鉴于学生兴趣点的不同以及论文研究的需要,该实验课程分光谱、色谱和生物分析技术三个模块供学生自主选择。这在一定程度下,实现了小班教学,使得每个学生都能接触操作自己迫切需要使用的仪器。另一方面,尊重学生自主性,有利于学生的学习兴趣培养。在大方向区分的基础上,又进行了小组模式,使得每位同学参与到其中,并且可以互相讨论,共享不同途径捕获的信息。

通过本课程的学习,使研究生对仪器分析这一领域有较全面的了解,基本掌握仪器分析的各类方法,初步具备根据分析对象选择合适的分析方法及理解相应问题的能力,从而顺利开展科学研究。据研究生反馈,该课程强化了学生的理论基础知识,提高了学生自主分析设计实验的能力,并且减少了研究生论文研究中实验方面的问题。

2.4 撰写教材重实用

随着计算机技术的飞速发展,分析仪器的面貌日新月异,仪器的更新周期越来越短,但是目前教材内容的更新远远落后于新型仪器的更新速度[4]。为了把最先进的内容和教学科研的需求和特色相结合,我们在自编实验讲义的基础上,撰写并于2008年由科学出版社出版了《现代环境分析技术》,并于2013年6月更新出版了《现代环境分析技术》(第2版)。环境分析涉及的分析仪器种类多,面对的环境样品也十分繁多和复杂。因此,该教材根据我国环境领域的实际需求和应用现状,重点围绕环境领域应用范围广、理论与技术相对成熟的方法,具体包括四个方面的内容:(1)环境样品分析中常用大型分析仪器的基本原理及其应用;(2)环境样品预处理技术的基本原理及其应用,如高效富集、分离方法等;(3)多种仪器和方法的联合技术;(4)环境分析技术的发展,包括新理论、新方法和连续自动化技术等。教材编写过程中注重先进方法的理论性与应用性相结合,科学性、适用性强,更贴近学生的实际需求。

2.5 学习考核多方位

考核是对教师的教学效果和学生的学习效果的检验,而考核方式也起着引导学生改变学习方式的作用,科学的考核方式会推动学生的学习向最佳方向发展[5]。本课程的期终考核成绩由平时参与和期末考试两部分组成。平常参与通过学生课堂表现(随堂考试、课堂提问)或实验情况(实验操作、实验数据处理等)等各方面综合评定。针对目前大学课程知识容量大,容易出现满堂灌,老师又很难及时、准确了解每一个学生对当堂课所授知识点的掌握情况的现状,我们在随堂考试中引入了同济大学自主研发的“智能交互反馈系统”。该系统可以在课堂上即时了解学生对知识点掌握程度,以减轻学生在学期末的考试压力。期末考试包括基础理论知识考试和实验部分考试。基础理论知识考试旨在考查学生对仪器分析基础理论知识的掌握情况;实验部分考试重在考查学生掌握仪器操作的能力。这种多元化的考评体系,更加注重评价学生主动参与的过程、善于思考的能力,可以科学合理、全面公正地反映学生课程学习的真实水平。

3 结语

针对环境类专业研究生开设的“环境仪器分析”课程,为硕士研究生论文质量的提升打下了坚实的基础。“师资队伍多元化,教学模式多样化”是课程教学质量提升的根本保证,充分挖掘和利用高校大型仪器实验平台,为教学服务,是不断提高教学质量的重要举措。

参考文献

[1] 陈玲,郜洪文.现代环境分析技术[M].2版.科学出版社,2013.

[2] 白雁,潘瑾,李永强,等.研究生现代分析仪器课程教学改革的探索[J].实验技术与管理,2011,28(9):22-24.

[3] 张娴,袁园,孙雅洁,等.利用光谱类仪器开设重金属检测实验[J].实验室科学,2012,15(2):166-168.

仪器分析课程范文4

关键词:仪器分析 项目化教学

《仪器分析》课程是长沙环境保护职业技术学院环境类专业的主干课程之一,为了使学生能通过该门课程的学习,除了掌握基本的分析技能外,还能形成良好的工作素养、实事求是的工作作风,建立职业安全意识和环境保护意识,为将来从事空气环境监测工、室内空气环境监测工、环境管理人员等工作岗位打下基础,2014年对课程内容进行了整合,并在13级授课班级中实施以基于工作过程的项目式化教学[1],取得了初步成效。

1 课程内容的整合

在课程内容选取方面,充分考虑了岗位需求、职业标准、学生实际三方面的具体情况,以 “够用、实用”为原则[2],以应用为目的,以培养技能为主,为学生的可持续发展奠定良好的基础,整个课程内容按照环境监测项目中常用仪器分析方法分成四大模块,即紫外-可见分光光度法、原子吸收法、电位分析法、气相色谱法,每个模块的教学实施均以若干具体的分析测试项目作为训练单元,项目难度逐级递增,在每一个项目的过程中渗透基本理论知识的讲授,并将满足社会、个人和职业岗位需求的职业技能设计融入教学当中。表1为紫外-可见分光光度法模块项目设计的具体情况。

2 授课模式的转变

改变传统授课模式,在课程教学中虚拟了一个隶属某科学研究院的HKL分析测试中心,一直以来对社会承担各类样品的化学成分分析和检测等工作。教师是业务主管,负责新员工招聘培训和录用;班级学习委员是业务副主管,负责发放任务资料和收集各团队提交的报告;班级纪检委员是人事主管,负责新员工的考勤;学生是应聘者,5-6个人组成一个团队,每个团队按照测试中心的组成部门设置岗位,每个成员分别担任项目负责人,质控人员,分析人员和仪器维护人员,各团队制定自己的工作制度和岗位职责。每个团队在业务主管的指导下独立开展工作,利用四个月试用期的时间完成“目视比色法测定圭塘河中铬含量”等17个分析项目的方案制定,样品分析和分析报告。在这期间经过考核前两名的团队将被HKL分析测试中心正式录用,其中表现突出者可聘为项目总负责人。在每个项目的教学过程中,完全模拟真实工作过程,按照制定分析方案――分析准备工作――分析测定工作――编制分析报告四个环节进行教学。

3 多种教学方法手段的综合运用

3.1 以任务单为依托,充分调动学生课前学习积极性。针对每个项目的具体情况,每堂课前都提前下发任务单,任务单上的问题涵括了该项目所需的基本理论知识、需要讨论的知识点、拓展知识,需要学生课前完成并在课前的前一天提交老师批阅。通过这种形式,督促学生在平时能提前预习,并多种途径查阅资料,锻炼自主学习的能力。

3.2 以课堂PPT汇报为入口,提高学生文字和口头表达能力。每个项目都以介绍一个到两个方面的相关知识,要求各项目小组制作相关PPT材料,并在课堂上选取2个小组进行汇报,锻炼了学生文字和口头表达能力,还培养了小组成员间团结协作的精神。

3.3 各种教学方法灵活应用,积极引导学生主动思考问题。改变以往以灌输为主的教学方式,在课程授课过程中,以学生为课堂的主角,教师主要的任务转变为引导,通过任务驱动、案例分析、方法讨论[3]、集中教学[4]、趣味教学[5]等方法,积极引导学生在项目实施过程中通过自己主动思考,找到问题解决的方案途径。

3.4 多途径加强与学生的沟通交流,督促学生学习。互联网下成长起来的学生,受到外界干扰比较多,学习的自觉性下降比较明显,但是互联网的发展,使得沟通的途径也比以前多了很多,通过QQ、微信、微博等方式在课下加强与学生的沟通交流,引导学生对课程学习的兴趣,及时解决学生学习过程中遇到的问题,使得课堂能延伸到学生平时日常生活中,并且通过世界大学城空间,建立《仪器分析》课程网络教学资源,使得学生能随时学习。

4 多元化考核体系的建立

评价是课程的重要组成部分。科学的考核评价体系是实现课程目标的重要保障。本课程的考核体系由两块组成:一是过程考核;二是终结性考核。

学生总成绩=过程性评价分80%+终结性评价分20%

①过程考核的任务是对学生日常学习过程中的态度、表现、操作结果、提问与回答问题情况等进行考核,以测试和非测试的方式以及个人与小组结合的方式进行评价,鼓励学生与教师共同参与评价,实现评价主体的多元化。

过程性评分=∑模块考核分×权重

模块考核分=∑项目考核分/项目数

②终结性考核的目的是检测学生课程的综合应用能力,也是反映教学效果、学校办学质量的重要指标途径之一,以考查学生课程的综合应用能力为目标,力争科学地、全面地考查学生学习后所达到的真实水平。考核方式采取期末理论闭卷考试考核。

5 小结

在《仪器分析》课程中实施基于工作过程的项目化教学,从教学反馈来看,学生自主学习的能力有明显提高,综合素质的培养得到了加强,但实施过程中也遇到一些困难,如学生搜集与整理资料能力不足、理实一体教室硬件有待完善等,在今后的教学实践中将逐步解决这些问题。

参考文献:

[1]赵玉丛,郭宏伟.任务驱动式教学模式在仪器分析课程教学中的运用[J].郑州牧业工程高等专科学校学报,2011,31(1):63-64.

[2]宋娟.环境监测与评价专业《仪器分析》项目化教学的实践[J].广东化工,2013,40(19):188-189.

[3]任玉兰,邵艳秋,罗玉杰.讨论式教学法在仪器分析教学中的应用[J].教育与职业,2014,(21):151-152.

[4]崔艳,郭兴杰,李发美,温静,魏岚.集中教学法在仪器分析实验教学改革中的应用[J].药学教育,2011,27(1):56-57.

仪器分析课程范文5

关键词 高职仪器分析课程 整体改革 理论 实践

在高等职业技术学校当中,仪器分析成为重点的实验课程,原因在于其实用性的强大,在我们课程整体改革当中,并不是仅仅针对仪器进行参数、操作运用分析,而是结合当下所学内容,无论是从基础操作上还是从理论性的拓展上,抑或是仪器与操作技能的熟练度上进行全方位的建构,致力于真正打破理论与实践操作当中的界限,完成整体理论与实践基础的融合。

一、仪器分析课程实施理实一体化的必要性专业技能与目标培养方向不能一统是仪器分析课程当中最重要的弊病之一,这主要在于以下四点:一是基础薄弱、理论知识点落后;二是手段单一,教学方式差;三是“双师型”教师偏少,严重缺乏实际操作经验;四是考核方式单一,不能统筹分析学生现阶段的理实结合的能力。比如,在化学分析的课程当中,分析化学主要是用一些简单的化学反应进行的分析方法,如酸碱滴定啊,粗结晶啊。所以可以看出分析化学的准确性不是特别高,在做分析化学实验时,用的基本上都是很简单的实验仪器,如烧杯,酸式滴定管,碱式滴定管等。是属于仪器分析的一个部分。而仪器分析从命名就可以看出,主要是用仪器来进行分析的物质的化学物理性质。这些仪器大多很贵,很精确,可用于物质定性定量的分析。比如气相色谱、质谱都是仪分常用的仪器。由于仪器价格高昂,直接限定了教学的水平线,同时限定了教师的教学方向,最终形成了恶性循环,这就是理论手段与实践结合的硬伤所在,而这还仅仅是化学一门学科当中的仪器弊端,如果将其放在机械领域就会发现,教学仪器与现代化仪器配备脱节,教学系统不完善,理论过多高于实践课程讲述等,这些问题都是不可避免的硬伤,因此如果要进行客观的课程改革就必须从理实一体化的必要性入手,将其放在课改的第一步。

二、建立理实一体化仪器分析课程教室建立独立的理实一体化课程教室是第二步,我们既然在真实的教学当中强调二者结合,就应当在最实际的方向给予基础建设的支持,而建设理实一体化的实验教室,就是课程改革最大的起步点。比如从仪器分析的角度来看,我们要设计一个什么样的教室才能符合现有的课改要求呢?以“液相色谱法”这一教学单元为例。学生没有接触过液相色谱仪,对其构造及实验原理不了解,书本上的内容比较抽象,不利于学生对知识的掌握。通过对液相色谱仪的现场教学,教师介绍液相色谱仪的组成,如高压输液系统、六通阀进样器、色谱柱、检测器、数据显示系统等,进而引发学生思考:各个仪器部件的作用是什么?样品分析的整个流程是怎么样的?如何通过液相色谱仪对样品进行定性和定量分析?带着这些问题,学生就有了学习理论知识的积极性,教师接着就有针对性地介绍仪器各个部件的作用、实验原理、分析流程等。学生根据对液相色谱仪的感性认识,就可以把抽象的理论知识和实物联系起来,便于对理论知识的理解和掌握。同时在教学过程中,教师还可应用多种教学手段,结合一些示意图、操作流程图、操作动画等加深学生对知识的理解。如上所知,建立这样的教室最起码要具备三个方向:第一,教室的实用性,也就是说在面积、通风、水道、采光度等方面要符合实验室的基本要求;第二,教室的立体性(完善的影音设备),由于受到现有资金的限制,许多学校的仪器分析设备并不能得到更新,因此全面的投影技术就代替了原有的黑板教学,通过计算机制作,形成完成的流程图,如同上文的“液相色谱法”教学当中的情况一样;第三,就是建立可行性分析报告统计,将学生在学习过程当中以及实验过程当中所出现的问题进行统筹记录,纳入到分析表当中,最终用来分析学生学习过程当中的突出点以及不足。

三、建立理实一体化教学的全真教学新平台我们处于信息社会,如今建立沟通平台已经成为各大院校课改的主要进行方向,建立教学新平台的好处有以下三点:第一,去伪存真,帮助本校学生清晰的了解现有自身学习的状况,通过大数据的表现方式建立全方位的对比模型。第二,增强多校交流,打开区域性限制,最大程度上开放数据来源,促成共享模式,不仅有助于交流经验,同时能够使学生更多地了解外校理实结合课程的优缺点。第三,形成设备信息共享,打破区域学校资金限制的局限性,虽然不能进行实地交换学习,但是却可以最大限度地享用各个关联学校之间的理论信息,这样有助于学生的成长。

四、结合实际引入设计性实验验证性试验占据了现有试验课程分析当中的主流。验证性实验的优点在于能够在最大限度上提升原理在分析过程当中的理解,帮助学生从理论知识点迅速切入到仪器的具体识别过程当中,验证试验方式简单容易掌握。但是对于真正的统筹兼备的实践实验来讲,还存在着模式生硬、教学方式刻板、理实结合不同意等问题,因此我们急需一种多变式的灵活的教学方式。这就是设计性实验,设计性实验并非是单纯的针对理论或者实验而进行的单方面研究,而是一种综合性学科,比如在现有的物理、机械课程当中,都需要相对复杂的数学理论支持,而一些机械仪器的操作,更需要数学模型运算。因此在高职教育过程当中,并不用特意的针对某一个理论学科或者是仪器操作的实验课程去进行综合性的教育,而是可以考虑针对具体的时间课程将有用的理论知识编入其中,形成具体的理论体系,将多变作为教学过程当中运用的灵活手段,将设计思路作为贯穿整个理实结合教学课程的同一方向,如此才能最全面地实现课程改革的最终步骤,使理实两者充分的结合。

五、结束语课程改革并不是一朝一夕的事情,从现有的方向上看,仪器分析理论实践课程只是课改的试验点之一,在这漫长的过程当中,我们还欠缺很多,建设、资金、运行等各个方向都是我们所缺少的内涵,因此想要将课程改革变成一场能付诸于实践实施效果的活动,还需各位同仁再接再厉。

参考文献:

[1]顾善东.深化理实一体化教学改革[J].交通职业教育,2007.

[2]漆红兰,薛成虎.多媒体课件辅助仪器分析教学的探讨[J].榆林学院学报,2007.

仪器分析课程范文6

关键词:仪器分析;PBL教学方法;农业院校

随着现代分析仪器的更新换代和仪器分析新方法、新技术的不断创新与应用,仪器分析作为现代化的分析测试手段,正在日益广泛地应用于生命科学、环境科学、动物医学、农业科学、食品科学等诸多领域,因而许多高等农业院校已将“仪器分析”课程列为非化学专业本科生的重要基础课程之一。[1,2]由于仪器分析课程内容涉及数学、物理、化学、精密仪器等多学科的内容,学生在学习过程中感觉理解难度很大,学习效果难以保证。因此,针对仪器分析理论课教学方法进行探索,提高教学效果以满足不同学科的要求,是仪器分析教学改革的当务之急。

一、PBL教学方法介绍

PBL(Problem-based Learning)法以问题为学习基础,是和“以授课为基础的学习(Lecture Based Learning,LBL)”模式相对而言的,PBL与LBL在教学设计理念、实施方式以及教学绩效评估等方面均有着根本区别。笔者结合自己仪器分析的教学实践经历,探讨将PBL引入到“仪器分析”课程的教学中,使学生能够在有限的学时内,掌握“仪器分析”课程的学习方法,激发学生对“仪器分析”的学习兴趣,为后续的专业课学习及实践打下坚实的理论基础。

PBL是以学生为中心的教育方式。1969年美国的神经病学教授Barrows在加拿大的麦克马斯特大学首先把PBL引入了医学教育领域,目前已成为国际上较流行的一种教学方法。PBL即由教师提出问题,学生在教师的启发指导下以自学为主并结合讨论的学习方法。在这个过程中学生成为学习的主体,教师仅承担着向导和促进者的角色。[3]它是以学生为核心的教学方法,培养具备独立思考能力、自我导向学习能力的学生,使学生能够日渐独立于教师之外,在日后的生活及工作中能够继续独立学习。

二、PBL教学方法在“仪器分析”教学中的应用

1.教师在PBL教学法中的作用

在PBL中,教师的作用和传统意义相比有较大的转变。最初,由于学生需要了解的知识点很多,教师需要提供必要的材料和指导,方便学生学习。每年在教授“仪器分析”这门课程之初学生都会有这样的疑问:这门课程究竟与自己的专业有什么联系?为什么要学这门课程?为解除学生的疑虑教师在教学中会介绍仪器分析在相关专业中的一些应用实例,使学生理解“仪器分析”课程与专业课程结合的紧密程度。例如:土壤样品中N、P、K元素的测定,水体中Na+、Cu2+含量的测定、生物细胞中GSTs(谷胱甘肽硫转移酶)活性的测定及药品中阿司匹林的含量测定等内容都是与学生所学专业密切相关的分析内容,把学习置于复杂的、有意义的问题情境中,可以激发学生的学习热情。

PBL教学法的应用,是将具体的分析任务布置给学生,教师需要给予适当的讲解、引导,使学生了解如何利用现有的仪器设备,如何找到与任务相关的材料等。例如以苹果手机制造工人正己烷中毒事件为例,引导学生利用红外谱图解析正己烷的特征吸收峰;结合电视上热播的鉴宝节目,深入介绍如何利用红外光谱法鉴别天然与人造玉石;讲解通过原子光谱法测定恒星的物理性质、化学成分和运动状态等实例。由于所布置的分析任务都是与学生实际生活密切相关的,因此这些学生比较关注的例子很大程度上激发了他们的学习兴趣,并在逐步完成分析任务的过程中将仪器分析与实际应用紧密地结合起来,取得了良好的教学效果。

2.学生在PBL教学法中的角色转变

在以往“仪器分析”的教学过程中发现,仅凭教师的讲授,学生对知识的接受是被动的。学生对课程知识点的掌握经常通过死记硬背的方式,对具体分析方法的原理及应用的理解并不深刻。而采用了PBL教学法后,学生为了解决具体的问题,必须通过查阅资料来了解每一种分析方法的基本原理和应用,这样学生对仪器分析方法的理解会更加透彻,能比较系统地掌握和巩固课堂教学中的基本内容,而不是单纯靠背诵的方式来获取知识。[4]

在PBL教学中,学生是真正的主角。首先,由教师提出合理的分析问题。学生以小组的形式参与设计方案及执行,在小组中(每组6~8人)需明确每个人在设计中的任务,每位组员都承担一部分工作。其次,在教师指导下要求学生从分析问题入手,充分利用多种信息资源,如利用图书馆和网络等查找相关书籍、文献,最后整理成完整的方案,再通过实验验证并解决问题。学生在教师的指导下提交文献综述、方案设计及实验报告,并以小组为单位将实验方案制成幻灯片向全体同学演示讲解,要求小组成员轮流发言相互补充,通过课堂讨论得出结论。最后,教师对讨论内容进行提问、总结并对疑难问题进行点拨,同时听取其他学生对该组任务完成情况的评价,收集反馈意见。

在PBL应用中,由于针对课程设计的分析对象多数是从实际生活和工作中选取的,如利用原子吸收光谱测定牛奶中钙含量、荧光光谱法分析测定功能饮料中的维生素B2、高效液相色谱法测定蔬菜的农药残留情况、松花江水质分析、气相色谱法测定白酒中乙醇的含量等。这些分析任务的切入点都是现实生活中人们关注的热点问题,因此更容易调动学生的学习兴趣和积极性,使学生认识到从理论落实到实践并非难事。

3.实验教学环节PBL教学法的强化

“仪器分析”是一门实验科学,应该让学生有充分的动手机会,在实践中获得感性认识。[5]但是农业院校面临的问题是“仪器分析”理论学时有限,在理论教学中每组学生承担的分析任务不会超过两项,这样会导致PBL教学法的任务演变成一个设计性实验,失去了以学生为主体的教学模式的意义。因此,加强实验教学使之与理论教学并行是实现PBL教学效果的重要手段之一。在“仪器分析”实验课程中施行PBL,关键在于加强学生自主协作学习能力的培养。在实验课堂上,教师围绕实验内容提出一个问题,让学生分组通过自行思考和课堂讨论来提高PBL的教学效果,讨论内容可以围绕实验目的和重点及注意事项,这样能使学生熟练掌握本次实验相关理论知识,同时也加强了学生的自主学习能力和协作精神。最后,由学生根据实验结论总结本次课的操作重点和关键步骤,进一步强化理论教学内容的重点知识。实验教学环节运用PBL教学模式要注重方法,教师在每次实验结束后应组织学生开展反思与评价等一系列过程,在新旧知识理论间建立联系,使学生在获得知识的同时提高科研素质及培养创新能力。

4.网络环境下PBL教学法的应用

在PBL学习中,问题的解决需要经历一个探索的过程,若没有恰当的学习资源,学生将无法开展学习活动,因此,学习资源的获取是学生解决问题的重要环节。为了尽可能地发挥网络资源的优势,教师针对网络环境下仪器分析课程基于PBL教学模式的应用研究设计开发了仪器分析的网络教学平台(http://202.118.167.91/dahua/kcsz/yqfxgg/default.asp)。此网络教学平台便于学生根据个人的学习内容、目标和任务对相关资料进行分析、收集、整理、组织和加工。学生可以利用网站提供的常用免费的图谱库、数据参数的数据库和文献检索网址以及重要测试中心及知名化学网站的相关链接获取最新的仪器分析资讯;在网络平台中还特别设计了“在线答疑”系统,能及时帮助解决学生的疑难问题,为学生提供有效的在线学习指导。这些都能方便学生通过网络教学平台更合理有效地利用网络资源,也为本课程实施PBL教学方法提供了一个良好的互动平台。

三、PBL教学效果

与传统教学法相比,PBL教学模式能明显提高学生的综合能力。针对东北农业大学学生“仪器分析”课程实施PBL教学法的教学效果调查结果表明,88%以上的学生表示接受这种授课方式,在学习分析方法和仪器使用方面有很大收获;56%以上的学生积极参加了天然产物质成分提取及测定、农药残留分析、食品分析等创新实验和开放性实验;动物药学、生物工程、环境科学等专业的部分学生表示通过本课程的实践活动锻炼了文献综述和表达分析能力,科研素质的提升在毕业论文设计中得到了充分的体现,可见PBL教学方法获得了良好的教学效果。

参考文献:

[1]赵丽娇,钟儒刚,甄岩.现代仪器分析教学中科技创新意识的培养[J].理工高教研究,2008,(5).

[2]王霆,张锋,陈立钢,等.仪器分析综合运用及创新能力的培养――浅谈仪器分析实践教学体系的构建[J].大学化学,2011,(6).

[3]王红军.基于问题学习的教学模式在专业教学中的应用[J].教学研究,2007,(2).