仪器分析课程范例

仪器分析课程

仪器分析课程范文1

关键词:思政元素;仪器分析;教学策略

仪器分析课程是化学、生物、食品、环境、医药等专业的基础课程,是一门理论与实验兼顾的学科。该课程中蕴含着丰富的思政元素。要实现“立德树人”与“课程育人”的统一[1],教师在授课过程中,必须合理地融入科学精神、人文情怀、爱国主义的教育,使学生在学习仪器分析专业知识的同时接受思政教育。本文旨在结合仪器分析课程特点,挖掘思政元素,探究思政元素与专业知识自然融合的教学策略。

1思政元素融入仪器分析课程的实施策略

仪器分析课程中包含较多的意识形态和思政元素,渗透着质量互变、对立统一、内因与外因等丰富的哲学思想。该课程定性定量分析的特殊性提供了培养学生实事求是的科学态度、严谨细致的工作作风和坚忍不拔的科学品质的平台。因此,将思政元素与课程教学有机结合,可以培养出既有理论知识又有较高科学素养的新世纪大学生。思政元素融入仪器分析课程的实施策略如图1所示。

1.1提升教师自身的综合素养

教师自身的综合素养直接决定了思政教育开展的成败。专业课教师如果自身对于思政教育的内容就没有充分的理解和认识,自然就无法传授给学生[2]。教师坚定的政治信仰、扎实的专业知识、宽广的学术视野是仪器分析课程思政取得成效的基本保证。因此,教师既要具有扎实的专业功底,还要涉猎其他自然学科以及人文学科的相关领域。教师要加强自身专业知识的学习,同时加强马克思主义哲学、分析化学史等知识的研习,以提高挖掘思政元素的敏感力。教师还要及时把握分析化学学科的前沿动态及其对仪器分析的新要求,充分认识仪器分析的内在价值和社会价值,以提升自身的综合素养,提高教书育人的使命感。

1.2修订教学大纲,纳入思政目标

教学目的的合理确定是教育教学得以实施的前提。在课程思政的指导下,对仪器分析的课程标准进行调整,明确仪器分析中的思政元素,提出“专业能力”和“思政”的整体目标,着力培养具有丰富专业知识与较高思想政治水平的综合素质人才。为确保课程内容蕴含专业知识和思想政治因素,教师应按照教学目的进行教学内容的设计。在教学过程中,教师思政元素融入课堂,既能活跃课堂气氛,又能激发学生的学习兴趣,潜移默化地促进学生的思想政治素质的提升,使思政教育和专业课程有机融合。

1.3挖掘思政元素,完善教学方法

“仪器分析课程思政”即以“仪器分析课程”为载体,挖掘思政元素,把思想政治教育融入到学生的学习养成中[2]。只有先挖掘出思政元素,才能实现在课堂教学中的自然融合。

1.3.1仪器分析中的哲学思想

仪器分析蕴含了较多的哲学思想和辩证法观点虽然在仪器分析方法的基本原理中并没有哲学术语但是在仪器分析的知识体系中却渗透着深刻的哲学内涵。在仪器分析的教学中,对立统一规律有明显的体现。比如,原子吸收光谱法与原子发射光谱法,虽然谱线产生的过程相反,但是某元素的谱线特征统一于该元素的原子结构。在色谱分析中,范第姆特方程中载气流速在分子扩散项和传质项中的影响是矛盾的、温度对于两项的影响也是矛盾的,这就要结合实际情况,在最佳流速下选择合适的柱温,以求达到较高的柱效能。这样就可以很自然的将哲学中主要矛盾和次要矛盾的关系以及具体问题具体分析的观点融入到教学之中。

1.3.2仪器分析中的家国情怀

家国情怀是“中国梦”的脐血。随着人类科技和社会的发展,分析仪器也在不断地发展,而仪器的迅速发展也在促进着科技的发展[3-4]。通过剖析国内外分析仪器的发展历程,结合改革开放以来国内科技实力的飞速发展,培养大学生的爱国精神、民族自信心、自豪感,使学生的家国情怀油然而生。

1.3.3仪器分析中的科研精神

教师通过对仪器的基本原理、方法和应用等基础知识的讲解,提高学生的观察、思考、判断和推理能力,提高学生独立进行科学实验的能力。以我国分析化学家高鸿院士等前辈生平事迹为思政元素,培养学生严谨求实、不惧困难、开拓创新的科研精神。

1.3.4仪器分析中的社会责任感

以人们的衣食住行作为切入点,提高学生的社会责任感。例如,在讲解“色谱应用”一节时,可以将食品添加剂、农药残留等含量的测定纳入当今社会的食品安全问题中,使学生深刻认识到色谱法对日常生活的重要作用,在培养学生专业技能的同时,提高其对社会责任的意识。

2思政元素融入仪器分析课程的教学案例设计

仪器分析课程蕴含丰富的思政元素,思政观点和专业知识点的关联度和契合度越高,越容易实现课程思政的隐性渗透,实现思政教育和课程知识教学互相融合、同向同行。因此,要提高教学质量,应从“融入”入手,以深入浅出、启发思考作为思政教育渗透的前提,并与仪器分析课程特点相结合,把知识培养、思维培育与家国情怀、科研精神、社会责任感等相结合,使思政元素顺畅地融入到仪器分析课程之中[5]。

2.1融入家国情怀的思政教学案例设计

教师必须牢牢把握仪器分析课堂教学田地,实现“立德树人”与“课程育人”的统一。表1列举了激发学生家国情怀的教学设计。

2.2融入环保意识的思政教学案例设计

环保意识教育是仪器分析思政教学中不可忽略的内容。图2列举了在讲授原子吸收光谱法应用于微量重金属污染物的检测时渗透环境保护意识的教学设计。讲解原子吸收光谱法的应用时,首先引入“女儿国”案例,组织学生讨论可能是水污染造成的。提出问题:重金属微量元素的测定方法有哪些?学生讨论:电化学分析法,原子发射光谱法,原子吸收光谱法……解决问题:可以采用原子吸收光谱法,结合科研工作者的测定结果,找出了导致“女儿国”的罪魁祸首是重金属“镉”。

3结语

仪器分析课程的基础性和理论性较强,教师不仅要注重基本原理的讲解、仪器的操作应用,还要将严谨的科学态度、社会主义核心价值观、社会责任感以及崇高的爱国情怀等思政元素传递给学生,以教师的感染力活跃课堂气氛,实现知识传授、能力培养、价值塑造三位一体的教学目标。本文对仪器分析教学中思政元素融入的策略进行了分析,并列举了教学案例,在教学过程中,把思政元素有机地融入到仪器分析教学内容中,使思政教学自然而然地渗透进去,从而达到“润物无声”“协同育人”的目的。

参考文献:

[1]王焕锋,李玉玲,王利平,等.分析化学理论教学中课程思政的实践与探索[J].大学化学,2021,36(9):2102038.

[2]祖先鹏,柳润辉,徐希科,等.中药化学课程思政的教学探索与教学效果实践[J].医学教育研究与实践,2021,29(4):581-585.

[3]张月娟,赵庶吏,李英军,等.化学实验课融入“课程思政”的探索与实践—以北京农业职业学院贯通培养项目为例[J].北京农业职业学院学报,2021,35(4):5-10.

[4]翟江丽,刘欣.在基础化学实验Ⅲ(3)中渗透思政教育的探究[J].云南化工,2020,47(05):164-165.

仪器分析课程范文2

        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。#p#分页标题#e#

        1.4课程考核模式

        在开课模式、实验内容和教学方法均有所改革的前提下,我们对实验课程的考核方法也做了相应的调整。以往的成绩以实验报告为主要评分依据,报告写得越完美得分越高,这也是导致学生互相抄袭的另一原因。而中心对现代仪器分析实验课程的考核以操作成绩和报告成绩相结合进行最终评定。

        由教师给出实验方向,同学组成设计实验小组,根据以往所学实验知识,自己设计实验剂量及实验方法等,写出具体实验项目计划书,经教师审批,切实可行通过,在学生操作过程中,我们制定了评分细则,将分值分解到各个细目中,如称量、溶液配制等具体细节分别给予赋分,操作规范化、原始数据的记录、数据处理、结果分析与讨论等。这样学生在每一步都会认真仔细,如果标准曲线未达到实验要求,即可预约时间来实验室补做实验。这样的计分方式可以极大地调动学生的主观能动性,也培养自己动手实验的能力;同时,使学生懂得实验中团队协作的重要,分工合作,遇到问题一起想办法,协调沟通,解决问题。进而提高学生综合素质,使学生得到全面发展。

        二、小结

        随着世界科学技术的迅速发展,仪器分析实验课程的教学重点也应该适时改变,将培养学生的创新素质作为教学改革的立足点。为此,我们将不断完善仪器分析实验教学中的各个方面,通过在全校范围开设现代仪器分析培训课程,注重学生科研能力的训练和解决实际问题能力的培养,通过实践教学扩大学生知识面, 通过实验室开放和大学生科研训练计划,培养学生科研能力,通过学生直接参与来源于部级、省部级的项目,尝试这些工作进一步提高了学生科研思维能力、实验操作技能。真正的培养学生创新思维,理论联系实际,在实践中检验理论知识,使之能够更好的体现我校的教学宗旨“培养创新型人才”的战略思想。

参考文献:

1、汪尔康.21世纪的分析化学[M].北京:科学出版社, 2000: 11-13.

2、吴育廉.柯行.浅谈仪器分析实验教学的改革. J教学仪器与实验2007, 23 , (5 ) :10-11

仪器分析课程范文3

关键词:仪器分析;环境工程专业;教学改革

《仪器分析》是基于物质的理化学性质,利用科学仪器对被测物质进行定性、定量、形态或结构等分析的一门课程[1],它涵盖了一系列分析方法,如电化学分析法、质谱分析法、色谱分析法、光谱分析法,等等,是分析化学的一个分支。同时,该课程也是环境工程专业的一门必修课程,是《环境监测》、《环境影响评价》及其他专业课程的基础,在环境工程专业的专业基础课程及专业课程中具有举足轻重的地位。《仪器分析》是一门涉及多个学科领域的、复杂的、交叉性强的课程,如光学、机械学、电子学、计算机学、数学、化学,等等,具有课程知识点多、涉及面广、原理多样等特点[2-3]。以上特点常造成学生在学习过程中认为《仪器分析》是一门仅需记忆的课程,缺乏对课程整体的理解和掌握,更难以将学习内容付诸以实践[4-6]。本文将对近年来在教授环境工程专业《仪器分析》课程过程中存在的问题进行总结,并提出解决的方案,以期为该课程的教学实践提供参考性建议。

1《仪器分析》在教授过程中存在的问题

1.1课程内容

如上所述,由于《仪器分析》课程涉及的内容相对较多,需要掌握的知识点多,且不同方法之间的关联性弱,若要在有限的课时内将所有内容涵盖,可能造成内容讲解不够深入并浮于表面,学生无法真正掌握相关内容。同时,对于环境工程专业学生而言,部分仪器分析方法在今后的相关领域工作或深造过程中较少涉及,若讲授所有内容,对于学生而言在时间成本和精力成本上均存在较大浪费。并且,由于现代仪器分析手段更新较快但课程内容更新较慢,从而使学生在学完本门课程后仍无法在实际工作中应用,造成学习内容与社会需求相脱节。

1.2教学方法

《仪器分析》课程包含理论知识和实验两部分内容,两部分相辅相成、相得益彰。但理论知识部分由于内容较多,且内容的关联度不强,学生常常无法将不同分析方法的原理弄清楚,易将不同仪器的功能混淆。传统的教学方式常常采用教师满堂讲,学生作为接受者在下面听,对于生涩的理论内容学生无法将其真正理解透并应用,进而造成学习兴趣逐渐下降甚至厌学;并且对于部分理论内容,教师若采用传统的教学方式,无法通过板书或者PPT等文字或者图片形式将其讲清、讲透。实验部分是对理论知识的进一步应用,但实际操作过程中,由于受到条件、实验场地以及学生操作熟练度的限制,学生无法独立操作一台仪器开展实验,大大削弱了实验的最终效果,无法真正达到教学目的。

1.3考核方式

《仪器分析》课程是一门实用性相对较强的课程,其最终目的是使学生通过该门课程学习后能够根据实际对象,选择相应的仪器并能够根据对象的理化性质选择合理的仪器参数,进而对物质进行定性或定量等分析。若采用常规的考核方式如笔试对相关概念性内容及其相关原理进行考核,无法真实反映学生对该门课程学习,也不能真正评价学生对相关仪器掌握情况,进而出现学生在学完本门课程一段时间后,易将以往学习的内容逐渐淡忘,无法在实际应用中发挥出该门课程应有的作用。

2问题解决办法

2.1课程内容的选择

环境工程专业毕业生在从事相关行业时主要针对环境中一些有毒、有害物质及介质的物理化学性质进行定性或定量分析,其中尤以环境中有机污染物和重金属污染物最为突出。针对以上情况《仪器分析》课程内容的选择就相对简单化,即以分析有机物污染能力最强的色谱法部分为重点,以紫外-可见分光光度法和红外光谱法为次要点,展开对相关内容的讲授;以分析重金属能力最强的原子吸收光谱法和原子发射光谱法为主,以原子荧光光谱法为辅,并在其中穿插介绍相关物质的化学测定方法。并且,随着现代仪器发展,仪器更新日新月异,课程内容也需要进行及时更新。例如随着质谱技术的不断发展,色-质联用技术得到广泛应用,成为目前检测的主流技术之一。因此,应逐步加强学生对相关内容的学习,如质谱原理、质谱定性、色-质联用技术,等等。基于以上,环境工程专业《仪器分析》课程内容应涵盖如图1所示内容。主要包括三大部分内容:光谱分析、色谱分析和质谱分析,其中光谱分析中包含光谱法原理、红外光谱分析法、紫外-可见光光谱分析法、原子吸收光谱和原子发射光谱法;色谱分析法中包括色谱法原理、气相色谱法和液相色谱法;质谱分析法包括质谱法原理、质谱仪和联用技术,并且在讲授过程中穿插讲授各种方法的定性和定量分析方法。通过上述内容的讲解,让学生学会能够根据不同物质的特点选择特定仪器进行检测和分析,使其真正可用于实际工作。

2.2教学方法的选择

《仪器分析》课程内容主要为方法原理和仪器结构与使用,其中有关原理部分内容涉及相对较为广泛且呈现不关联性,课堂教学时学生对相关内容的理解相对较为困难,如色谱法中涉及的塔板理论、速率理论、分离度及其相关术语。笔者通过多年教学发现,为了使学生更好更快的掌握相关内容,在采用讲授过程中应多采用多媒体动画,直观反映相关原理。而对于仪器结构的讲授,单单通过图片形式无法真实感受仪器实物,因此在讲授过程中可以采用实物演示法,让学生直观感受仪器结构及其作用原理。对于仪器操作方法,传统的讲授可能无法达到熟练地对仪器参数进行调节,而虚拟仿真技术可真实反映仪器各参数的联动,因此,在实际教授过程中采用任务法教学并结合虚拟仿真技术以达到真实操作效果。根据上述内容,我们在讲授过程中主要采用以下方法讲解:直接传授法、直观感受法、实训法和引导法。其中对于常规内容可直接采用课堂讲授和课堂讨论的方式进行;对于难以理解的内容采用动画演示和直接对实物进行讲解;但以上讲解只能让学生对过程有一定了解,与实际操作还有一定距离,因此引入实训法(实验操作和虚拟仿真);并且,为了让学生能够解决实际问题,可以通过设定固定课题让学生自主探究,让学生能够根据实际问题提出解决方案;同时学生可以自主提出问题,再分组对相应问题进行讨论。通过以上方法,学生不仅可对理论内容的理解更加容易,同时通过实践操作加深对理论知识的理解。

2.3课程考核方式的选择

仪器分析课程范文4

关键词:仪器分析;项目教学法;应用

仪器分析是借助精密仪器去检测表征物质的部分物理或化学性质的相关参数,以确定其化学组成、含量及化学结构的一种分析方法。这是一门交叉学科,涉及化学、物理、数学、电子技术、计算机技术等诸多学科[1]。伴随着社会的快速发展,仪器分析得到了广泛的应用,常用于食品保健与生物监测、环境保护、卫生检验、药品鉴定、医学检验等领域。这门课程理论知识多而复杂,抽象性与实践性强,学生要想学好并不容易。为此,本课题就当前仪器分析教学存在的问题进行分析,引入项目教学法,探讨项目教学法的实施策略。

1仪器分析教学存在的问题分析

1.1教材内容更新速度慢

在信息时代仪器更新速度非常快,而仪器分析课本上所用的仪器设备可能已落后于现实应用。这造成课本内容的时效性跟不上现实分析手段的发展现状。比如,关于气相色谱分析技术,课本上主要是通过检测和计算峰面积进而完成定量分析,实现对数据的分析。实际上,色谱分析仪利用自身配备的色谱工作站便可完成对数据的一站式分析。

1.2知识内容多,学时少

高职院校基本采用“2+1”学制模式,学生在校学习时间为两年。因此,仪器分析课程的学时安排相对较少。然而这门课内容较多,涉及光谱分析、电化学分析、色谱分析等各种仪器的使用,这些仪器又可细分为不同功能的分析仪器,即使是同一功能的仪器,厂家与型号不同,具体的用法也有所差异[2]。作为一门交叉学科,这门课程涉及诸多学科,教学内容包括很多分析仪器的构造与原理,内容抽象晦涩。高职生本身的学习成绩就比本科生要略差一点,对他们来说学习难度很大,不易理解,需要更多的时间去学习领会,这便造成学时少与教学内容多的矛盾。

1.3用于教学的分析仪器数量少

由于大部分分析仪器属于精密设备,成本昂贵,很多高职院校购置数量有限。近年来随着高职院校的扩招,学生人数明显增多,有限的仪器数量难以确保每人都有实践机会,甚至部分学生根本就没机会参与实践。这样既挫伤了学生的参与积极性,也影响到实验教学效果。有的高职院校为了解决这一问题,建设仪器分析仿真实训室,并加大对实训室的开放力度,虽然对这一现状有所改善,但效果并不明显。因为受经费不足的制约,高职院校更新仪器的速度明显落后于相关企事业单位,且差距有扩大的趋势。

1.4师资力量不足

目前,仪器分析教师大多来自普通高校,理论知识功底较厚,缺乏实践经验。“双师型”教师不多,因此,不少教师只会教不会做。仪器分析这门课中的很多仪器都要求有熟练的操作技能与扎实的理论专业知识。以生物医学仪器为例,教师不仅要有扎实的生物医学知识,还必须具备较强的实验操作能力,并掌握一些计算机知识,这样才能开展好教学,为学生提供专业指导。因此,应尽快建立一支“双师型”专业教师队伍。

1.5考评机制单一

大部分高职院校对学生的学习考评方式仍与普通本科院校相同,以理论考试为主,将考试成绩作为评价学生学习情况的主要标准。这种考评机制与高职课程教育改革的要求并不相符。

2项目教学法的概述

项目教学法源自美国,盛行于德国,目前在世界各国得到了广泛的重视。此法是把学科知识内容分解为数个教学项目,围绕着这些项目进行教学,让学生能够参与到项目的全过程中的一种教学方法,在职业技术教育中有着很好的优势。项目教学法是基于构建主义,将实际的工作项目作为对象,由教师来分解项目,并进行示范。然后学生以小组为单位完成各自的工程项目,最后根据共同完成项目的情况对学生的学习进行评价[3]。该教学模式的核心追求已不再局限于教师直接将知识技能传授给学生,而是学生在教师的指导下自主去探析结果,并找到答案,向大家展示,作自我评价。学生根据已有的知识通过思考与动手实践,从而锻炼自己的动手实践能力与解决问题的能力。将项目教学法引入仪器分析课程能够激发学生的学习热情,也能培养他们自主学习习惯。同时,有助于让他们去发现问题、分析问题、解决问题。可见,与传统的教学模式相比,此法有着极大的优势。

3项目教学法实施的基本流程

项目教学法实施的基本流程主要有6步,包括咨询、计划、决策、实施、检查、评估(见图1)。教师根据教学内容与教学目的设计具体项目,再把这些项目划分为一个或数个教学小单元,根据项目教学的步骤由简单到复杂的认知规律实施即可[4]。待项目确定后,教师应先自行做一遍项目,便于对这个项目有更全面的理解,明白哪些问题需要解决,关键在哪些地方等。学生以小组为单位进行合作学习,就项目任务进行资料收集、问题分析、方案设计、动手操作等。

4项目化教学在仪器分析课程中的应用案例

我们以头发中锌含量的测定为例实施项目化教学。(1)咨询—创设相关情境,导入项目。播放锌对人体的作用,当锌不足或过量时产生的危害。引出主题:如何测定头发中锌的含量。让学生观看原子吸收分光光度计教学纪录片,让学生对所用仪器有初步认识。(2)计划—对项目进行分解,布置任务。各组自行查阅文献资料,了解相关国家标准、行业标准,了解仪器的结构与工作原理,掌握使用方法。(3)决策—由各组汇报设计方案,教师给予指导,各组进行交流讨论,最终确定最佳的实验方案。实验方案中主要涉及采样、试样的前处理、绘制标准曲线、检测试样等工作。(4)实施—采用分组合作方式完成项目。各组参照确定的实验方案进行实验操作,教师从旁指导,回答学生的提问。(5)检查与评价—各组汇报成果,介绍在项目实施过程中所用的知识以及碰到的困难、解决方法等,然后通过小组自评、组间互评等方式对项目完成情况进行评价。

5实施项目教学法的建议

在仪器分析教学中引入项目教学法应考虑下列几点。

5.1项目的选取要合理

教师所选择的项目是服务于教学需要的,因此,必须有一定的应用价值,并符合高职生的认知规律。这些项目应源于现实生活,并通过教学加工,以更好地满足教学需要。这样才能夯实学生的理论基础,培养他们的职业技术能力。

5.2以学生为中心,开展合作学习

在开展项目教学时可采用小组合作学习模式,将学生按照“组间同质、组内异质”的方法分组,让不同性格、爱好、学习能力的学生组成一组,实现优势互补[5]。各组可自行选择子项目,组员间共同去探索分析问题,利用已有的知识去解决难题,完成任务。这有助于锻炼学生的团队协作能力与语言沟通能力。

5.3教师做好充足的教学准备,发挥好组织协调作用

教师在项目教学中扮演着特殊的角色,主要是组织协调与引导作用。这要求教师具备良好的专业能力与丰富的实践经验,为项目实施中的学生提供必要的帮助。大量教学实践显示,项目教学法打破了传统教学模式的束缚,让学生从动手操作中学习知识,并由解决项目中的一些实际问题来帮助学生构建专业知识。这极大激发了学生的参与热情,也能明显提高学生的专业技术素养与解决问题的能力。同时,还能有效提高学生学习的目的性与主动性,为后续学习打好基础。

5.4完善考评机制,激发学生的学习积极性

针对课时有限,学生单独接触仪器的机会较少的现象,教师可鼓励学生多参与开放性实验,在课余时间去做自己感兴趣的实验。首先,与实验教师提前预约,并做好实验准备,设计好实验方案。这有助于缓解学校实验仪器不足与学生数量多的矛盾,并能使学校仪器设备资源得到充分利用,促进学生自主学习能力与创新意识的增强[6]。这样学生可在课余时间开展科研活动,确保有足够的时间去操作实验,完成项目,从而激发他们的科研兴趣,逐步提高自主探索能力。同时,这为他们今后的毕业论文设计以及科研工作奠定好基础。仪器分析作为高职院校中的重要专业课程之一,教学难度大,传统教学模式取得的教学效果并不理想。为此,基于构建主义理论运用项目教学法,对教学内容进行精心设计,确定合理的项目,让学生以小组合作的方式完成项目任务,从而实现学以致用、用以促学、学用相长的目的。当然,这需要教师积极总结,不断完善教学经验,使项目教学法充分发挥出自己的价值。

[参考文献]

[1]李丽清.项目驱动式教学法在高职仪器分析课程教学中的应用[J].黑龙江教育学院学报,2012,31(1):69-70.

[2]李晓玲.项目教学法在高职仪器分析课程中的应用[J].兰州交通大学学报,2011,30(5):203-205.

[3]孟磊,郑先福,宁爱民.兴趣教学法在非化学专业仪器分析教学中的应用[J].江苏教育学院学报(自然科学版),2012,2(32):201-203.

[4]蔡向忠,王秀红,李银生.改革仪器分析实验教学培养学生创新能力[J].实验室研究与探索,2014,33(11):169-170.

[5]王川,刘岗.项目教学法在仪器分析课程教学中的应用[J].湖南城市学院学报,2016,25(3):327-328.

仪器分析课程范文5

[关键词]翻转课堂;仪器分析实验;教学改革;教学方法

一、翻转课堂的理念和特点

翻转课堂(InvertedClassroom)又称为“颠倒课堂”,是指学生在课前利用教师在网络上的音视频电子教材等数字材料自主学习课程,然后在课堂上参与同学和教师的互动活动(释疑解惑、探究问题等)并完成练习的一种新型教学模式和教学形态。翻转课堂教学模式最早由美国学者J.WeleyBaker于2000年提出。2007年,美国科罗拉多州落基山林地公园高中的两名化学教师JohnBergmann和AaronSam用视频软件录制PPT课件并配音,将所录制的教学视频上传到网络,嘱咐学生提前在课下自主学习,课堂教学时间则主要用于老师集中答疑和问题讨论,或对实验操作有困难的学生提供针对性的指导[1]。继首次实践了翻转课堂的教学模式,为帮助更多的教师理解和接受翻转课堂的教学理念和教学方法,林地公园高中于2012年1月30日举办了第一个翻转课堂开放日,向参观者呈现翻转课堂的运行情况和学生们的学习状态。2007年,美国人萨尔曼•可汗利用网络进行翻转课堂教学模式的视频授课并获得成功,他录制的每段视频课程长约10分钟,采用电子黑板系统从最基础的内容开始,由易到难逐步进阶且互相衔接进行教学。教师在网站上开发了一种练习系统,详细并完整记录了每位学习者对每一个问题的练习记录,教师据此可轻易得知学习者对知识的掌握程度。以他名字命名的可汗学院翻转课堂教学模式被认为正式打开了未来教育的曙光,而被加拿大《环球邮报》评为2011年影响课堂教学的重大技术变革。翻转课堂教学模式颠覆了传统的教师主导课堂的模式,可以极大地调动学生的自主学习积极性,并充分利用学生的课外时间,使其逐渐成为当前全球教学研究的热点课题。翻转课堂是通过逆向安排知识传授和知识内化,倡导以学生主导、教师辅助,重新编排教师和学生课堂教学内容、性质的新型教学模式。翻转课堂教学模式的实施主要涉及以下四点:(1)制作精美的教学视频;(2)颠倒传统的教学流程;(3)让学生真正实现自主学习;(4)把学习从追求学历的禁锢中解放出来。短小精悍教学视频的使用和传统教学流程的调整成为翻转课堂教学模式最具特色的两大标杆性要素。翻转课堂教学模式不仅改变了传统的教学结构,而且改变了传统的教学流程,具有与传统教学模式截然不同的特点和独特的优势。传统教学模式一直以来都是以教师课堂讲解为主,学生被动接受教师传授的知识,在时间、空间上都受到限制,使得学生学习的积极性和主动性都不高。翻转课堂教学模式则采取学生自主学习为主、教师课堂讲解为辅的新型教学结构,可使教师从课堂满堂灌角色中释放出来,并强调课堂上教师对于学生的针对性指导以及学生之间的团队协作学习,可使学生更有效地掌握知识。其次,翻转课堂教学模式采取学生课前通过PPT课件和视频自主学习,教师课上有针对性地攻克重难点并答疑解惑的教学流程,不仅为学生提供完全个性化的学习时间、空间和途径,而且也对增大资源共享和教学信息量提供较大的帮助。翻转课堂教学模式要求学生根据教师提供的重难点在课前自主学习新知识并总结归纳学习知识点,同时开展团结协作交流模式,可有效激发学生的学习动机和自主学习积极性,也有利于提高教师的教学水平和教学技能。

二、仪器分析实验课程现状

仪器分析课程是普通高师院校化学等相关专业的核心课程,具有十分重要的地位。由于仪器分析是一门仪器课程,涉及物理学、电子电工学、计算机科学等多种学科结合,具有理论性较强、实践性较强、内容更新快等特点。仪器分析实验作为仪器分析理论课程的有力补充,能加深学生对仪器分析基础理论知识的理解,熟练掌握仪器分析的实验操作技能,培养学生认真严谨、实事求是的科研态度,提高学生的科研创新意识,有利于更好地适应社会发展和人才培养的需求[2]。就目前广西少数民族地区的高等师范院校学生的实际情况来看,学生在学习该课程时仍存在较大的不足。大部分学生认为仪器分析实验课程较抽象,对仪器的原理、构造的理解程度不够深入,学习热情不够高。仪器分析实验所用的仪器精密度相对较高,学生真正操作或是会操作的仪器类型非常有限,导致大部分学生的仪器操作能力差,进行毕业设计或者就业应聘时面对仪器无从下手,严重阻碍了学生学习的积极性。由于是师范院校,绝大部分学生将来就业的单位为中学,而中学基本上没有使用仪器的机会,因此造成学生对该课程不太感兴趣,重视程度不够高。对于实验课程,大部分学生往往只是照本宣科抄一下书中的实验内容,缺乏深入思考,也未完全理解实验基本原理及具体的实验操作过程。实验过程中,部分学生还存在实验习惯不好、实验操作不规范的情况,如不及时记录实验数据、擅自更改实验数据等。我们在总结仪器分析实验教学经验的基础上,改革了传统的仪器分析实验教学方式,取得了较好的教学效果。

三、翻转课堂在仪器分析实验教学中的改革实践

翻转课堂教学模式应用于仪器分析实验课程的教学改革有望取得较好的教学效果。利用发达的现代教学网络和计算机技术,教师可以提前制作精美、生动的教学课件,同时引入新颖、先进的知识和技术,丰富教学内容并将其上传到网络。学生可以利用自己的课余时间,通过微信、QQ等多种方式随时随地自主观看教师上传的教学视频及学习资料,自主学习,自由讨论,消化吸收知识,对于有疑惑的知识也可以事先相互讨论,如对问题实在难以解决则可记录下来,留待教师解惑。在课堂实践教学过程中,教师则主要针对学生的疑问进行解答,并通过一定的课后练习达到巩固知识点的作用。由于翻转课堂教学模式的教学组织形式由传统的“课堂授课讲解+课后作业巩固”转变为“课前自主学习+课堂针对答疑”的模式,极大提高了学生学习的积极性和主动性,活跃了课堂气氛,显著提高了教学效果[3]。截至目前,翻转课堂教学模式主要应用在理论课程的教学过程中[4-5],而在实践教学课程中的应用相对较少,尤其是在仪器分析实验课程教学中则更少[6-7]。仪器分析实验课程是仪器分析理论课程的重要实践环节,其课程教学模式亟待改革以提高教学效果。在仪器分析实验课程的教学过程中主要应用很多仪器,课程重点也是培养学生独立实现分析仪器的规范操作和正确使用。随着分析仪器设备的更新和发展,基本上所有仪器设备都实现了电脑联网操作,较多进口仪器设备的操作软件还是英文操作界面,必须提前熟悉这些仪器的操作才能大大提高仪器的运转效率,也更有利于学生理解实验内容。因此,针对仪器分析实验课程的课程特点,在该课程中应用翻转课堂教学模式是十分必要和适合的。基于翻转课堂教学模式的仪器分析实验课程教学改革,首先需要转变教师的教学观念和学生的学习观念,需要改变教师手把手地教授仪器的使用的方式,而让学生通过课前观看教师精心制作的教学视频,并查阅相关的理论教材和文献资料深入理解仪器构造和操作流程。我们根据仪器分析实验课程的要求,结合翻转课堂教学模式的特点,获取并整理了一系列新颖、生动、短小精悍的网络视频,对于网络上缺少的教学视频我们就自己进行制作(特别是设备操作类的教学视频),实现针对性教学。对于有条件的实验,我们还尽量提供一些虚拟仿真操作软件和设备模拟动画等,为学生提供模拟环境以进行仿真模拟操作,进而检验学生自主学习和自身预习的效果,加深对仪器结构的理解程度和实验操作的熟练程度。教师将这些教学视频上传到网络上,如何引导和督促学生在课前的课余时间充分利用网络进行学习,成为翻转课堂教学模式运用是否成功实现的关键。由于目前高校学生的日常活动十分丰富,社团活动更是应接不暇,占据了学生大部分的业余时间,也在一定程度上阻碍了学生的课前自学时间。为此,我们专门针对这些情况设置了被动式和主动式相结合的方式督促学生提前进行自主学习。借助学校的网络平台和多种网络资源,我们对网上的教学素材进行设置,允许学生在线观看且不可下载,并对学生在线学习的内容和时间进行统计,即可直观量化了解学生的课前自主学习情况。此外,依据翻转课堂的主旨“以学为中心”,我们还注重引导学生进行主动式学习。针对每个实验内容,我们不仅通过网络平台每个学习阶段要完成的内容,而且提出一些具体的实验案例思考,刺激学生的好奇心,激发学生主动学习的积极性。同时,我们还在实验前设置了一些涉及实验具体操作、仪器使用注意事项等方面的问题,促使学生进行自主学习。在学生正式进入实验室进行实验操作之前,由教师随机提问每位学生1至2个问题,学生的答题情况将作为该实验成绩的一个重要组成部分,以切实加强学生在实验教学课前的自主学习效果。在学生开展实验的过程中,教师对学生的实验操作过程进行监督,对学生出现的问题及时进行纠正。在学生实际操作之前,将全体学生每4人分为一组,并在学生操作或等待仪器给出数据的间隙,教师和学生进行广泛深入的交流,组织学生积极开展课堂讨论,并结合实验内容加深学生了解仪器分析方法的实际应用范围,提出某些新型物质的实际检测方法和要求。在小组完成仪器操作和使用过程中,我们督促学生相互合作与讨论,遇到问题先组内探讨,解决不了再询问教师。教师依次巡视各实验小组的实验情况,及时指出实验操作中遇到的问题,避免损坏实验仪器。实验结束后,教师可根据实验仪器使用过程中的重点步骤和操作难点进行有效的、针对性的提问,了解学生的实际掌握情况,并结合实验操作过程和实验数据及时进行分析和点评。按照课程要求,教师应正确指导学生认真书写实验报告,正确处理和分析实验数据,总结实验结果并对分析结果进行讨论,以切实提高课程教学效果。基于翻转课堂教学模式,我们以“测量维生素B6注射液中维生素B6的含量——分子荧光光谱法”为例设计并实施了翻转课堂的教学模式,具体实施过程分为三个方面,详见图1。(1)课前:教师将提前录制的有关荧光光谱仪使用的教学视频上传到网络,供学生自主学习。同时设置关于维生素B6注射液中维生素B6含量测定的相关问题,如:测定维生素B6含量的实际意义、常用的测定方法、国标规定的测定方法等。根据学生课前查阅的相关资料,指导学生自己设计实验方案,并完成实验预习报告的书写。(2)课中:教师有针对性地指导学生进行维生素B6注射液中B6的含量测定实验。在实验过程中,将学生4人分为一组,指导学生按照实验要求完成实验内容,并注意引导学生进行组内讨论和问题释疑。教师对于学生实验过程中的错误要及时纠正,保证学生顺利完成实验操作。当实验项目完成后,教师对实验重点步骤和操作流程进行提问,并最终对学生进行实验操作过程和实验态度等多方面的综合评价。(3)课后:学生根据要求完成实验报告的撰写,处理实验数据并对实验结果进行分析。对照相应的国家标准或行业标准对实验结果进行准确性和灵敏度的综合评价。仪器分析实验课程翻转课堂教学模式的实施,使该课程的教学效果得到较大提升。学生们对该课程的学习热情得到了极大的提升,课堂气氛也十分活跃。翻转课堂教学模式在仪器分析实验课程教学过程中的成功应用,不仅培养了学生良好的操作技能,也培养了学生的学习能力,而且能使学生从实验当中总结出经验教训,紧密联系实际应用,让学生确实觉得学有所值。

四、结论

本文以“测量维生素B6注射液中维生素B6的含量——分子荧光光谱法”为例设计翻转课堂教学模式在仪器分析实验课程中的应用,采取视频、音频等先进的多媒体教学手段,设计生动、现象、活泼的教学视频展示晦涩难懂的仪器实验过程,极大降低了学生学习的难度,极大激发了学生的学习积极性和主动性,提高了学生对该课程的学习热情。通过使用翻转课堂教学模式,有效节约了教师的课堂授课时间,切实提高了学生的实验操作技能,并帮助学生解决实际操作中遇到的问题。

[参考文献]

[1]唐婧,郑胜彪,朱金坤,曲波,汪徐春.“翻转课堂”在《仪器分析》教学中的应用[J].安徽科技学院学报,2017(1):126-128.

[2]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(4):175-177.

[3]黄克靖.仪器分析实验教学改革探索[J].广东化工,2012(1):106.

[4]贾兰,周铎,赵光.基于“互联网+”的仪器分析理论教学与实验教学方法改革[J].辽宁工业大学学报(社会科学版),2017(1):130-132.

[5]王巍,刘亮,王海波,英锡相.分析化学“翻转课堂”教学方法研究与实践[J].高教学刊,2017(2):71-72.

[6]刘苏莉.翻转课堂的教学设计与应用——基于大学分析化学实验的案例分析[J].大学教育,2016(5):113-116.

仪器分析课程范文6

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.

仪器分析课程范文7

关键词:仪器分析;实验教学;教学改革

随着经济的发展和科技的进步,仪器分析作为分析化学的重要分支,在生命科学、材料科学、环境监测、信息科学等领域越来越受到重视[1,2]。我国医学院校的专业设置中,与化学相关的药学、医学检验、卫生检验、预防医学等专业都将仪器分析作为专业基础课。仪器分析内容涉及化学、物理学、电子学以及计算机科学等,是一门实践性很强的综合应用型学科。因此,实验教学作为实践课成为学生学好仪器分析的重要环节。通过实验教学,不仅能够帮助学生理解抽象的理论知识,还可以开拓学生视野,增加学习兴趣,培养学生思考、解决问题的能力。笔者作为仪器分析课程教学的一线教师,参与了近年来广东医科大学仪器分析理论课和实验课的教学改革工作。特别是针对应用性更强的仪器分析实验教学,通过多年实践工作总结了很多宝贵经验。以下是笔者从仪器分析实验教学现状、存在的主要问题以及应对措施等方面做出的工作经验总结。

1仪器分析实验教学现状

1.1面向多专业开设的专业基础课

仪器分析理论知识涉及多学科,因此,我校仪器分析课程是在学生修完基础学科的大学三年级开设。由于培养方向不同,各专业在总学时设置上存在差异。但是,各专业的仪器分析实验教学学时数都接近仪器分析课程总学时数的二分之一,充分体现了实验教学在仪器分析教学中的重要性。以我校药学专业为例,教学大纲制定的仪器分析理论学时数为50,实验课学时数为40,实验课学时占据了较大比例,突出了仪器分析的实践性和应用型的特点。

1.2重视分析仪器在实验教学中的投入和使用

我校一直注重在实验教学方面的投入,近年来多次购置实验教学使用的新型仪器设备。除了光谱学仪器(紫外可见分光光度计、核磁共振仪、原子吸收分光光度计、分子荧光分光光度计、红外光谱仪)、电化学仪器、色谱学仪器(气相色谱仪、液相色谱仪)等教学仪器外,大型科研型分析仪器(气相色谱-质谱联用仪、液相色谱-质谱联用仪)也对学生适时开放。上述仪器基本能够满足实验教学需要。

1.3实验教学内容丰富

我校目前使用的仪器分析实验教材为本校自编教材,内容与理论知识紧密相关,包括光谱法(紫外可见分光光度法、荧光光谱法、红外光谱法、原子吸收光谱法、核磁共振波谱)、电化学(离子选择电极)、色谱法(气相色谱法、液相色谱法)。针对药学和法医专业特点,还引入了仪器联用技术(气相色谱-质谱联用、液相色谱-质谱联用)。具体实验方法的选择则更注重运用理论知识,如在实验课程中将三种不同的定量分析方法(标准曲线法、标准加入法、内标法)分别运用到不同的实验中,让学生充分体会几种方法之间的异同,对理论知识有更深刻的理解。

2实验教学中存在的问题

2.1学生对仪器分析实验教学不重视

仪器分析实验课内容与理论课内容紧密相关,其课堂教学质量对理论课学习有积极的促进作用。但学生在理论课学习中普遍反映课程内容抽象、知识面多而广且不易理解,这些都严重影响了学生的学习热情。我们在实验教学中发现,学生很容易将理论课学习中的畏难心理带入实验课堂,对老师的示教内容不感兴趣,完成实验的过程不认真,课堂秩序混乱,甚至出现多人实验报告雷同的现象。如何通过实验教学让学生明确学习仪器分析的目的、增加学生实验课堂参与的积极性、增强学习兴趣、帮助学生理解抽象的理论知识,这些是实验教学中最需要重视和解决的问题。

2.2实验内容的选择未能体现专业特点

仪器分析的应用范围广,涉及的分析方法包括光学、电化学、色谱、质谱等不同方面。授课对象是来自不同专业的学生,要掌握的分析方法也有所区别。如药学专业的学生今后面临的主要工作是指导临床合理用药、药物质量控制与监督、新药开发和剂型设计等,常用的分析方法涉及仪器分析中的色谱及其联用技术。对食品安全与卫生检验专业的学生而言,今后的工作重点集中于药残检测、重金属污染分析,需要运用色谱质谱联用技术、原子光谱检测技术等。医学检验专业学生偏重于临床自动化型仪器分析,光学、电化学分析方法是这些自动化仪器的分析基础,如酶联免疫分析与仪器分析的分子光谱内容密切相关。为满足不同专业的需求,设计合理的实验课内容是仪器分析实验课程亟待解决的问题。此外,仪器分析实验内容的选择还应与仪器分析学科的发展紧密相关。新技术、新方法层出不穷,如何使大学课程与不断发展的科学技术保持一致也是需要解决的问题。

2.3教学资源(教师、场地、时间)相对不足

近年来学校的招生规模不断扩大,同时,仪器分析课程的重要性也越来越被肯定,这些因素导致我校仪器分析实验教学课程的开设在时间和教学场地的分配方面遇到了前所未有的困难。2018年,我们针对药学专业学生开设的仪器分析实验课高达16个班次,较2017年增加了50%。从2019年开始,我校法医专业也增开了仪器分析理论和实验课程,不断增加的实验教学任务使有限的带教教师、实验室变得相对紧张,也使上课时间受到限制。处理不好时间和场地以及带教教师人员分配的问题,势必会导致教学质量下滑,影响大学生专业培养目标。

3实验课程教学改革措施

3.1发挥实验课的优势,配合理论课学习

经过与几届学生的交流与沟通,我们发现学生学习兴趣不高的原因主要来自于仪器分析课程本身的特点,即理论知识涵盖面广以及内容抽象带来的学习压力[3]。而仪器分析实验课的开设是帮助学生理解理论知识、明确学习目的、增加学习兴趣、学会选择实验方法解决实际问题。为此,我们不再把实验课重点全部放在完成实验样品的分析测试,而是结合理论知识适当增加了对仪器结构的介绍。但新型大型仪器自动化一体化程度高,实验参数的调节靠电脑程序即可完成,学生很难看到仪器的内部结构,对仪器测定条件的选择理解不深。为此,我们一方面利用仪器的配套耗材为学生提供最直观的对仪器部件的认识,如在气相色谱法实验中,利用气化室、色谱柱等耗材说明各部件特点与用途,让学生对仪器的认识从抽象上升到具体;另一方面,我们还收集一些淘汰的旧仪器、老仪器,通过“解剖”老仪器为学生展示仪器的基本构造,通过手动部件理解实验参数的优化问题。在原子吸收分光光度法实验中,我们借助手动操作的旧仪器介绍燃烧器、雾化器等仪器部件,让学生对仪器的构造一目了然,对很多理论课上想不通的问题通过亲手操作达到豁然开朗。诸多仪器分析教学工作者认为实验更应突出仪器分析课程的实用性[4,5]。为此,我们在测试样品的选择上除了考虑学生的专业特点,还会引入学生感兴趣的实际问题。如风油精中薄荷醇含量的测定、头发中微量元素的检测以及牙膏中氟含量的测定等实验,要求学生自带样品,以此提高学生参与实验的热情。让每个学生都有动手的机会也是我们增加学生学习兴趣的手段之一。面对大型仪器,学生很容易表现出不自信。我们要求学生两人一组完成实验,并独立完成实验数据的处理。作为省级实验教学示范中心,实验室还为更多的在实验教学过程中感到不满足的同学提供了课外科研活动的平台。实践证明,以上这些教学方法的不断改进在一定程度上调动了学生参与实验的积极性,对理论课教学具有显著的促进作用,对学生科研素质的培养具有积极意义。

3.2依据学生专业设置课程内容

为了体现各专业特点,我们在实验课内容选择上实行不同专业区别对待。以药学专业和医学检验专业学生为例,我们在药学专业学生实验内容中增加了仪器分析方法在药物分析中的应用;而对于医学检验的学生,我们更侧重于在紫外可见分光光度法、荧光分析、电化学等章节的实验投入。为了适应不断发展的仪器分析技术,我们不断修订实验教材内容,充分体现“发展中的仪器分析”的学科特点[1]。仪器分析是一门不断发展的科学,科学技术的进步推动了仪器分析的迅速发展,学校教学经费的不断投入让大型新型分析仪器走进实验课堂。十年期间,我们多次更新自编教材内容,对教材内容进行调整,减少和压缩常规实验方法的学时,将大型、新型仪器设备引入实验教学,做到与时俱进。以紫外-可见分光光度法的应用为例,我们从最初的两个实验精简到一个,标准曲线由手绘到引入电脑作图,最大吸收波长的选择由直接给出到让学生操作有光谱扫描功能的仪器获得。随着近年来大型仪器的不断增加,我们还在食品安全与卫生检验和法医专业引入了气相色谱-质谱联用技术。实验内容的删减和增加使学生有机会接触更多的新技术、新方法,开阔了学生眼界,提高了学习兴趣,增强了学习信心,对自身的专业学习有了更明确的学习目的。

3.3合理安排实验教学时间和场地

针对学生人数多、班次多的现实困难,我们摒弃了2018年前一直贯彻的按照进度表顺序依次进行多个实验的教学模式,重新安排教学进度。针对班次较多的药学专业,我们将八个实验课程按照理论教学的先后顺序分为两个大组,每个大组的四个实验在四周的时间中交叉进行。在场地的设置上,我们实行“小型仪器移动管理,同类仪器综合放置,样品前处理与检测分开进行”的办法,做到了在同一场地不同时间完成不同实验的开设。这种模式极大地节约了时间和空间,为实验教学工作的顺利开展提供了新思路。

参考文献:

[1]叶宪曾,张新祥.仪器分析教程[M].2版.北京:北京大学出版社,2011:3.

[2]谢辉,刘建庄,王悦辉,等.独立学院仪器分析实验教学改革[J].广州化工,2018,46(12):150-152.

[3]李玲,董昕,李育,等.对仪器分析化学实验教学的一些思考[J].基础医学教育,2018,20(8):668-670.

[4]张依,郑楚萍,林于键,等.医学院校仪器分析实验教学改革探索[J].基础医学教育,2019,21(3):219-221.

仪器分析课程范文8

本文针对生物医学工程专业的认知特点,对我校生物医学工程专业开展《医学检验仪器》课程的教学现状进行了探讨,从精选教学内容,增加实验教学,改进教学方法及改革考核形式等4个方面提出了课程改革的几点设想。

【关键词】

医学检验仪器;课程改革;生物医学工程专业

基金项目:

广东省2014年高等教育教学改革项目(GDJG20142116)

生物医学工程专业的主要目标是培养能将工程技术与医学密切结合,能为医疗和医学研究部门进行工程技术服务,能从事医院仪器设备管理和质量保证工作的高级医学工程技术人员[1]。医学检验仪器是医院检验科必不可少的仪器,医学检验仪器学是一门涉及光学、机械、电子、计算机、传感器、生物化学、放射等多领域的交叉学科[2]。该课程与临床免疫、临床检验、临床生化、医学传感器等课程的学习有着密切的联系,对学生的理性思维、逻辑推理、高度抽象以及综合应用等能力的要求较高。我院从2008年开设了《医学检验仪器》作为生物医学工程专业的专业选修课程。课程安排在大学三年级,目前教学大纲学时数为32学时。本人经过多轮的教学实践,深深的感到我院《医学检验仪器》课程教学模式和教学方法亟待改革,为此做了如下方面的尝试和探索。

1根据专业特点精选教学内容

目前医学检验仪器课程的教材大部分是针对医学检验专业学生编写的,有的虽然适合工科专业的学生使用,但是介绍的仪器比较落后,已跟不上现在医学检验仪器精密化、自动化和综合化的发展。我院《医学检验仪器》课程以朱根娣主编的,由上海科学技术文献出版社出版的第2版《现代检验医学仪器分析技术及应用》为教材[1]。该教材比较适合医工专业的学生使用,内容安排共十一章,基本涵盖了目前临床上常用的较先进的检验仪器。考虑到课时的限制和医工专业学生知识结构特点,我们对课程的内容安排主要有光电比色技术及生化分析仪,血细胞分析仪、流式细胞分析仪、尿液分析仪、血气分析仪、电解质分析仪等临床常用仪器的基本原理、结构、性能指标、使用方法及其维护和临床应用。教材关于检验标本及临床实验室的整体情况涉及的比较少,但对于工科学生来说,医学知识较为薄弱,在以往的教学中教师一开始就介绍检验仪器,学生总是会问,知道了仪器的结构和原理,但是这个仪器的标本怎么来的,整个实验室的管理是什么样的。因此课程在介绍各论之前,需要增加临床标本的采集、存储及实验室管理的相关知识,以便学生对临床检验实验室有一个系统的认识。另外,临床使用的检验仪器大部分是由国外厂家生产的,操作界面,使用说明及技术资料等都是以英文形式给出的,学生掌握一定专业英语知识是很有必要的。因此在教学内容中也增加了专业词汇的英语表达,为学生以后工作中更好的了解本课程的发展动态做好准备。工科学生的就业的方向之一是从事仪器的销售、维修等。因此学习检验仪器就需要学习其电路知识。因现在各厂家仪器关于电路的介绍都比较少,所以教材中涉及的也较少。但是现在有一些关于检验仪器维修的网站以及其他高校精品课程网站,对电路部分有一定的介绍[3]。我们从中精选了血细胞分析仪电路部分,并把这部分内容增加进教学讲义中。通过介绍这种典型仪器的电路知识,对学生学习其它医学检验仪器的电路知识起到触类旁通的作用,为毕业后从事检验仪器保养和维修工作打下基础。

2增加实验教学

我院目前在生物医学工程专业医学影像工程和医学仪器检测两个专业方向开设了医学检验仪器这门课程。课程开设之初的设想是为完善专业课程结构设置同时考虑到学生的就业方向需求的一门选修课程,因此课程设置学时为32学时,全部为理论课程。但经过这几年的教学实践,笔者深深的感受到没有实验课的教学,就好比“画饼充饥”,学生普遍感觉内容抽象难懂,因此增加实验课程势在必行。目前我院还还没有专门的医学检验仪器实验室,对于实验课程的教学初步计划是和学校其它单位合作,同时配置一批分光光度计。对于实验课程的设置,可分3个层次;第一个层次参观医院检验科室。组织学生分批参观检验科室,对于工科学生来说一方面可以学习检验标本的采集、处理以及存储的相关知识,另一方面可以对检验仪器有一个感性的认识,同时对检验科室的工作流程有一个了解。这一内容安排在上完绪论之后,各论之前,通过参观检验实验室,激发学生学习医学检验仪器的热情。第二个层次为验证性实验,因检验仪器属精密仪器且价格比较昂贵,实验室的建设和配置实验仪器需分批进行。在开设实验之初,先选用分光光度计作为验证性实验仪器,后续再扩展到其他检验仪器。因分光光度计价格较便宜操作简单,且它和生化分析仪都是依据朗伯比尔定律而设计的。学生在实验中配置不同浓度的溶液,让其分别通过分光光度计,测得各自的吸光度值,从而验证了郎伯比尔定律,同时也熟悉了生化分析仪的原理。第三个层次为仪器内部结构分析和故障检修阶段。我们积极跟教学医院联系,把它们淘汰的检验仪器回收到实验室。实验过程中把这些仪器完全拆开,学生通过观察内部结构,熟悉整个仪器的运作流程[4]。对于一些较简单的仪器,比如尿液分析仪,可以设置小故障,让同学们试着检修,帮助学生进一步了解仪器的结构,将理论的东西具体化。也有利于将来学生在工作中能更准确地保养和维修仪器。

3改进教学方法,激发学生学习热情

以往医学检验仪器的教学基本上采用的是“填鸭式”的教学方法[5],虽然对于每种仪器的讲授时都用多媒体给出仪器的实物图片,原理也给出了动画演示图,但这些总是教师在讲,学生在听,学生总处于一种被动接收的状态。如果留出一部分内容让学生来讲解,既可以激发学生的学习热情,又能锻炼学生的自学能力、对材料的组织能力及沟通表达能力。比如说,介绍完流式细胞仪的原理后,我们会留下课后作业让同学们自学原理相似的流式细胞术尿沉渣分析仪原理,5人一组,制作幻灯片,每组指定一位同学进行课上讲解,时间限定为10min。同学讲完后,教师再对同学的讲解进行补充和点评。我们在2012级医学仪器检测专业试行了一次,同学们普遍反映,通过这次课程的讲解,对流式细胞术的理解更深了,对后续老师介绍五分类血细胞分析仪时,也是更容易理解了,学习热情也增加了。以后我们将继续拿一些原理相似或原理相近的内容让同学们自己讲解,更好的调动学生学习医学检验仪器的热情,从而学好医学检验仪器这门课。

4改革考核方式

以往的课程考核方式主要是单一的笔试形式。但医学检验仪器是一门实践性较强的学科,笔试考核一方面不能反映学生的真实能力范围,另一方面只能促使学生死记硬背,导致高分低能的现象,极大的影响其以后的工作能力。因此我们把课程的考试形式改为笔试占70%,实验占15%,课堂讲课占15%。这种考核方式能调动学生做实验和参与课堂讲课的积极性和主动性,使考核成绩能真正体现学生对课程的掌握程度。

5总结

本文从精选教学内容,增加实验教学,改进教学方法,改革考核形式等4个方面提出了对我校生物医学工程专业开设医学检验仪器课程进行改革的思考。但医学检验仪器课程的教学改革是一项系统而复杂的工程,还需在今后的教学实践过程中,不断的改进和完善,从而达到提高该课程教学效果的目的。

作者:王丹丹 余学飞 单位:南方医科大学生物医学工程学院医工系

参考文献

[1]王华峰,陈超敏,周凌宏.新时期生物医学工程人才培养模式改革与探[J].医疗卫生装备,2004(9):120-122.

[2]朱根娣.现代检验医学仪器分析技术及应用[M].上海:上海科学技术文献出版社,2008:1-274.

[3]余学飞.充分利用网上资源,改革《医学仪器》课教学[J].继续医学教育,2004,18(6):42-43.