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儀器分析實驗的教學改革
摘要：本文討論了儀器分析實驗的教學改革，從教學方法、教學內容、實驗室和教師隊伍建設等方面進行了嘗試，提升了學生的綜合能力。
關鍵詞：儀器分析實驗;教學改革;綜合能力
儀器分析實驗是化學專業、應用化學專業和材料化學專業本科生的一門基礎課，涉及物質的物理性質和化學性質，如光、電、熱、磁和化學反應等知識，是一門理論性和實踐性都很強的基礎課程。
通過本課程的學習可以培養學生的各種能力，包括應用現代儀器分析測試技術的技能、動手能力、理論聯系實際的能力、統籌思維能力、創新能力、獨立分析解決實際問題的能力、查閱手冊資料并運用其數據資料的能力以及歸納總結的能力等。
總之，在整個實驗課過程中，應利用一切環節進行能力的訓練，培養學生的創新意識和創新精神。
但由于一些原因，使學生在有效的實驗時間內不能最大限度地使能力得到提高。
為此，在儀器分析實驗的教學中，逐漸進行了一系列的嘗試。
整合教學內容，更新實驗選題，“以學生為本”，著眼于學生素質、創新精神和創新能力的培養，構建實驗教學的新體系[1]，收到了良好的教學效果。
一、采用研討式教學方法
教學方法是教學環節中非常重要的一個組成部分，會對教學效果產生影響。
傳統教學方法以教師講授為主，學生被動地接受[2]。
其弊病是限制了學生學習的主動性、能動性和思維能力的發展，大大影響學生的學習效果，不利于學生創新能力的培養和提高[3]。
為了克服傳統教學方法帶來的弊病，以研討式教學方法為主要教學手段之一。
要求學生預習實驗，對實驗內容及相關知識進行思考并提出問題。
鼓勵學生對知識的探究和懷疑，對實驗內容應最大限度地詢問“為什么”，甚至每句話都要詢問“為什么”或凡事問“問什么”。
課前指導教師也對每個實驗精心設計問題。
通過與學生之間的討論，極大地調動了學生學習的積極性和主動性，收到了很好的教學效果。
例如分光光度法測定混合液中鉻和錳的含量，設計以下問題。
在鉻和錳的存在形式中，哪些溶液有顏色?測定吸光系數時，為什么鉻(Ⅵ)標準溶液中，只加入了濃酸，而不加入氧化劑;而錳(Ⅱ)標準溶液中，既加入了濃酸，又加入了氧化劑過碘酸鉀?在樣品溶液中，又加入了氧化劑過硫酸鉀?加入銀離子的目的是什么?同學們還可以提出哪些測定混合液中鉻和錳的方法?所提出的方法有哪些利弊?在示差分光光度法實驗中，對同學們提出下列問題。
什么是差示分光光度法?什么情況下使用差示分光光度法?分光光度法的最佳讀數范圍是多少?差示分光光度法的目的是什么?上述問題的提出及討論既可以很好地激發學生學習的積極性，使學生的思維處于活躍狀態，又可以訓練學生解決問題的思維方法，為學生進行設計實驗打下一定的基礎。
學生做完實驗后，讓學生對整個實驗過程進行反思和討論，總結成功和不足之處。
一方面，在總結和反思中加深體會;另一方面，為今后的實驗提供借鑒。
二、充分發揮廢舊儀器的作用
在講解儀器結構時，將組裝儀器和商品儀器同時使用。
商品儀器中，各基本單元被組裝在一個或幾個模塊中，不能直觀察儀器內部的組成和結構。
因此，實驗課上將廢舊儀器的結構和組成展示給學生，學生可以清楚、直觀地看到儀器各組成部分，更清楚地了解儀器的原理和結構，使學生看得清楚、學得明白，收到了很好的教學效果。
三、合理安排講授時間與實驗操作時間
實驗課上，傳統的講授方法是，將實驗原理、實驗步驟、儀器結構、使用方法及有關的注意事項等內容全部講解完之后，學生進行實驗。
實驗內容一般包括溶液的準備、配置及使用儀器獲得有關數據等步驟。
上述教學方法帶來的問題是，從教師講授完儀器的使用方法到學生進行測定，中間會間隔一段時間，從而導致學生使用儀器時，忘記了儀器的使用方法，教師需要占用一定的時間重復講解過的內容，影響實驗效率。
為了克服上述問題，在實驗課上，先講解實驗原理、實驗步驟以及實驗中的注意事項;然后，安排學生配制溶液。
之后，重新將學生組織在一起，講解儀器結構、使用方法及其注意事項。
上述教學環境的安排能夠帶來如下好處：講解儀器結構、使用方法及其注意事項之后，學生可以立即使用儀器進行測定，不容易忘記儀器的使用方法，從而可以減少錯誤使用儀器的機會，也可以提高學生使用儀器的自信心，使實驗效率得到提高。
四、增加設計性和綜合性實驗
由于儀器條件的限制，過去開設了分光光度法測定鐵、分光光度法測定磷、紫外光度法測定硝酸鹽氮和紫外分光光度法測定對苯二酚等實驗內容。
上述實驗原理相似，使用的儀器也基本相同，不能很好地激發學生的學習興趣，影響對學生創新能力的培養。
隨著儀器條件的改善，新儀器的不斷增加，刪去了一些原理相似、儀器相同的實驗，開設了有關電化學工作站、高效液相色譜和高效毛細管電泳等實驗內容。
另外，儀器分析的研究發展很快，教師注意查閱儀器分析的最新進展，將新進展融入實驗教學中[4]。
大大開闊了學生的眼界，使學生的創新能力在潛移默化中得到了提高。
為了培養學生的創新能力，提高學生的動手能力、獨立思考和獨立解決問題的能力，加大了設計性和綜合性實驗內容，如設計性實驗――氣相色譜分析測定酒中甲酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯和乳酸乙酯等。
要求學生查閱資料，寫出實驗原理，自擬實驗方案。
實驗課上，首先讓一些學生講解自己的實驗方案，圍繞實驗方案進行提問和討論，對實驗方案中正確和錯誤的內容都進行分析、講解。
通過上述教學過程，學生可以真正地將學到的理論知識和實際問題結合在一起，充分調動了學生學習的積極性，也使學生體會了學習的樂趣，還使學生在解決問題之后有了成就感。
五、加強實驗室硬件建設，打造過硬的教學隊伍
儀器分析實驗同其他化學實驗相比，一個突出的特點就是需要大型且價格比較昂貴的儀器。
因此，需要各級領導重視有關儀器分析實驗室的建設。
只有在思想上引起足夠的重視，就會并且有可能投入資金進行實驗室建設，才能為儀器分析實驗的開設提供必要的條件，為學生創造良好的實驗環境和氛圍[5]。
在建設國家級化學實驗教學示范中心的過程中，學校和學院各級領導給予了大力支持，購置了必要的教學儀器，使實驗室硬件建設得到了很好的改善，使實驗開設內容上了一個新臺階。
“實驗中心”建立了課程負責人制度、集體備課和預做實驗制度以及新教師試講等制度。
化學分析實驗和儀器分析實驗統一由一位課程負責人負責。
課程負責人負責上述有關實驗的實驗教師的聘任、教學效果的檢查、實驗內容的修改和更新等。
實驗教師集體備課并預做實驗，對有關問題進行討論。
新教師要在老教師的指導下準備實驗，并進行試講。
試講通過后，方可指導學生進行實驗。
上述一系列制度的建立對有效地保證教學內容的質量和深度起到了良好的作用。
六、綠色化學實驗，加強學生環保意識
環境問題已經是當今人類面臨的一個重要而急迫的問題。
在化學實驗教學中應使學生有保護環境的意識和責任。
例如，將庫侖滴定法測定砷改為庫侖滴定法測定硫代硫酸鈉。
兩者實驗原理完全相同，不會影響實驗效果，但卻避免了污染物砷的排放。
再如，將示差分光光度法測定鉻(Ⅲ)改為示差分光光度法測定高錳酸鉀。
一方面避免了了有毒物質鉻(Ⅲ)對環境的污染，另一方面，由于鉻(Ⅲ)的吸光吸收較小，測定時需要較高濃度的溶液，而高錳酸鉀的吸光系數較大，消耗試劑明顯減少，從而又減少了化學試劑向環境的排放。
氣相色譜法適用于測定低沸點組分，可用于苯、甲苯和二甲苯的分離和檢測，但這三種組分均具有毒性，為致癌物。
因此，改為氣相色譜法測定酒中的雜醇。
實驗室產生的廢液直接排放到地下，也會對環境產生污染。
要求學生不要將廢液直接倒入水池排放，而是對實驗室的廢液進行回收處理。
在教學中，點點滴滴注意對學生進行環保意識的教育。
經過教學方法和教學過程的改革，使學生由被動地學，轉變為主動地學，提高了學生的創新能力和科學思維的方法以及學生的綜合能力和素質。
參考文獻：
[1]陳xu，雍克嵐.儀器分析實驗教學的改革[J].實驗室研究與探索，2009，28(4)：118-121.
[2]朱志昂.物理化學課程教學內容和教學方法的改革[J].大學化學，2012，27(5)：9-13
[3]李愛峰，孫愛玲，柳仁民.儀器分析實驗教學改革實踐[J].大學化學，2012，27(5)：26-28
[4]王琦，張思銳.儀器分析課程教學與實驗改革[J].大學化學，2006，21(2)：22-24.
[5]海金萍.切實強化實驗教學培養應用型人才[J].實驗室科學，2009，7(2)：46-47.
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