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关于环境工程专业“仪器分析”实验教学现状及改革探讨

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论文摘要：“仪器分析”是河南理工大学环境工程专业一门重要的专业基础课，其实验课是加深和掌握理论知识的重要环节。剖析了“仪器分析”实验教学过程中的现状及存在的问题，通过采取增加实验课时、实行实验预习制度、合理安排实验组织形式、丰富教学方法和实验形式等措施进行了教学改革的初步探讨。实践表明，改革后的教学体系有利于培养学生的创新思维能力和实际动手能力，教学效果明显提高。

论文关键词：环境工程；仪器分析；实验教学

“仪器分析”是环境工程专业一门重要的专业基础课程。它的内容涉及物理学、化学、电子技术、计算机技术、激光技术等知识，是一门综合性的课程，因此，学生在学习的过程中对相关知识感到抽象、难以理解和掌握。然而，“仪器分析”实验课是学生对仪器结构、工作原理、操作方法和适用范围加深了解和掌握的重要环节，其效果直接关系到该门课程的教学效果。因此，如何提高实验课程的质量备受关注。近年来，对“仪器分析”实验教学的改革与实践方面的报道不少。笔者根据自身的教学经历，指出河南理工大学环境工程专业仪器分析实验教学过程中存在的问题，并就其教学体系改革进行了初步探讨。

一、“仪器分析”实验课程存在的问题

1.课时设置不合理

“仪器分析”学习的难点在于学生对仪器设备的结构、原理感到抽象，难以理解。实践证明，实验课程对仪器设备的感性认识起着至关重要的作用。在实验室里教师面对仪器讲内部构造与原理，并通过演示和学生动手操作，会加深学生对所学知识的理解与掌握且学习效果明显。但河南理工大学在该课程的学时设置中，理论教学所占比重较大，实验学时有限，学生很难在较短的实验学时内掌握仪器的重点内容，这种课程的设置方式不利于发挥实验课程的特点。

2.实验预习环节薄弱

实验课是以理论知识为基础，是掌握和提高理论知识的重要环节。学生在实验前做好预习是提高实验效果的必要途径。在实验前要对实验原理、所用试剂、方法步骤、数据分析与处理手段、注意事项等内容进行全面了解，只有这样学生才能加深对所学理论知识的理解和掌握，在实验过程中游刃有余。但实际过程中，由于大型仪器精密贵重，学生接触的机会较少，因此，学生对这些仪器都很陌生，在没有见到仪器之前，即使通过理论的学习，也很难想象，甚至难以理解其结构与特征。即便通过简单的预习，也对一些复杂的仪器琢磨不透，因此，学生往往对实验预习过程抱着应付心理，重视程度不够。

3.实验组织形式不当

“仪器分析”实验课涉及到的设备均为贵重的大型仪器，并受到仪器数量的限制，在实验过程中往往将2个班60个学生分为4组，15个人一组进行实验，容易造成小组里动手能力强的学生主动操作，而多数学生只是观摩实验过程，未亲自动手参与实验的具体操作。在这种传统的模式下，不能保证学生人人动手实验，限制了学生实验操作能力的锻炼，抑制了学生实验的积极性。

4.实验教学模式单一

多数教师在实验教学环节采取先讲解实验题目、所需仪器、试剂等内容，再进行实验示范，然后让学生进行操作的模式。由于“仪器分析”实验使用的仪器设备多数为贵重、精密的大型仪器，因此，教师担心学生在实际的操作过程中由于误操作而造成仪器的损毁，而将实验操作步骤讲解得过于详细，使学生机械、被动地完成实验内容。在这种教学模式下，不利于培养学生独立思考问题、解决问题的能力，同时也将抑制学生的积极性，使实验质量大打折扣。

5.实验形式亟待丰富

在仪器价格昂贵和数量有限的情况下，教师在实验教学环节中通常采用传统的验证性“告诉—验证—应用”的教学模式，通过教师演示后学生再现实验过程。在整个实验中，学生只是“照方抓药”，按照设定好的流程来进行实验，依赖性和固定性强，缺乏积极思考和分析问题的机会，使学生处于一种被动接受知识的状态，不利于培养学生学习的兴趣和热情，并且不利于其创新能力的培养。

二、“仪器分析”实验课程教学改革探讨

1.增加实验教学课时

合理增加实验教学课时，突出实验教学在该课程中的地位。实践证明，实验教学是让学生亲自动手、手脑并用、独立进行仪器操作、将理论知识与实践能力相结合的过程，既是对所学知识的理解、加深与巩固又是对技能技巧的训练和培养。目前，“仪器分析”课程为48学时，其中实验教学仅为8学时，学生很难通过实验教学环节提高对仪器设备的感性认识，难以实现实验教学事半功倍的效果。因此，适当增加实验教学课时，为学生创造更多接触和操作仪器的机会，可以促进学生对枯燥难懂的基本原理、基本知识的理解和掌握，有利于提高教学效果。“

2.加强实验预习制度

实验预习效果直接关系到整个实验质量的好坏，加强学生实验预习情况的检查是确保实验效果的有效方法，这就要求每个学生在实验教学前进行必要的预习，要了解实验题目、实验目的、所用试剂和仪器设备、实验步骤，并对实验数据的分析方法和实验注意事项做到心中有数，以确保实验的顺利进行。

加强实验预习可采取以下形式：一是通过学生撰写实验预习报告、教师检查报告内容的方式来考查学生对实验预习的程度。这就要求教师在实验课教学前批改报告，对预习报告合格的学生可以进入实验教学环节，不合格的学生则重新预习实验内容，直到报告内容合格后，方可进入实验环节。二是在课堂教学环节过程中，采取启发式提问的方式，了解学生对实验原理、步骤、注意事项等内容的了解情况，掌握学生对实验内容的预习程度，这样做既活跃了课堂气氛又培养了学生分析问题、思考问题的能力。三是利用现代教育技术手段，将枯燥、难以理解的内容（如实验过程中涉及到的仪器构造、原理等）做成仿真动画提供给学生，使这些内容变得直观和形象化，以拓宽学生的视野，增加学习的主动性，并对实验内容有一个准确的认知。

3.合理安排实验组织形式

4.丰富实验教学方法

在传统教学模式下，不利于培养学生实验的能动性。在实验教学环节，采用提问式、启发式、互动式等灵活多样的教学方式，有利于激发学生的学习兴趣，增强学生发现问题，积极寻找解决答案的求知欲望；有利于调动学生的主动性，启发学生独立思考，培养学生的逻辑思维能力；有利于改变学生被动听讲的消极性，发挥其学习的主观能动性，使学生通过自己的积极思考领会所学知识，培养学生的探究能力和创新精神，从而促进其创造性思维的发展。

例如在“离子色谱法测定自来水中氯离子含量”的实验中，让学生带着问题思考工作曲线的测定顺序。为何在做工作曲线时测定溶液的浓度要从低浓度到高浓度？如果测量进样浓度时从高到低，会对工作曲线有何影响？引导学生分析和思考两种测定顺序的差异，对照实验数据，得出正确的测定工作曲线的方法，使学生在交流的过程中发现问题，掌握工作曲线的测定方法，培养学生独立进行科学实验的能力。

5.实验形式多样化

以往的实验教学内容偏重于验证性实验，整个实验过程学生很难主动去思考问题，不利于激发学生的学习热情。为了更好地培养学生的创新能力，必须改变传统的验证性实验方式，开出一些内容新颖、趣味性和实用性强的实验，增加综合性实验、创新性实验、开放实验，甚至可以让学生查阅相关文献，自己设计实验内容，从而增加学生的科研兴趣，提高学生的能动性，变被动学习为主动思考，以提高教学的质量。

综合性实验有利于学生糅合相关知识并掌握综合技能。例如，在“荧光光度法测定维生素D含量”的综合性实验中，使学生掌握生物样品溶液和维生素D标准溶液的配置方法，学会用直接比较法测定样品中维生素D的含量，既巩固了理论课的知识又开阔了学生的视野，

将理论与生活实际相结合，对提高学生的学习兴趣、培养学生分析问题和解决问题的能力、科研能力起到了积极的促进作用。创新性实验有利于学生了解和掌握最新的分析技术与方法，增强学生的好奇心，培养学生的创新思维模式。学生自拟实验题目，要求学生从查阅文献、确定所用试剂与仪器、拟订实验方法和设计实验内容到完成实验，整个过程均由学生独立完成，这样，既发挥了学生的主观能动性，又促进了学生对所学知识的综合应用，培养了学生的科研素养。