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浅析高等农业院校仪器分析课程教学改革与实践

作者:2016-12-23 15:44文章来源:未知
  仪器分析是以测量物质的物理性质或物理化学性质为基础,利用较复杂而特殊的仪器来确定样品的化学组成、含量及结构的一类分析方法。随着科学技术的发展,分析化学在方法和实验技术方面都发生了深刻的变化,特别是新的仪器分析方法不断出现,且其应用日益广泛,从而使仪器分析在分析化学中所占的比重不断增加。因此,仪器分析课程在高等农业院校中已成为化学化工、生物工程、食品、药学等相关专业的重要基础课程。通过本课程的学习,使学生掌握仪器分析方法和常用仪器的基本原理及基本操作技能,为后续专业课程的学习提供必要基础,对培养学生分析、解决问题能力和创新精神、掌握现代的研究手段与方法、综合素质的培养与提高起着至关重要的作用,其教学质量与教学效果也越来越受到人们的关注。为了提高“仪器分析”课程的教学质量,本文结合自身高等农业院校的实际情况,在分析该课程教学中存在的问题与现状基础上,从教学方式、方法、内容及考核办法等方面对仪器分析课程进行了改革与实践,以期为高等农业院校该课程的教学工作者提供一定的借鉴与参考。
  1课程存在的现状与问题
  作为分析化学主干课程,仪器分析课程在教学上一直是个难点,主要原因如下:
  (1)内容多课时少。仪器分析内容包括了色谱分析法、电化学分析法、光学分析法、核磁共振波谱法及质谱分析等,内容多且复杂。在有限的时间内学习和掌握这几大部分的内容,对教师和学生都是一个极大的挑战。
  (2)内容抽象难懂。仪器分析课程的学习要具备物理、化学、高等数学等学科的基础,且各分析方法的工作原理及仪器设备均有差别,公式推导多,知识点及内容抽象、与实际应用结合较少,使得课程过于理论化而显得枯燥无味,从而导致学生学习积极性不高。
  (3)实验用仪器配备不足。仪器分析涉及的许多大型仪器价格昂贵,同时耗材和维修保养也需要相当大的开销。我校乃至大多数高校配置数量有限,并且同时承担科研与教学任务,无法保证学生充分的操作时间,学生很难感性地理解相应的分析方法和手段,丧失了学习的兴趣,这些都极大地影响了教学效果。
  2课程教学改革与实践
  基于目前我校仪器分析课程教学中存在的问题与现状,结合自身多年的教学体会与专业的实际情况,在该课程的教学中采取了一些改革措施并进行了实践探索。
  2.1合理选择、不断更新教学内容
  近年来,分析化学领域新仪器新方法不断出现,仪器分析教学也需要对授课内容进行相应的补充与更新。教师应从满足学生将来工作的实际需要出发,认真选取教材,并对其内容进行合理取舍,选出与学生专业密切相关的内容进行重点讲解,避免面面俱到。就我校化学专业而言,我们重点讲授光谱法、色谱法、电化学分析法、质谱法。其中核磁共振波谱法由于其原理与光谱法极为相似,因此与光谱法合并讲授。电化学分析法则根据实用性和应用广泛性,重点讲授电位分析法和极谱分析法。质谱法除基本原理及仪器结构外,补充不同离子源的应用,重点介绍EI源和ESI源的工作原理及谱图分析,并增加质谱与其他仪器联用的相关理论,尽量做到主次分明、重点突出、结合实际、与时俱进。
  2.2采用不同形式的教学方法
  根据仪器分析课程的特点,采用单一的、填鸭式的授课方式既不利于学生对知识的接受和理解,也不利于激发和保持学生的学习热情。教师应该根据所授内容选择不同的教学方法,才能达到较好的教学效果。
  2.2.1案例教学法
  仪器分析课程涉及多学科的基本原理,内容较抽象,如果不能将其与实际应用相联系,容易导致学生厌学心理。为了体现仪器分析课程的实用性,可以引入案例教学法,通过一些具体仪器分析检测案例的介绍,让学生充分感受仪器分析学习的意义与作用,提高学习积极性。
  例如:讲“绪论”时,先以“分析化学能够解决哪些实际问题?”开始导入,引导学生积极思考生活中的一些实际问题,比如血液、尿液的检测,食品中营养成分、有害物质的检测,运动员兴奋剂的检测等等,让学生首先感受到分析检测的重要性与实用性,产生进一步学习的兴趣。紧接着引入社会广泛关注的食品安全问题,如奶粉三聚氰胺事件、瘦肉精、孔雀石绿、苏丹红事件等,以身边的热点案例激发学生的学习兴趣及专业使命感。讲解“原子发射光谱法”时,从“清华大学学生朱令铊中毒事件”导入,进而引出ICP-原子发射光谱法在微量金属测定中的应用。从直观具体案例出发逐渐引入教学内容,不仅形象生动,能够激发学生对课堂知识的探知欲,还有助于学生对课程知识的大致了解,明白学习意义和应用范围,明确学习的目的是根据检测对象、检测要求的不同来确定检测方法和检测仪器,并要发展灵敏度高、精确度高、线性范围好、快速、简便、无干扰的分析方法,从而有助于后面每一种具体仪器分析方法原理及其应用的学习与掌握。
  2.2.2多媒体教学手段的合理应用
  多媒体教学将文、图、声、动画等各种因素有机组合在一起,具有信息容量大,图文声色并茂的特点,是现代课堂教学的主要手段。与以教材、黑板和粉笔为主的传统教学相比,多媒体可以随时更新与补充教学内容,具有形声性、再现性、先进性和高效性的优势。对于难以讲解或非常抽象的内容、各种仪器的结构和操作过程,通过三维动画、视频图像、模拟或虚拟现实等手段形象进行展现,不仅能使学生通过多种感官刺激全方位地获取信息,也能调动学生学习兴趣、启发学生的创新思维。
  例如在讲解“气相色谱”时,色谱分析的原理很抽象,可通过播放色谱分离过程的小动画,使学生直观、形象地看到色谱柱中随着流动相的向前运动,样品中不同组分在两相中不断分配而逐渐得以分离的整个过程;在讲解仪器结构、分析原理与检测过程时,通过播放相关视频,使教学内容更为直观,既增强了教学的趣味性,也可以通过多感官的充分调动,提高学生的学习效率。
  2.2.3结合学校科研条件展开实践教学
  培养学生的创新精神和实践能力是素质教育的重点,这是源于对应试教育和单纯专业化教育弊端的反思提出来的。作为高校教师应该树立以培养具有创新精神和实践能力人才为核心的教育理念,着重实践教学的开展。对于仪器分析这样一门实用性非常强的课程,缺少实践环节的教学会让学习过程成为纸上谈兵,知识难以得到巩固和内化。因此,我们借鉴王玉枝等的教学经验,根据教学内容,将课程和仪器分析的最新科研进展紧密联系,同时考虑到自身作为农业院校的特点,补充介绍仪器分析在本校农业相关研究中的应用。除此之外,充分利用学校已有科研平台,采取参观学习、学生参与教师科研项目、学生申报科研项目等多种方式,在科研实践中开拓学生科研视角、巩固课堂知识、掌握学科发展动态。实践证明,利用科研平台开展仪器分析实践教学是拓宽学生视野、激发学生兴趣、发挥学生聪明才智的有效手段。
  2.3多样化考核方式的应用与实践
  课程考核是评价教学效果的重要指标,也是促进学习、提升教学质量的重要手段。目前大多数课程仍采取期末一张试卷决定最终成绩的方式,虽然操作简单,但是弊端也很明显:部分学生不重视平时的课程学习,考前临时抱佛脚的不良现象很多,考核结果也不能客观反映教学质量,对学生学习的促进作用大打折扣。为充分发挥考核环节对学生学习的督促作用,我们在仪器分析的课程教学中采用了多种形式的考核方式,丰富了考核指标,同时提高了平时成绩在课程总评成绩中的比例:总评成绩(百分制)中,平时考核占20%,包括考勤10%、作业5%、课堂活跃度5%;课程论文占10%,由学生自己选择感兴趣的仪器分析方法相关内容,独立完成文献查阅及论文撰写;学生讲课占20%,题目由教师出,内容主要围绕仪器分析方法的应用和最新研究,学生分成小组,每个小组任选一个题目,制成多媒体课件并进行课堂讲解,时间不超过10min,教师与学生共同完成评分;期末考试占50%,采取闭卷考试的形式考查基本原理及基础知识的掌握。
  通过这种多样化的考核方式和成绩评定体系,将学习过程与结果有机地结合,帮助学生塑造了良好的学习习惯和学习态度,效果良好。
  3讨论
  (1)对课程教学内容进行调整,应依据实际的培养计划和教学学时来进行。对授课教师而言,既要对仪器分析的发展有一定的前瞻性,也要了解所教专业的行业需求,同时对整个学科体系有准确的认识和良好的把握。
  (2)过多使用多媒体教学容易导致视觉疲劳而使学生学习注意力降低,因此应当与板书穿插使用。多媒体用于将抽象概念转变为形象生动的具体过程,板书用于归纳要点。把两种教学方式有机结合,教学效果将会显著提高。
  (3)实践教学的出现和发展已经让很多院校在思索新的办学模式,即如何将理论教学与实践教学有机的结合,使二者相辅相成。但是要注意不能一味扩大实践教学所占的比重,教师要清晰地认识到本科院校人才培养的目标不同于职业院校,对学生不仅仅是技能的培养,更重要还是坚实的理论基础的奠定。
  (4)平时环节的考核能够帮助学生建立良好的学习习惯、及时发现并改正学习中的问题。平时成绩的评定不仅应包含学生上课出勤率,还应对学生的课堂表现有所体现,从而促使学生在课堂教学中发挥更大的主动性和积极性。
  (5)考核过程引入课程小论文的写作和学生讲课环节,不仅锻炼了学生查阅文献、获取信息及语言文字表达能力,还拓宽了学生的视野和思路。同时亲身讲授也有助于加深学生对于课堂知识的印象,促进学生对抽象知识的主动理解。
  (6)在加强平时考查的同时依然要重视期末卷面考核,否则会让学生不重视理论基础和基本原理的学习,造成学习成果变空中楼阁的现象。
  4结语
  仪器分析是化学专业的一门重要基础课程,又是一门抽象、难懂、实践性很强的课程,面对仪器分析方法内容较多、新仪器新技术不断涌现、而教学设备落后和大型分析仪器严重不足的现状,从多角度开展课程教学改革探索与实践,对提高该门课程的教学质量有重要的意义。
 

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