儀器分析實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)探討論文

時間：2024-06-23 17:15:52 其他類論文我要投稿

　　摘要:分析儀器分析實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中存在的問題，探討輔助教學(xué)手段在儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用，提出將仿真技術(shù)引入教學(xué)、合理運(yùn)用微課、建設(shè)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺等對策。

儀器分析實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)探討論文

　　關(guān)鍵詞:儀器分析實(shí)驗(yàn);輔助教學(xué)手段;課程教學(xué)

　　儀器分析實(shí)驗(yàn)課程是化學(xué)類及相關(guān)專業(yè)開設(shè)的主要基礎(chǔ)課程之一，課程內(nèi)容主要包括電化學(xué)分析法、紫外可見吸收光譜法、紅外吸收光譜法、色譜法、原子吸收光譜法、熒光光譜法等模塊。通過這門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以加深對有關(guān)儀器分析方法基本原理的理解，掌握儀器的基本結(jié)構(gòu)及使用方法，合理選擇實(shí)驗(yàn)條件，正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)及未來職業(yè)崗位的勝任奠定一定基礎(chǔ)。

　　1儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的主要問題

　　1．1硬件資源不足，學(xué)生缺乏實(shí)操訓(xùn)練

　　儀器分析實(shí)驗(yàn)所用大型儀器每臺價格少則幾千元，多則幾萬元，甚至幾十萬元。許多院校受到資金和場地的限制，無法配置課程所需的全部設(shè)備，或者僅有1～2臺面向全體師生。因此，硬件資源的不足，導(dǎo)致儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)不能像基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)菢�，采用�?dú)立操作的方式，讓每位學(xué)生都參與實(shí)驗(yàn)，只能靠教師演示或讓學(xué)生做些輔助性的操作來完成教學(xué)任務(wù)。例如:在紅外光譜實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以進(jìn)行的操作大多是固體樣品的壓片;在液相色譜實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生的主要任務(wù)是配置溶液、用超聲除去氣體、用微孔濾膜過濾等。而儀器參數(shù)的設(shè)置、進(jìn)樣等涉及儀器操作的部分大多由教師演示，學(xué)生則少有動手操作儀器的機(jī)會。

　　1．2精密儀器的特殊性使學(xué)生使用受到限制

　　精密儀器的操作技術(shù)要求高，使用人員只有在熟悉儀器性能和熟練掌握操作規(guī)程的前提下，才能進(jìn)行實(shí)際操作。一旦使用不當(dāng)，不僅會造成儀器損壞，而且相對高昂的維護(hù)費(fèi)用和相對較長的維護(hù)時間會給日常教學(xué)帶來嚴(yán)重影響。因此，在儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通常采用大循環(huán)方式組織教學(xué)。大多數(shù)任課教師為了保證設(shè)備處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，避免或減少故障的發(fā)生，在課上只是親自演示，不允許學(xué)生隨意開啟、關(guān)閉儀器，隨意旋轉(zhuǎn)儀器按鈕，隨意改變儀器工作參數(shù)。在這種情況下，學(xué)生只能走馬觀花地看演示，達(dá)不到理想的學(xué)習(xí)效果。

　　1．3注重培養(yǎng)操作能力，忽視介紹內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　儀器分析實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)為掌握實(shí)驗(yàn)原理，了解儀器構(gòu)造、各部分功能，以及儀器的使用、維護(hù)和保養(yǎng)。多數(shù)學(xué)校在現(xiàn)有條件下，收獲較為理想的教學(xué)效果也只是學(xué)生能在課程結(jié)束后掌握機(jī)械操作儀器的方法，而學(xué)生對儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理卻了解甚少，也不懂常規(guī)維護(hù)和保養(yǎng)，能力自然不能得到充分鍛煉。這對日后工作幫助顯然不夠，難以滿足職業(yè)教育技能型人才培養(yǎng)的實(shí)際需求。

　　1．4輔助教學(xué)手段針對性不強(qiáng)

　　隨著信息化時代的來臨，在硬件資源不足的情況下，教師可以借助互聯(lián)網(wǎng)上的教學(xué)視頻來進(jìn)行輔助教學(xué)，對學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)原理、儀器構(gòu)造也能起到一定效果。但由于儀器設(shè)備型號不同，軟件、硬件操作規(guī)程差別較大，學(xué)生觀看互聯(lián)網(wǎng)上的視頻后，面對本校的實(shí)驗(yàn)設(shè)備可能還是無從下手。例如:利用百度搜索到的紫外可見分光光度計的教學(xué)視頻多為721、722、752、UV756MC型號;氣相色譜儀教學(xué)視頻主要是GC120M、AGILENT6890N型;而液相色譜儀、原子吸收分光光度計、原子熒光光度計、氣質(zhì)聯(lián)用儀等儀器的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源十分有限。針對以上問題，根據(jù)實(shí)際條件，選擇、開發(fā)適合本校的輔助教學(xué)手段，用來彌補(bǔ)教學(xué)資源的不足，不失為一條可行之路。

　　2輔助教學(xué)手段在儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用

　　2．1將仿真技術(shù)引入教學(xué)

　　分析儀器仿真技術(shù)是利用計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、仿真技術(shù)和信息技術(shù)，在計算機(jī)上建立一套與真實(shí)分析儀器完全相同的虛擬分析系統(tǒng)［1］。它能夠借助圖像、動畫來描述設(shè)備的特性，顯示實(shí)體的真實(shí)動作，模仿真實(shí)操作過程。國內(nèi)大型分析儀器仿真技術(shù)現(xiàn)已成熟，以由北京東方仿真軟件技術(shù)有限公司開發(fā)的大型分析儀器仿真操作系統(tǒng)系列軟件為例，它涵蓋紫外分光計、紅外分光計、氣相色譜裝置、原子吸收光譜、高效液相色譜、色質(zhì)聯(lián)用分析儀仿真等內(nèi)容。該系統(tǒng)采用計算機(jī)虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行開發(fā)。軟件具備機(jī)理模型，虛擬場景逼真度高，且以真實(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫作為支撐，能夠自動模擬相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得到與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相似的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。操作方式靈活真實(shí)，仿真操作過程與真實(shí)儀器操作過程極其相似。學(xué)生可以通過仿真技術(shù)在計算機(jī)上建立的虛擬實(shí)驗(yàn)操作平臺，完成對昂貴分析儀器設(shè)備的模擬操作，就如同在真實(shí)的分析儀器上操作。它不僅能夠滿足日常訓(xùn)練、常規(guī)考核以及技能大賽等需求，也為剖析儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、原理提供極大方便。仿真實(shí)訓(xùn)室的建立可利用校內(nèi)現(xiàn)有計算機(jī)機(jī)房進(jìn)行擴(kuò)充，購買相應(yīng)操作軟件。這與添置設(shè)備相比，仿真技術(shù)投入少、消耗低、使用周期長、維護(hù)方便。大型分析儀器仿真軟件的引入，與傳統(tǒng)的教學(xué)方式相比，不僅能滿足設(shè)備數(shù)量與學(xué)生數(shù)量之間巨大差距的矛盾，彌補(bǔ)辦學(xué)硬件資源的不足，還可對設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)原理等相關(guān)知識進(jìn)行形象剖析和立體化講解。仿真儀器的反復(fù)操作不僅不會增加實(shí)驗(yàn)成本，遇到操作不當(dāng)、參數(shù)設(shè)置不正確時，也不會損壞儀器、出現(xiàn)安全問題，能夠幫助學(xué)生盡快、全面掌握儀器設(shè)備的操作技能。

　　2．2合理運(yùn)用微課

　　針對儀器分析實(shí)驗(yàn)硬件資源不足的問題，如何把有限的實(shí)訓(xùn)資源整合到傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境里來，使其最大限度地發(fā)揮作用，需要教師認(rèn)真對待。從技術(shù)角度來看，微課這種靈活、主題突出的新型教學(xué)模式就是一個有效的方法。微課是以教學(xué)視頻為主要載體，反映教師在教學(xué)活動過程中針對某個知識點(diǎn)或教學(xué)環(huán)節(jié)開展教與學(xué)的各種教學(xué)資源有機(jī)組合。開發(fā)儀器分析實(shí)驗(yàn)相關(guān)微課，借助網(wǎng)絡(luò)與視頻技術(shù)，通過視頻、圖片、PPT等形式，可形象直觀地將實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目操作技能視覺化，供學(xué)生反復(fù)觀看，更有利于學(xué)生理解與掌握專業(yè)技能［2］。它還能將課堂教學(xué)延伸到課外，學(xué)生能夠在課前、課后利用電子設(shè)備瀏覽實(shí)訓(xùn)課教學(xué)內(nèi)容，有針對性地學(xué)習(xí)。教學(xué)視頻是微課的核心組成部分，時長一般在5～8分鐘，主題突出，經(jīng)過后期制作的視頻及配套輔助資源的總?cè)萘恳话銥閹资鬃止?jié)，視頻格式須是支持網(wǎng)絡(luò)在線播放的流媒體格式(如rm，wmv，flv)等［3］。儀器分析實(shí)驗(yàn)的微課制作可采用“錄像法”，把儀器部件、旋鈕、操作方法、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容完整地展現(xiàn)出來。如對紅外光譜實(shí)驗(yàn)中固體樣品的壓片過程、分光光度計的使用，均可全程錄制。而對于大型設(shè)備，如氣相色譜、高效液相色譜、原子吸收分光光度計等，一次完整的實(shí)驗(yàn)耗時較長，微課的制作可按動作節(jié)點(diǎn)把操作步驟碎片化成不同單元，針對碎片化后的知識點(diǎn)進(jìn)行錄制。步驟要連貫，不能輕易跳過。視頻的后期制作中，加入關(guān)鍵詞，以字幕的形式補(bǔ)充其不宜講清楚的部分。以G5氣相色譜儀的操作為例，可碎片化成以下幾部分錄制:一是儀器構(gòu)造，主要介紹氣路控制系統(tǒng)、儀器控制面板、進(jìn)樣器、色譜柱箱、檢測器(包括控制電路)等;二是開機(jī)方法，介紹開機(jī)操作順序及載氣流量的調(diào)節(jié);三是樣品測定，主要介紹主菜單功能，設(shè)置溫度、橋電流的方法，由于升溫時間較長，過程省略;四是取樣進(jìn)樣的操作;五是關(guān)機(jī)方法，介紹怎樣返回至主菜單，設(shè)置橋電流，怎樣關(guān)恒流源降溫，最后關(guān)主機(jī);六是軟件操作部分，可使用“Camtasia”錄屏軟件，將軟件操作過程完整錄制下來。儀器操作的錄制過程，既要有設(shè)備的整體畫面，又要注重細(xì)節(jié)，讓學(xué)生能夠在整套設(shè)備中準(zhǔn)確找到相關(guān)按鍵或旋鈕，同時又能看清操作方法。

　　2．3建設(shè)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺

　　《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》中提出，要“加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源體系建設(shè)，開發(fā)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)課程，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式”。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺是實(shí)現(xiàn)教育教學(xué)方法創(chuàng)新，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)教育資源普及共享的重要途徑和基礎(chǔ)保障［4］。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)支持平臺是指建立在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)之上，為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)提供全面支持服務(wù)的軟件系統(tǒng)的總稱，包括支持網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的硬件設(shè)施和支持網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的軟件系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺主要有點(diǎn)播式教學(xué)平臺和互動式網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。點(diǎn)播式教學(xué)平臺能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)資源的快速傳遞，學(xué)生可以隨時點(diǎn)播音頻、視頻課件，查閱電子教案等教學(xué)內(nèi)容。而互動式教學(xué)平臺可使師生通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交流，教師也可利用教學(xué)平臺對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行跟蹤，并根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況有選擇性地發(fā)布課程內(nèi)容。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺建設(shè)包括硬件建設(shè)和軟件建設(shè)。硬件設(shè)施主要有全方位的校園寬帶網(wǎng)、功能完善的網(wǎng)絡(luò)多媒體教室、服務(wù)器、多媒體教學(xué)材料和軟件的存儲設(shè)備。軟件方面主要是教學(xué)系統(tǒng)平臺。教師可將儀器分析課程的課件、教案、專業(yè)資料、儀器使用的微課程上傳至平臺，供學(xué)生自主學(xué)習(xí)。學(xué)生可先通過網(wǎng)絡(luò)平臺觀看儀器操作的微課程，熟悉儀器結(jié)構(gòu)和操作要領(lǐng)，然后上機(jī)操作，這使得教學(xué)更具有針對性。目前國內(nèi)許多院�；蚬狙兄坪烷_發(fā)了適合自身需要的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺產(chǎn)品，如北京師范大學(xué)研制的Vcalss、上海交通大學(xué)的Answer教學(xué)系統(tǒng)平臺，都可以引進(jìn)使用。

　　2．4其他輔助手段的使用

　　根據(jù)儀器分析實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)，教師也可選擇簡單易行的輔助手段，如:制作大型儀器操作流程圖，并將其打印、壓膜塑封后放在儀器旁邊，學(xué)生在使用之前需仔細(xì)閱讀，按照說明進(jìn)行操作;針對現(xiàn)在高校大學(xué)生幾乎都有智能手機(jī)的現(xiàn)狀，在沒有網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的情況下，教師也可將微課、視頻通過微信發(fā)送給學(xué)生;也可通過易企秀軟件，生成二維碼，學(xué)生通過掃描二維碼的方式在課后觀看相關(guān)教學(xué)視頻進(jìn)行自學(xué)等。

　　3結(jié)束語

　　儀器分析實(shí)驗(yàn)課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，對分析儀器的需求較高。在教學(xué)資源有限的情況下，我們應(yīng)當(dāng)積極探索輔助教學(xué)手段的運(yùn)用，幫助學(xué)生深入、直觀地理解和掌握所學(xué)知識，提高動手能力和獨(dú)立操作能力，為學(xué)生獨(dú)立調(diào)試、使用儀器打下良好基礎(chǔ)，從而達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

　　作者:柳意單位:錦州師范高等�？茖W(xué)校

　　參考文獻(xiàn):

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