石云a,陆晓东a,李明梅a,洪键b
(a 盐城卫生职业技术学院 江苏 盐城 224005; b盐城师范学院 江苏 盐城 224000)
摘要:本文结合作者在《仪器分析》教学过程中的体会,对高职院校《仪器分析》课程的教学特点、课程安排、综合评价等进行探讨。
关键词:仪器分析;教学经验;实验教学;任务驱动;综合评价;
中图分类号:G642.0
1.引言
高等职业教育作为高等教育发展中的一个类型,肩负着培养面向生产、建设、服务和管理一线需要的技能型人才的使命。而仪器分析是测定物质的化学组成、状态、结构和进行科学研究和质量监控的重要手段,反映了分析化学学科的发展方向,该课程是食品、水产、农学、制药、生物技术、资源与环境等行业的必修基础知识。仪器分析实验是仪器分析课程中非常重要的实践教学环节,是学生了解各种仪器的结构、熟悉各种仪器的操作方法、懂得各种仪器的原理、理解课堂上所学到的理论知识,更好地学习专业课的坚实基础。
2.仪器分析课程特点
仪器分析是以物质的物理性质或物理化学性质为基础,通过精密仪器测定物质的物理性质或物理化学性质而测出待测物含量[1]。《仪器分析》综合运用了物理、化学、生物、机械等学科的相关内容,是一门交叉性学科。
1977年美国学者[2]利用气相色谱对食品中的脂肪和油脂进行研究;1980年,Yuran[3]对仪器分析方法进行了系统的研究;2005年,Dubasov[4]针对各种光谱分析法及其优缺点进行了研究;随着各学科的不断发展,仪器分析及实验的教学内容也不断的更新,这也增加了这门课程的难度,要求任课教师尽可能了解各种仪器的发展动态,在教学中不拘于教材,不断更新和补充新的内容,特别是高职院校的教师,更是要随时了解仪器发展同时掌握其在实际生产中的应用情况,并在授课内容中及时做出调整,扩充新的理论知识及实验技术,使学生尽可能的掌握新型仪器的发展动态及相关理论知识。同时,针对分析仪器更新快的特点,高职教育还应特别注重学生的进一步学习和进一步发展的能力,提高高职毕业生的自我学习和社会适应能力。
3.仪器分析课程安排
由于仪器分析的内容是不断更新的,并且各种分析方法的工作原理、操作、应用大相径庭,例如:紫外光谱与红外光谱,同属于光谱分析方法,但由于电磁波辐射能量不同,作用机制及能级跃迁方式也不同,导致二者在进行定性判断和定量计算时的侧重点也有所不同。因此,在课程安排中,要考虑到学生对每一种分析方法知识点的接受能力。先以理论知识对某一分析方法进行系统的讲解,使其在理论知识上得到认识,然后,结合理论课程内容开设相关实验,一方面及时考察学生对理论知识的掌握情况,另一方面考察学生的动手能力及在实际运用过程中遇到问题解决问题的能力。
在理论知识的讲授中,采用多媒体教学在实际中取得了较好的效果,有效的缩短了教学时间,提高效率,最大限度的调动了学生的注意力。特别针对《仪器分析》中各种分析仪器的工作原理部分,综合运用文字、图片、动画或视频等资料来进行教学活动,弥补了运用普通教学手段难以讲清楚的不足,使一些抽象难懂的知识、在普通条件下难以实现、观察到的过程直观而形象,更有利于学生掌握分析仪器的理论知识。
在实验设置方面,由于分析仪器造价比较昂贵、实验环境条件要求比较高等特点,所以在实验安排上,不可能做到人手一台仪器,特别像高效液相、气相色谱、质谱等,可采用分组教学的方式。首先,由教师示范操作讲解各仪器组成、作用、工作原理、操作、应用及注意事项等,然后再由学生分组进行操作,三至四人一组可取得较好的实验效果,同时也培养学生之间相互配合、协同实验的团队精神。需要注意的是,同种类型但不同型号的分析仪器之间,要明确二者在使用上的异同。
此外,在每一学年将尽时,可结合本学期开设的课程与仪器分析课程的联系,以项目为驱使、综合职业能力为依据、工作任务为载体,多样化形式对学生进行评价。例如结合《分析化学》及《仪器分析技术》两门课程内容,分别采用各学科课程理论知识体系对同一项目进行测试如:将《分析化学》中酸碱滴定分析与《仪器分析》酸度计的使用相结合,对同一溶液的浓度(或pH)进行测定;将氧化还原滴定法中亚硝酸钠法与永停滴定法相结合,对芳香伯胺类药物磺胺嘧啶含量进行测定等。使学生结合自已在实验中的感受,主动的总结对不同分析手段的特点,有利于提高学生的实验操作能力和主动能动性。在学生进行综合实训的过程中,教师也更易于了解学生的综合素质,针对每一位学生各自不足,教师可以更有针对性的提出建议或意见。结合《药物化学》与《仪器分析技术》两门课程内容,可将药物结构、性能与其含量测定相结综合,使学生全面认识同一类药物的物理化学性质。例如吲哚类药物吲哚美辛具有镇痛抗炎活性,可用于治疗风湿性关节炎根据其结构中,利用叠氮基置换吲哚美辛中的氯原子,可得到齐多美辛,而齐多美辛的抗炎作用强于吲哚美辛,且毒性低。根据其结构,由于其(母体)能产生紫外吸收的官能团相同,所以,二者的紫外光谱曲线性质相似,进而强化学生对紫外-可见分光光度法的使用范围的认识,说明,紫外光谱表现的是化合物中特定官能团的特性,而不是化合物的全谱。
另外,在还应注重分析仪器之间的关联性,例如,紫外、红外、原子吸收、原子发射等同属于光谱分析方法,在教学过程中要注意各种光学分析方法之间的区别与联系,在学生掌握了各光学分析方法后,可总体进行对比,加深记忆。实验设置应将分析仪器的各种新理论、新技术、新进展详略有度地融入教学之中,开拓学生的视野,启发学生的思维,提高他们学习的兴趣和积极性。
4.实验与实训相结合
《仪器分析》课程的实践性,决定了该课程必须紧密联系分析工作实际,必须紧密联系与仪器分析相关的专业科研工作。特别是高职院校,培养学生的动用能力,增加实习基地、扩大实习内容是改善实践条件的有效途径,也是避免课程教学脱离实际的重要手段之一。在开展实训的过程中,还应注意与专业相结合,如药学专业,可开设药品检验、药物及其制剂的质量标准的制定、杂质的限量控制实验课程。以紫外-可见分光光度计的使用为例,在讲授完理论知识后,可开设相关实验,针对药学专业结合《中国药典》中测定维生素B12注射液的方法和标准利用郎伯比尔定律测定市场销售的VB12的含量。而化学工程与工艺等专业则侧重于物质的定性鉴别及化学结构测定分析等,可采用已知结构的纯品做样品,综合多种分析仪器的信息,推断结构。在实训过程中,主要目的是使学生将理论知识运用到实际的生产实践,并利用已学到的知识去分析问题、解决问题。在教学过程中可实行“教、学、做一体化” 的模式,重点突出教学内容和教学方法的应用性和实践性。
5.结语
《仪器分析》教学中涉及的内容多并且又由于其发展速度相对于其他学科比较快,想完全学好这门课程不容易,这就要求教师在教学中根据本学科的发展现状和发展趋势,针对教学内容做适当的调整。在高职院校对其进行教学改革的同时,应该坚持仪器分析的教学与专业教育相结合,与就业市场相联系,与科研内容相衔接,使学生充分掌握现代分析仪器的方法和手段。同时在课程设计上,将理论、实验、实训、实习有机的结合在一起,将会取得比较好的效果。
参考文献
[1] 朱明华,仪器分析[M ],13版,北京: 高等教育出版社, 2003: 4 - 51;
[2] Stephen S. Chang; Instrumental Analysis of Flavor and Flavor Stability of Fats and Oils; Journal of the American Oil Chemists’ Society; Volume 54, Number 10,1977,(10);
[3] S. I. Yuran; Methods for The Instrumental Analysis of Periodically Nonstationary Random Processes; Measurement Technique; Volume 23, Number 12,1980(12);
[4] S. I. Prokof’ev, Yu. M. Dubasov; Total α-Spectrometric Instrumental Analysis and Its Analytical Opportunities; Radiochemistry; Volume 47, Number 4, 2005(8);