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案例分析和基于问题学习法的教学改革探讨
作者：杨晓燕 李明俊 颜流水 丁 园
关键词 案例精选 基于问题学习法 仪器分析 教学改革
《仪器分析》是环境工程本科专业的专业基础课，其主要为水污染控制工程、大气污染控制工程、环境监测及环境质量评价等服务，该课程理论教学30学时，实验教学18学时。《仪器分析》是一门综合性应用科学，其涉及的学科及领域多而广，它是化学、光学、电学、磁学、机械与计算机科学等现代科学综合发展的产物，故其具有理论抽象、实践应用性强，仪器结构复杂、更新换代速度快与价格昂贵等特点，因此，该课程自开设以来，一直是本科教学的难点。为了激发学生的学习兴趣，拓展学生视野，增强学生的理性与感性认识，使学生更好地掌握常用仪器的分析力’法。以便在今后的就业中能迅速入门，本学期我们对该课程教学进行了如下几方面的大胆改革，并初见成效。
(一)针对环境工程专业学生就业特点，重组教学内容
教材建设是课程建设的核心，是教师实现优秀教学之本，也是教师保证教学效果的基本条件之一。作为本科学生专业基础课教材，仪器分析教材应在内容上，一方面必须保证学生基本掌握常用仪器的分析原理、结构特点及其综合应用；另一方面必须使学生在全面认识仪器分析方法总体的同时，还比较透彻地了解各仪器分析方法之间的联系与区别
在教学内容的选编中，我们参考了北京大学的《仪器分析教程》、武汉大学的《仪器分析》、南京大学的《仪器分析原理》及机械工业出版社缪征明主编的《仪器分析》等书籍，打破了现用教材单个分析仪器逐一描述的格局，根据仪器分析原理共性、探测信号和接受信号的性质和类别，将仪器分析方法分为色谱分析法、光谱分析法和电化学分析法进行论述，并将同类分析方法的分析理论归类阐述，然后，再分别讨论该类方法中各仪器的分析原理、结构特点及其分析应用方法，由此突出仪器分析方法问的共性与区别，使学生在全面掌握仪器分析方法总体的同时，更为透彻地掌握分析仪器的个体。此外，为了适应现代仪器分析不断发展的趋势，电为了使仪器分析教学内容更加形象化、具体化，我们在大量收集并扫描各类仪器的整体及部件结构图片外，还拍摄了真实仪器及部件照片充实到仪器分析教学内容中。
在教学内容的编排中，我们还综合考虑了环境工程专业多数毕业生从事环境、水、大气中有害物监测工作，所接触的仪器多为气相、液相色谱仪、原子吸收光谱仪、原子发射光谱仪、离子选择性电极、极谱仪等特点，侧重论述了色谱理论、气相色谱法、液相色谱法、光谱分析导论、原子光谱分析法、电化学分析导论、电位分析法一离子选择性电极以及极谱一伏安法。
(二)采用多媒体教学方式，穿插各仪器分析方法的经典案例分析
近年来，高等院校为了加强外语、计算机及综合素质性课程的教学，大大削减了专业基础学科的课时，我院《仪器分析》课程理论及实验教学课时也分别由48、24学时削减为30和18学时，因此，在有限的学时内，既要让学生了解和掌握更多更新的仪器分析理论及其应用技术，又要保质保量地完成预定的教学任务，采用传统的黑板板书与教科书承载信息的教学模式，已无法满足现代高校教育的要求，为此，我们采用了信息传播量较大的多媒体教学模式，并将传统教学中难以或无法在黑板上完成的各类仪器分析原理图、部件真实构造图、光路图、实验装置图以及仪器外观形状图等，以丰富的图片形式，形象逼真地显示在屏幕上，使学生一目了然，这样，既有利于学生的理解与记忆，又能让学生真正地了解仪器的内部结构及其分析原理。
在教学课时的安排上，每种仪器分析方法理论教学后，均安排了1个学时的仪器分析研究案例分析，通过案例分析，提高学生的学习与研究积极性，增强学生的分析与解决问题能力、例如在气相色谱法后串讲《气相色谱内标法测定八角茴香油中茴香脑的含量》研究案例，使学生了解到：气相色谱分析应设置哪些色谱条件?如何根据色谱曲线获得研究信息?应用内标标准曲线法如何进行定量分析?怎样判定仪器分析研究方法的准确性与精密度?
在液相色谱案例《西瓜中类胡萝卜素的高效液相色谱法分析》中，教会学生如何进行最佳色谱条件的选择，并让学生了解：色谱定性分析中，当所用标准品不纯出现多个色谱峰时，该如何灵活应用所学的化学基础知识及仪器分析基本原理，根据待测物质自身的特性，通过各个峰的峰面积或峰高的变化来准确判定标准品峰，由此拓展学生的科学研究思路。此外，在案例分析教学中，老师在剖析仪器分析研究思路与方法的同时，还对文章的结构进行详细的讲解，使学生对科研论文的撰写方法有个初步的认识，为大四的毕业论文打下一定的基础。
在光谱分析法教学中，授课教师发现学生对等离子光源(ICP)表现出极大的兴趣，于是临时增加了电感耦合等离子发射光谱教学内容，认真剖析了《ICP－AES法快速测定葡萄酒中S、P、Fe》案例文章；在原子吸收光谱法教学后，又及时补充了原子荧光光谱法教学内容，利用比较法仔细分析了原子吸收与原子荧光光谱分析法之间的相同与不同之处，从而及时满足了学生对先进仪器分析方法的求知欲望。
为了使课堂教学更具有感召力，在教学之中还融入了部分教师的科研成果，如在原子吸收定量分析方法的教学中，穿插了本系教师应用石墨原子吸收分光光度计对铝合金阳极氧化着色膜中镍、铜、锡元素的标准加入测定方法的研究，使课堂教学更生动，更具体，也使学生更加憧憬应用仪器分析方法进行科学研究，从而提高学生的学习兴趣，增强学生的科研自信心，促进教学的改革与教学质量的提高。
(三)实验教学以注重训练培养学生的科学研究思维能力为目的
由于《仪器分析》课程是一门应用科学，因而通过一定的实验来培养学生的实验动手与动脑能力显得尤为重要，就我院仪器现状而言，应该说比较齐全，但是，由于昂贵的大型仪器只有一台，且仪器操作复杂，在有限的实验教学学时内，是不可能让每个学生都有机会独立操作，更谈不上熟练掌握大型分析仪器的操作性能，此外，由于仪器制造技术的不断发展，其操作也是不断变化的，不同产地的同类仪器的操作，更可能是完全不同的，因此，仪器分析实验教学不应简单地强调仪器自主操作能力，而应以增加学生对分析仪器的感性认识、培养学生的科学研究思维能力为主要目的。
在实验教学过程中，面对每种分析仪器实物，教师应引导学生再次回顾仪器分析原理及其结构，帮助学生从仪器分析的抽象认识中渐进到
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