仪器分析实验课教学讨论论文

摘要:分析了仪器分析实验教学中存在的问题，探讨了辅助教学手段在仪器分析实验教学中的应用，提出了将仿真技术引入教学、合理使用微课、搭建网络教学平台等对策。

关键词:仪器分析实验；辅助教学手段；课程教学

仪器分析实验课是化学及相关专业的主要基础课程之一。课程内容主要包括电化学分析、紫外-可见吸收光谱法、红外吸收光谱法、色谱法、原子吸收光谱法、荧光光谱法等模块。通过本课程的学习，学生可以加深对仪器分析方法基本原理的理解，掌握仪器的基本结构和使用方法，合理选择实验条件，正确处理实验数据和表达实验结果，为后续课程和今后的专业岗位打下一定的基础。

1仪器分析实验教学中的主要问题

1.1缺乏硬件资源，学生缺乏实践训练。

仪器分析实验使用的每台大型仪器价格从几千元到几万甚至几十万元不等。很多高校受经费和场地限制，无法配置课程所需的全部设备，或者只有1 ~ 2套可供全体师生使用。因此，仪器分析实验教学由于硬件资源的不足，无法采用独立操作作为基础实验，让每个学生都参与到实验中来，只能通过老师的演示或学生做一些辅助操作来完成教学任务。比如红外光谱实验，学生能做的操作大多是固体样品压片；在液相色谱实验中，学生的主要任务是配制溶液，超声除气，微孔滤膜过滤。而仪器参数的设置、采样等与仪器操作相关的部分大多由老师演示，学生很少有机会操作仪器。

1.2精密仪器的特殊性制约了学生的使用。

精密仪器的操作技术要求高，使用者只有在熟悉仪器性能、熟练掌握操作程序的前提下，才能进行实际操作。一旦使用不当，不仅会损坏仪器，而且由于维护成本相对较高，维护时间相对较长，会对日常教学造成严重影响。因此，在仪器分析实验教学中，通常以大循环的形式组织教学。为了保证设备处于良好的工作状态，避免或减少故障的发生，大多数教师只在课堂上亲自演示，不允许学生随意开关仪器，随意旋转仪器按钮，随意改变仪器的工作参数。这种情况下，学生只能略读示范，达不到理想的学习效果。

1.3注重操作能力的培养，忽略内部结构的介绍。

仪器分析实验的教学目标是掌握实验原理，了解仪器的结构，各部分的作用，以及仪器的使用、维护和保养。在现有条件下，大部分学校只有让学生在课程结束后能够掌握仪器的机械操作方法，才能取得理想的教学效果，但学生对仪器的内部结构和原理知之甚少，更不知道日常的维护和保养，能力自然得不到充分的锻炼。这显然不足以对以后的工作有所帮助，也难以满足职业教育培养技能型人才的实际需求。

1.4辅助教学方法没有针对性。

随着信息时代的到来，在硬件资源不足的情况下，教师可以利用网络上的教学视频辅助教学，对于学生掌握实验原理和仪器结构也能起到一定的作用。但由于仪器设备类型不同，软件和硬件的操作程序也有很大差异。同学们看了网上的视频，可能还是没有办法从我们学校的实验设备入手。比如百度搜到的紫外可见分光光度计的教学视频，大部分是721、722、752、UV756MC型号；气相色谱仪的教学视频主要是GC120M和agil {\\ n。而液相色谱仪、原子吸收分光光度计、原子荧光光谱仪、GC-MS等仪器的网上教学资源非常有限。针对以上问题，根据实际情况，选择和开发适合我校的辅助教学方法，弥补教学资源的不足，是一条可行的途径。

2辅助教学方法在仪器分析实验教学中的应用

2.1将仿真技术引入教学

分析仪器仿真技术是利用计算机技术、网络技术、仿真技术和信息技术，在计算机上建立一套与真实分析仪器完全相同的虚拟分析系统[1]。它可以借助图像和动画来描述设备的特性，显示实体的真实动作，模拟真实的操作过程。现在国内大型分析仪器的模拟技术已经成熟。以北京东方仿真软件技术有限公司开发的大型分析仪器仿真操作系统系列软件为例，涵盖了紫外光谱仪、红外光谱仪、气相色谱仪、原子吸收光谱仪、高效液相色谱仪、GC-MS分析仪的仿真。该系统采用计算机虚拟仿真技术开发。该软件具有机理模型，虚拟场景逼真度高，有真实实验数据库支持，可以自动模拟相应的实验现象，得到与真实实验相似的实验结果。操作方式灵活真实，模拟操作过程与真实仪器操作过程非常相似。学生可以在计算机上通过仿真技术建立的虚拟实验操作平台，完成昂贵的分析仪器设备的仿真操作，就像在真实的分析仪器上操作一样。它不仅能满足日常训练、例行考试和技能竞赛的需要，而且为分析仪器的内部结构和原理提供了极大的方便。模拟实训室的建立可以利用学校现有的机房进行扩建，并购买相应的操作软件。与增加设备相比，模拟技术具有投资少、消耗低、使用寿命长、维护方便等优点。与传统教学方式相比，大型分析仪器仿真软件的引入，不仅可以满足设备数量与学生人数之间的矛盾，弥补学校硬件资源的不足，还可以形象、立体地分析设备内部结构、实验原理等相关知识。反复操作仿真仪器，不仅不会增加实验成本，而且在遇到操作不当、参数设置不正确时，也不会损坏仪器，造成安全问题，可以帮助学生尽快、全面地掌握仪器设备的操作技能。

2.2合理使用微课

针对仪器分析实验中硬件资源的不足，如何将有限的实训资源整合到传统的教学环境中，使其最大限度地发挥作用，需要教师认真对待。从技术的角度来看，微课这种灵活突出的新型教学模式是一种有效的方法。微课是各种教学资源的有机组合，以教学视频为主要载体，反映教师在教学活动过程中对某一知识点或教学环节的教与学。仪器分析实验相关微课的开发，借助网络和视频技术，可以通过视频、图片、PPT等形式直观形象地展现实训项目的操作技能，供学生反复观看，更有利于学生对专业技能的理解和掌握[2]。还可以将课堂教学延伸到课外活动，学生可以在课前课后用电子设备浏览实训课程的教学内容，从而有针对性地学习。教学视频是微课的核心组成部分，时长5-8分钟，主题突出。后期制作后的视频及配套辅助资源总容量一般为几十兆，视频格式必须是支持网络在线播放的流媒体格式(如rm、wmv、flv)。“录像法”可以用来制作仪器分析实验的微课，完整地展示仪器的部件、旋钮、操作方法和实训内容。比如固体样品的压片过程，红外光谱实验中分光光度计的使用都可以全程记录。对于大型设备，如气相色谱仪、高效液相色谱仪、原子吸收分光光度计等。，一个完整的实验需要较长的时间，而微课的制作可以根据动作节点分成不同的单元，将碎片化的知识点记录下来。步骤要一致，不能轻易跳过。在视频后期制作中加入关键词，以字幕的形式补充不易解释清楚的部分。以G5气相色谱仪的操作为例，可以拆分为以下几个部分进行记录:一、仪器结构，主要介绍气路控制系统、仪器控制面板、进样器、色谱柱箱、检测器(包括控制电路)等；二是启动方法，介绍了启动操作顺序和载气流量的调整；三是样品测定，主要介绍主菜单功能和温度、桥电流的设定方法。因为加热时间长，所以省略了这个过程。第四是采样取样的操作；五是关机方法，介绍了如何返回主菜单，设置桥电流，如何关闭恒流源降温，最后关闭主机；六、软件操作部分，可以使用“Camtasia”屏幕录制软件完整记录软件操作过程。仪器操作的录制过程既要有设备的全貌，又要注重细节，让学生在整套设备中准确找到相关的按键或旋钮，看清操作方法。

2.3搭建网络教学平台

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020)》提出要“加强网络教学资源体系建设，开发网络学习课程，创新网络教学模式”。网络教学平台是实现教育教学方式创新，促进优质教育资源普及和享受的重要途径和基本保障[4]。网络教学支撑平台是指基于互联网为网络教学提供综合支撑服务的软件系统的总称，包括支持网络教学的硬件设施和软件系统。网络教学平台主要包括点播教学平台和交互式网络教学平台。点播教学平台可以实现教学资源的快速转移，学生可以随时点播音视频课件和查阅电子教案。互动教学平台使教师和学生可以通过网络进行交流，教师也可以利用教学平台跟踪学生的学习情况，并根据学生的学习情况有选择地发布课程内容。网络教学平台的建设包括硬件建设和软件建设。硬件设施主要包括全方位的校园宽带网络、功能齐全的网络多媒体教室、服务器、多媒体教材和软件存储设备。软件主要是教学系统平台。教师可以将仪器分析课程的课件、教案、专业资料、微课上传到平台，供学生自主学习。学生可以先通过网络平台观看仪器操作微课，熟悉仪器结构和操作要领，再在电脑上操作，使教学更有针对性。目前国内很多高校或公司都开发了适合自身需求的在线教学平台产品，如北京师范大学开发的Vcalss，上海交通大学的答题教学系统平台，都可以引进使用。

2.4其他辅助手段的使用

根据仪器分析实验课的特点，教师还可以选择简单易行的辅助手段，如:制作大型仪器操作流程图，打印出来，贴合后放在仪器旁边，学生在使用前要认真阅读，按说明操作；针对目前大学生几乎都有智能手机的现状，老师也可以在没有在线教学平台的情况下，通过微信给学生发微课和视频。还可以通过易奇秀软件生成一个二维码，学生可以通过扫描二维码在课后观看相关教学视频进行自学。

3结论

仪器分析实验课是一门实践性很强的课程，对分析仪器的要求很高。在教学资源有限的情况下，积极探索运用辅助教学手段，帮助学生深入、直观地理解和掌握所学知识，提高动手能力和独立操作能力，为学生独立调试和使用仪器打好基础，从而达到提高教学质量的目的。

作者:刘一单位:锦州师范学院

参考资料:

田文德，姚飞丁辉人。分析仪器的计算机模拟[J].现代科学仪器，2001 (3): 41-49。

[2]胡海星，张春霞，张春燕。微课在职业培训教学中的应用研究[J].长沙学院学报，2015(3):125-126。

[3]刘一。微课在环境工程技术专业实训中的应用[J].哈尔滨职业技术学院学报，2016 (2): 42-44。

[4]许·。的开发和应用。ActRes交互式网络教学平台[J].江苏工学院学报，2015 (4): 82-86。

；