仪器分析课程学习心得

2023-05-02

第一篇:仪器分析课程学习心得

仪器分析课学习心得

现代仪器分析在复合光催化剂制备中的应用

摘要:本文简单介绍了分析化学的一个重要分支,即现代仪器分析在高科技中的地位和作用,指出高科技发展有力的促进现代仪器产生质的飞跃。着重介绍了现代仪器分析在复合光催化剂制备中的应用,例如:XRD,BET,SEM,和XPS这几种主要的测试和表征方法。

关键词:现代仪器分析;复合光催化剂;制备;测试和表征方法。

现代仪器分析为现代分析化学奠定了雄厚的学科理论基础信息理论,使现代仪器分析已经成为分析化学极其重要的组成部分,现代仪器分析所采用的分析仪器是化学、光学、电学、磁学、机械及计算机科学等现代科学综合发展的产物,仪器本身就是科学技术水平的标志。若能充分利用现代仪器分析方法和技术, 就能更加全面、准确地认识物质世界, 进一步促进科学技术向纵深发展[1]。

一.现代分析仪器的发展及发展趋向

现代仪器分析是在化学分析的基础上逐步发展起来的一类分析方法,现代分析仪器对科技领域的发展起着关键作用,一方面科技领域对分析仪器不断提出更高的要求,另一方面随着科学技术的飞速发展,新材料、新器件不断涌现又大大推动了分析仪器的快速更新,同时为仪器分析中老方法的不断更新、新方法的不断建立提供了物质和技术基础,大大地促进了现代仪器分析的快速发展。现代分析仪器的发展趋向主要有以下特点:向多功能化、自动化和智能化方向发展,向专用型和微型化方向发展,向多维分析仪器方向发展,向联用分析仪器方向发展。仪器分析的最主要的功能是人类五官感触的延伸,人类智慧利用了光、电和磁的物理特性通过物理和化学手段将微小的物理量放大,而获得感知小型化集成化(芯片)、多功能化(联用技术)和高稳定、高灵敏度检测是仪器分析发展的最高境界。20 世纪 70 年代中期首先出现了二维气相色谱技术,70 年代后期迅速发展了二维质谱技术和二维核磁共振波谱技术[2]。二维气相色谱技术可使用一种流动相在两根串联的色谱柱上对组成复杂的样品实现完全分离:二维质谱技术可

同时提供强的碎片离子峰和强的分子离子峰,从而获得完整的结构信息;二维核磁共振波谱技术可提供固体物质、生物大分子的三维结构,显示原子核在样品中分布的立体图像。由上述分析仪器的发展和发展趋向 ,可知现代分析仪器是一种高科技产品,它综合采用了各种技术的最新成果,在不断创新与自身发展的同时,又为各个科技领域的研究和发展提供有力的手段和重要的信息[3]。

二.现代仪器分析的内容和分类

现代仪器分析方法内容丰富,种类繁多,每种方法都有相对独立的物理及物理化学原理,现已有三四十种,新的方法还在不断地出现。为了便于学习和掌握,根据测量原理和信号特点,大致分为电化学分析法、色谱分析法、质谱分析法,光化学分析法和其他仪器分析法几类。

1)电化学分析仪器:根据氧化还原电极电位鉴别样品的阴、阳离子的形态含量和活度.如电位滴定仪、pH计、极谱仪等。

2)热学式分析仪器:根据热力学平衡原理,测定物质热交换量.如热分析仪等。

3)磁学式分析仪器:利用原子核在磁场作用下产生共振吸收定性、定量鉴定物质的结构组成。如核磁共振波谱仪。

4)光学式分析仪器:利用物质对光吸收的选择性和发射光的特殊性分析物质的结构及组成。如紫外--可见光分光光度计、荧光光度计、火馅光度计及原子吸收分光光度计等。

5)射线式分析仪器:根振X射线穿透性的原理,测定物质的结构及组成,如X射线分析仪。

6)色谱类分折仪器:利用各物质组分在流动相和固定相之间交换、分配、吸附等作用的差异,达到分离鉴定的目的.如薄层色谱仪、气相色谱仪、液相色谱仪等。

7)电子光学和离子光学式分析仪器:在特定的物理环境中通过对被电离物质荷质比的分析,来鉴定物质的结构组成.如电子探针仪、质谱仪。

8)物性测定仪器:根据物理特性及方法,检测物质的组成和性质.如温度测定仪、水分测定仪、粘度计、比重仪等。

9)其它专用型和多用型仪器:利用化学测定方法,通过仪器完成各阶段的

测定步骤。如蛋白质含量测定仪、脂肪含量测定仪、流动注射仪。

从分析仪器功能来看,一是为了确定物质中的结构与组成;二是利用相关技术对物质中各组成实行分离(如色谱技术).有的兼有两种功能,对一些复杂的物质分析常需要多种技术相结合.如色谱—质谱联机、色谱--红外联机、毛细管电泳--质谱联机。

三.现代仪器分析在复合光催化剂制备中的应用

自1972年Fujishima A等发现锐钛矿型TiO2的光催化性能以来,TiO2在光催化方面的研究和应用备受关注。TiO2因其特殊的光学和电子特性、良好的化学稳定性、无毒性和低成本,在纺织领域成为降解染料及助剂、制备抗菌及抗紫外纺织品的一种理想材料。但TiO2的禁带宽度为3.2eV左右,通常需要在紫外光(100~400nm)照射下才能激发产生光生电子和空穴,从而限制了其在自然光下的应用[4]。因此,将TiO2的光响应效果拓展到可见光范围(400~780nm),极大地提升其光催化效率,已经成为近年来国内外光催化研究的主要方向和热点。

目前,通常采用金属离子掺杂、贵金属沉淀、表面光敏化、非金属掺杂、半导体复合等方法来制备可见光响应型光催化材料。但通过以上方法向催化剂中掺入某些有色离子,将导致催化剂在使用过程中产生二次污染、影响基材颜色等问题。为此,解决光催化剂的“显色”问题也十分重要[5]。

由于本人研究生期间将从事复合光催化剂的制备,并对其性能及感光效率等方面进行测试和表征,因而在此着重介绍在整个实验测试过程中将使用的一些方法,例如:XRD,BET,SEM,和XPS[6]。

1.XRD介绍:

特征X射线及其衍射X射线是一种波长很短(约为20~0.06 nm)的电磁波,能穿透一定厚度的物质,并能使荧光物质发光、照相乳胶感光、气体电离。在用电子束轰击金属“靶”产生的X射线中,包含与靶中各种元素对应的具有特定波长的X射线,称为特征(或标识)X射线。考虑到X射线的波长和晶体内部原子间的距离(10^-8cm)相近,1912年德国物理学家劳厄(M.von Laue)提出一个重要的

科学预见:晶体可以作为X射线的空间衍射光栅,即当一束X射线通过晶体时将会发生衍射;衍射波叠加的结果使射线的强度在某些方向上增强、而在其它方向上减弱;分析在照相底片上获得的衍射花样,便可确定晶体结构。这一预见随后为实验所验证。1913年英国物理学家布拉格父子(W.H.Bragg,W.L.Bragg)在劳厄发现的基础上,不仅成功地测定了NaCl、KCl等的晶体结构,并提出了作为晶体衍射基础的著名公式——布拉格定律:

2d sinθ=nλ,式中,λ为X射线的波长,衍射的级数n为任何正整数。 当X射线以掠角θ(入射角的余角,又称为布拉格角)入射到某一具有d点阵平面间距的原子面上时,在满足布拉格方程时,会在反射方向上获得一组因叠加而加强的衍射线。

通过XRD可以测试出复合光催化剂在不同的煅烧温度下晶型所发生的变化,从而在实验的过程中控制温度在一个合适的范围内,使得光催化剂处于一个最有利的晶型状态[7]。

2.BET介绍:

BET吸附等温式是在Langmuir吸附理论基础上建立发展起来的,主要基于两点假设:⑴物理吸附为分子间力,被吸附的分子与气相分子之间仍存在此种力,因而可发生多层吸附,但第一层的吸附与以后的多层吸附不同,后者与气体的凝聚类似;⑵吸附达到平衡时,每吸附层上的蒸发速度与凝聚速度相等,因此能够对每层写出相应的吸附平衡式[8]。

较大的比表面积可使表面原子数增加,无序度增加,键态严重失配,出现多活性中心,表面台阶和粗糙度增加,表现出非化学平衡和非整数配位的化学价,可促进光催化反应的进行。灼烧前样品的比表面积比灼烧后样品的比表面积大,这是因为所制TiO2纳米粒子的尺寸较小,灼烧过程中,发生颗粒内的致密化(初始晶粒之间的孔坍塌或消失)和颗粒间的合并;同时由于所制TiO2纳米粒子洗涤充分,表面活性剂在晶粒表面无吸附,不能有效的防止TiO2颗粒在灼烧过程中的团聚。

N2吸附-脱附曲线(BET)是表征介孔材料结构的重要测试手段。根据BET测 4

试结果可以得到介孔材料BET比表面积、孔径分布、孔容和孔道类型等信息,从而为进一步分析介孔材料结构与性能的关系提供了更加详实的依据。

3.SEM介绍:

扫描电子显微镜的制造是依据电子与物质的相互作用。当一束高能的人射电子轰击物质表面时,被激发的区域将产生二次电子、俄歇电子、特征x射线和连续谱X射线、背散射电子、透射电子,以及在可见、紫外、红外光区域产生的电磁辐射。同时,也可产生电子-空穴对、晶格振动 (声子)、电子振荡 (等离子体)。原则上讲,利用电子和物质的相互作用,可以获取被测样品本身的各种物理、化学性质的信息,如形貌、组成、晶体结构、电子结构和内部电场或磁场等等。扫描电子显微镜正是根据上述不同信息产生的机理,采用不同的信息检测器,使选择检测得以实现。如对二次电子、背散射电子的采集,可得到有关物质微观形貌的信息;对X射线的采集,可得到物质化学成分的信息。正因如此,根据不同需求,可制造出功能配置不同的扫描电子显微镜。

在复合光催化剂的制备过程中,采用SEM方法来观察光催化剂的颗粒间分散程度,有无大范围团聚现象,以及晶粒粒径和形状[9][10]。

4.XPS介绍:

X射线光电子能谱因对化学分析最有用,因此被称为化学分析用电子能谱 其主要应用:

1).元素的定性分析,可以根据能谱图中出现的特征谱线的位置鉴定除H、He以外的所有元素;

2).元素的定量分析,根据能谱图中光电子谱线强度(光电子峰的面积)反应原子的含量或相对浓度;

3).固体表面分析,包括表面的化学组成或元素组成,原子价态,表面能态分布,测定表面电子的电子云分布和能级结构等;

4).化合物的结构,可以对内层电子结合能的化学位移精确测量,提供化学键和电荷分布方面的信息;

5).分子生物学中的应用。

其中对于螺杆泵定子橡胶的检测中,将主要用到固体表面分析的技术。其技术特征:1.表面分析有很高的灵敏度;2.表面分析可以有效地从样品的大多数原子中分离出表面信号。通过X射线表面分析技术能够得到所需的特征信息,并还能回答其他重要的问题:

1).表面存在那种元素; 2).这些元素处于什么化学状态; 3).每种元素的每种化学态是多少;

4).在三维空间上材料的空间分布是什么样的;

5).若材料在表面上形成薄膜:a).薄膜的厚度是多大;b).厚度是否均匀;c).薄膜的化学组分时候均匀[11][12]。

参考文献

[1] 董慧茹. 仪器分析[ M] . 北京: 化学工业出版社, 2000. [2] 武汉大学化学系. 仪器分析[ M] . 北京: 高等教育出版社, 2001. [3] 朱明华. 仪器分析( 第 3 版) [ M] . 北京: 高等教育出版社, 2000. [4]陈娜,程永清等.纳米TiO2光催化剂在抗菌方面的最新研究进展及应用 [5]张芳,邱建伟等.可见光响应型TiO2 光催化材料的制备及应用 [6]胡杰珍,邓培昌.卤族元素掺杂改性TiO2光催化剂研究进展

[7] 谭湘成. 仪器分析( 第 3 版) [ M] . 北京: 化学工业出版社, 2008. [8] 黄一石. 仪器分析( 第 2 版) [ M] . 北京: 化学工业出版社, 2008. [9] [日] 泉美治, 等. 仪器分析导论( 第2 版) [ M] .李春鸿, 刘振海译. 北京: 化学工业出版社,2005. [10] [奥地利] 凯尔纳, 等. 分析化学[M] . 李克安,金钦汉, 等译. 北京: 北京大学出版社, 2001. [11] 李继睿等. 仪器分析[M] . 北京: 化学工业出版社, 2010. [12] 加里D·克里斯琴. 分析化学[M] .王今今, 张振宇译. 北京: 化学工业出版社, 1988.

第二篇:仪器分析课程感受

首先谈一谈我对学习这门课程的感受。上了研究生之后突然学习这么多仪器有些手忙脚乱,毕竟本科阶段研究内容是少的,多是老师传授,我们非主动的接受,数据分析自然也就没有接触。想到拿到课题之后就要进行实验,得数据,不由得硬着头皮对那些陌生的仪器开始关注起来。我不知道别的同学看到电子云,sp杂化这些术语有什么感受,我却是非常激动。因为让我回想起高中时为了参加化学竞赛,老师把我们带到合肥的168中学培训的那段时间。虽然只有一个多月,现在回想起来弥足珍贵。当时给我们上课的都是化学学术的大佬,在168中学那个会议厅似的大教室里给我们这些来自全国各地的半大孩子传输知识学问。自己那个时候还不晓得对知识饥渴的滋味,只是理解着尽力去听。台上的教授耐心讲解,娓娓道来,却也了解不少。现在在仪器分析这门课程中看到熟悉的面孔

我的研究方向是分子生物学,在实验中用到的仪器很多。和这门课相关的分析技术主要是高效液相色谱和紫外分析。下面对这两者的原理、用到的仪器和应用简单介绍下。

超高效液相色谱是分离科学中的一个全新类别, UPLC借助于HPLC的理论及原理,涵盖了小颗粒填料、非常低系统体积及快速检测手段等全新技术,增加了分析的通量、灵敏度及色谱峰容量。与传统的HPLC相比,UPLC的速度、灵敏度及分离度分别是HPLC的9倍、3倍及1.7倍。因此其在蛋白质、多肽、代谢组学分析及其它一些生化领域里将会得到广泛应用。在提到“蛋白组学”或“代谢组学”时,与没有“组”的差别从分析的角度说就是样品量极大,需要在短时间分析成千上万的样品。UPLC不损失分离度的高速度优点在这里就能充分体现。多数生化样品及天然产物都十分复杂,在同样条件下,UPLC能分离的色谱峰比HPLC多出一倍还多。在同样条件下,UPLC的分辨率能够认出更多的色谱峰(质谱检测器- LCT)。

紫外分析仪是荧光技术的应用。荧光技术是某些物质受一定波长的光激发后,在极短时间内(10-8秒)会发射出波长大于激发波长的光,这种光称为荧光。这一发光现象在各方面的应用及有关的方法称为荧光技术。荧光技术在生物化学及分子生物学研究中应用主要包括以下几个方面:

1、物质的定性:不同的荧光物质有不同的激发光谱和发射光谱,因此可用荧光进行物质的鉴别。与吸收光谱法相比,荧光法具有更高的选择性。

2、定量测定:利用在较低浓度下荧光强度与样品浓度成正比这一关系可以定量分析样品中荧光组分的含量,常用于测定氨基酸、蛋白质、核酸的含量。

3、研究生物大分子的物理化学特性及其分子的结构和构象:荧光的激发光谱、发射光谱、量子产率和荧光寿命等参数不仅和分子内荧光发色基团的本身结构有关,而且还强烈地依赖于发色团周围的环境,即对周围环境十分敏感。利用此特点可通过测定上述有关荧光参数的变化来研究荧光发色团所在部位的微环境的特征及其变化。

4、利用荧光寿命、量子产率等参数可以研究生物大分子中的能量转移现象:通过该现象的研究,可以获得生物大分子内部的许多信息,如分子之间的相互作用、分子间结合的紧密程度、蛋白质、核酸分子的解聚程度等等。

由此,认真学习仪器分析这门课的相关内容会对我今后的研究有很大帮助。

最后谈一点我个人对这门课程的建议吧。仪器分析这门课的内容还是比较多的,学习起来也有一定的难度,需要认真对待。鉴于这门课庞杂的内容,其中涉及了许多化学,尤指有机化学的知识,我建议老师在上课的时候可以把一些简单的有机知识课前给我们讲解一点,每次课前一点点,或者推荐我们看一些有机教材,告诉我们哪些有机知识要自己温习理解,我想这样会更有助于之后图谱解析的。

第三篇:《仪器分析》问题学习法总结

《仪器分析》问题学习法心得体会

虽然只有短短的八周学习时间,但在张玲老师的指导学习下,使我对仪器分析这门学科了解颇多。通过学习是我知道仪器分析是我们学化学的必学的一门课程,是化学分析中不可缺少的方法。而且随着科技的发展,仪器分析变得越来越重要,在化学分析中的应用也越来越广泛。因此,我们必须学好仪器分析。就像张玲老师说的那样,大学毕业后我们什么书都可以卖掉,但《仪器分析》这本书一定要留下来。

张玲老师教导我们学习时,针对我们的学习内容,给我们布置了六个问题,让我们自己查找资料,设计出解决方案。这种问题学习法让我们带着问题去学习,使我们对所学的内容了解的更深、更透彻,对所学的知识掌握的更牢固,同时也开阔了我们的视野,增长了我们的见识。通过问题学习法,我有以下心得体会:

一、增强了对所学知识的掌握

以前,我们做实验,写实验报告都是照着实验书上抄的,很少考虑实验的条件、实验的影响因素等。但问题学习法,所有的问题我们都要自己解决。因此,实验的方法原理、实验所需要的仪器和试剂、实验条件、样品的处理、为什么选用这种方法等等问题都需要我们考虑。这些都需要我们对所学的知识有全面的、彻底的了解。所以,在不知不觉中我们对知识的掌握愈来愈牢固。

二、 增强了动手能力

虽然我们好几个人一个小组,但我们设计的实验方案不得抄袭,不能雷同。所有的事都要我们自己去做,所有的问题都要我们自己解决。同时,你还可以做一个相关的PPT上去讲,锻炼自己,这些都增强了我们的动手能力、实践能力。我还有一个遗憾,就是由于时间比较紧,我做的PPT比较简陋、粗糙,讲的也不怎么好。可是机不可失失不再来,已经没有机会了。

三、 开阔了视野

由于做每一个问题的解决方案时,我们都要上网去查找大量的资料,阅读大量的文献。这就使我们对每一种方法有了更深的了解,对它的适用范围,在日常生活中如何去应用有了进一步的认识。同时还使我们知道了新的科学技术,知道了一些新的试验方法。我觉得这些对我们都非常重要,特别是我们快要进入大四了,对于毕业论文的设计,资料的查询,我们都可以从此获得宝贵的经验。

通过《仪器分析》问题学习法的学习,我学到了很多,使我认识、了解到了许多课本上学习不到的知识。这种学习方法非常适合在大学里推广,可以提高学生的诸多能力,真希望学校多开设几门这样的课程。

第四篇:仪器分析实验课程开放性实验教学方案

《仪器分析实验—高效液相色谱》课程开放性实验教学方案

《仪器分析实验—高效液相色谱》课程教学任务于2010年春季学期开始由药学院药分教研室承担。为了适应药学本科生实验教学的需要,培养学生的创新精神和实践能力,结合学院现有的教学条件,保证仪器分析实验教学的教学质量和保障实验教学过程能顺利进行,特拟定本开放性实验教学方案。

一、开放性实验教学内容

暂拟定《仪器分析实验》课程中高效液相色谱法实验部分为开放性实验教学的主要内容,对于具体的实验内容,可由课题组实验指导老师自行指定,但学生开放性实验教学内容至少需包括以下几个方面:

1.了解高效液相色谱仪的结构与功能 2.熟悉高效液相色谱系统效能的评价;

3. 掌握使用高效液相色谱进行定性分析的方法; 4. 掌握使用高效液相色谱进行定量分析的方法。

二、开放性实验教学指导教师的要求

开放性实验教学指导教师由学院各课题组指定。指导教师要求有较强的责任心,较高的知识储备能力和实验操作技能,具有稳定的研究方向,有中级以上职称(或硕士以上学历)的教师担任。

三、开放性实验教学的组织管理

1.《仪器分析实验》课程的开放性实验于2010年春季学期开始前将教学任务下达到学院有条件的各个课题组,并将所有参与该课程学习的学生在各课题组随机、均匀分配。在分配完成后,将对应课题组实验指导教师的实验教学项目名称、地点、预约电话和指导教师等情况,通知给相关学生。具体教学时间的安排,由指导教师与学生商议决定。

2.各课题组实验教学指导教师负责本课题组的教学管理,并根据参加实验的学生人数和实验内容,做好仪器设备、消耗材料等开放实验的准备工作,并做好正常教学秩序维持、实验室管理等工作。

3.学生进入开放实验室前,必须预先阅读有关参考资料,准备好实验实施方案,做好实验的前期准备工作。学生实验室后,必须严格遵守相关实验室管理规章制度,服从指导教师的安排与管理。 4.学生参与的实验项目,实验工作量需18学时以上。学生完成实验项目后,根据实验结果进行数据分析,写出实验报告(论文、研究报告、作品或实验总结),并交由指导教师对其进行考核,按百分制给出开放性实验教学过程的成绩。

四、开放性实验教学仪器维护与学生实验用消耗品费用 承担开放性实验所产生的费用,由各带教课题组自行解决。

五、开放性实验教学工作量的计算办法 承担开放性实验的课题组工作量计算公式为:

附一:药学院现有高校液相色谱仪的分布 1. 丁劲松 2. 吴建平 3. 谭桂山 4. 李劲平 5. 胡高云

附二:药学院2008级本科生分组(共60人,分5组,每组12人) 1. 丁劲松 2. 吴建平 3. 谭桂山 4. 李劲平 5. 胡高云

18230N(N为带教学生人数)

第五篇:有关高职仪器分析课程理论实践一体化教学改革探索论文

高等职业教育培养目标是以社会职业岗位的实际需要为培养依据,强调应用性,突出综合实践能力的培养。理实一体化模式重在把理论与实践相结合,即在学习中实践,在实践中学习。该模式根据职业教育的人才培养目标要求,在教学实施中,不仅要求学生掌握一定的基础理论知识,更要强调学生的实践能力以及分析问题、解决问题能力的培养,以提高学生的综合职业能力。

一、仪器分析课程实施理实一体化的必要性

笔者通过多年对仪器分析课程的教学实施情况及教学效果的研究分析,发现学生对仪器分析课程的学习兴趣和学生的专业能力与本专业的培养目标有相当大的差距。究其原因,有以下几点:一是学生的学习基础相对薄弱,理解能力较弱,教学进度与学生掌握程度不能够同步,很难形成教与学的良性循环。二是传统教学手段单一,技能训练呈现机械化、模仿化的特点。教师习惯于以课堂教学为主,以理论教学为主,实践教学只作为辅助手段,甚至必要的实验实训课未能开设,此种教学模式很难激发学生的学习兴趣,教学效果欠佳,效率不高。三是“双师型”教师偏少,理论教师偏多,不少教师只会教不会做,实习指导教师数量严重不足。四是考试方法单一,考试制度不适应课程改革的要求。针对高职院校仪器分析教学中存在的问题,为使教学更贴近生产实际和职业岗位的要求,凸显学生能力培养,构建以学生为主体的高职仪器分析课程理实一体化教学模式势在必行。

随着分析行业精密仪器的普遍使用和快速发展,社会对人才需求的标准越来越高,人才竞争也呈现出愈加激烈的态势。在高职院校学好仪器分析课程,掌握仪器分析操作技能,成为工业分析与检验专业学生提高自身社会竞争力的迫切需求。近年来,我校在仪器分析课程中运用理实一体化教学模式,将学生置于一种动态、开放、主动、多元的学习环境中,有助于学生对仪器分析课程的理论知识和实际操作技能的掌握,激发学生的学习兴趣,挖掘学生的潜能,使他们全面发展。

二、建立理实一体化仪器分析课程教室

理论与实践一体化教学是当前高职院校课堂教学值得提倡的一种教学模式,教师在其中起到主导作用,将新的教学思想、教学理念和教学方法引入“一体化教学”模式,根据不同的课程、不同的学生对象以及不同的学习阶段,采用不同的教学方法。仪器分析课程涉及的知识有各种仪器的组成部件、类型、基本原理、相关分析流程、专门术语以及分析方法等。为了实现理实一体化教学,我们学院建立了仪器分析一体化教室,教师在讲授理论知识前,先组织学生参观具体的仪器实物,让学生大概了解仪器各个组成部件以及整个操作步骤、分析流程,对分析仪器有一个感性认识。

以“液相色谱法”这一教学单元为例。学生没有接触过液相色谱仪,对其构造及实验原理不了解,书本上的内容比较抽象,不利于学生对知识的掌握。通过对液相色谱仪的现场教学,教师介绍液相色谱仪的组成,如高压输液系统、六通阀进样器、色谱柱、检测器、数据显示系统等,进而引发学生思考:各个仪器部件的作用是什么?样品分析的整个流程是怎么样的?如何通过液相色谱仪对样品进行定性和定量分析?带着这些问题,学生就有了学习理论知识的积极性,教师接着就有针对性地介绍仪器各个部件的作用、实验原理、分析流程等。学生根据对液相色谱仪的感性认识,就可以把抽象的理论知识和实物联系起来,便于对理论知识的理解和掌握。同时在教学过程中,教师还可应用多种教学手段,结合一些示意图、操作流程图、操作动画等加深学生对知识的理解。

三、建立理实一体化教学的全真教学新平台

在仪器分析课程教学中可以借助计算机辅助教学(CAI)探索“做中学”教学模式。教师直接在仿真实验室里讲解理论教学中比较抽象的光路、仪器构造、检测原理等,通过人机对话进行仿真实验操作,促使学生加深理解,熟练掌握各种仪器构成、测试原理、操作规程等,从而实现绿色实验“做中学”教学模式。

例如,在气相仿真实验中,计算机中进样器的进样、点火等形象、生动的动画,可以极大地调动学生的学习积极性。同时,仿真实验可以使学生对整个操作流程进行模拟操作,对操作步骤、实验原理、数据处理等进行仿真实训,可以为后面的实际操作打下良好的基础。学生经过了仪器实物参观、课堂知识讲授、仿真演示实验后,既掌握了理论知识和实验原理,也了解了仪器操作的整个过程。学生通过实际操作,把理论知识放到实际操作中加以验证,不仅能提高学生的学习兴趣,而且也有利于学生对实际操作技能的掌握。

四、结合实际引入设计性实验

现行的仪器分析实验课程大多是验证性实验。验证性实验可以帮助学生认识仪器,初步掌握仪器的使用方法,巩固对分析方法原理的理解。但是,对于验证性实验,学生做的只是分析方法最后的验证。而对一个分析方法的掌握,最根本的应该是掌握分析方法的建立,即分析方法的设计部分,它是一个分析实验的核心。因此我们在仪器分析教学改革中,充分发挥学生的主体作用,结合日常生活中的实例和实际生产的运用,引入设计性实验,给学生一个分析目标,由学生自己查阅参考文献,自己设计实验方案。学校向学生开放实验室,让学生自己做实验准备,自行完成设计实验。通过“设计性实验”的开设,能够有效调动学生学习理论知识及动手实验的积极性,引导学生由知识学习向科学研究的初步转变,学生通过设计实验的训练,分析能力、创新能力及综合运用知识的能力得到较大的提高,学生普遍觉得受益匪浅。

总之,在仪器分析课程教学改革中采用理实一体化的教学模式,打破了传统的理论知识和实训操作技能分离的教学模式。教师充分发挥学生的主体作用,把教学的着力点放在引导学生“学和做”上,注重现场教学、讲练结合,运用案例分析教学模式,引进社会实践教学模式,实施任务驱动教学模式。探索培养学生“学中做”、“做中学”教学模式,强化学生能力的培养,有利于学生理解理论知识和掌握实际的实训操作技能。

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