仪器分析综合实验的设计与实践

2022-09-11

随着现代科学技术的发展,各种分析仪器应运而生,使得仪器分析的应用日趋普遍。目前,在科学研究、工农业生产、医学、药物、环境等部门以及在当今尖端技术如纳米材料、基因组学等领域所遇到的大部分表征与测量任务已由仪器分析承担。本科《仪器分析》课程内容繁杂,涉及数理及量子化学等内容,对学生结合运用基础化学等课程知识的能力要求高,学生在传统教学的学习中感到难度大、抽象。《仪器分析》又是一门实验科学,其教学内容和方式是否适合培养学生的实践能力和创新能力,是我们首先要考虑的一个重要问题,也是实验教学突破和创新的重点。为了培养学生的实验技能及分析问题、解决问题等综合实验素质,以社会对未来人才素质要求为依据,及时实行教学内容的调整更新,提高解决综合问题的思考能力和动手能力和创新能力,从而能全面提高学生的自身素质,以保证实验教学的质量。盐城工学院化学与生物工程学院在《仪器分析实验》课程教学中提倡设计性和开放性的综合性实验,要求理论课程教师与实验教学过程紧密结合,融合、重组和调整教学内容,学生掌握扎实的基本实验操作技能的同时,培养学生理解能力和判断能力。积极引导学生参与教师科研,在综合实验性设计和实践中大胆尝试,取得了不错的效果。

1 综合性实验教学的现实意义

实验教学作为高校培养学生实际操作能力的重要环节,实验教学应以国家的教育政策为导向,教学过程中的互动创新和教学手段的新颖有效,使得教学结构更加合理全面,从而打破传统课堂教学的时空概念,拓宽各学科教学的领域,激发学生的学习兴趣,促进学生掌握课程理论知识、熟悉实验操作技能。如何在教学中使学生增长才干,提高学生创新精神、实践能力,达到全面素质教育的目的是仍然是摆在我们面前的课题。

目前国内高校普遍存在的问题是:用于教学的仪器设备陈旧,仪器更新滞后。特别是仪器分析课程实验涉及到光化学分析、电化学分析和色谱分析等技术,实验设备昂贵、操作维护要求较高。在进行实验课的教学过程中我们深深认识到:要加强对学生动手能力的培养,不光要教会学生“会做”,更要重视学生实验科学思维能力的培养,即要通过实验使学生“会想”[1]。如何在现有条件下,最大限度地提高教学质量和效果,综合性实验教学的研究就显得非常重要。

综合性实验是指实验内容涉及本课程的综合知识或与本课程相关课程知识的实验,往往涵盖了几个章节或几门课程相关的基本概念、基本理论和基本技能,所以它培养的是学生对知识的综合运用能力。又由于学生可能根据自己的兴趣和专长,选择不同的知识点加以综合运用,所以符合因材施教、发展个性的教育教学培养目标。综合实验使学生综合运用所学知识独立地、创造性地完成自我学习、自我教育的实验。该类实验对培养学生的创新精神和科学素养意义重大,是实验教学改革的关键。

2 仪器分析课程综合性实验的设计

综合性实验项目的设计,以及教学过程的组织和实施是保证综合性实验效果的关键,综合性实验所涉及的知识点不确定,实验的题目和目的要求不确定,因而实验所用的仪器、设备及材料,实验的方法、步骤,以及实验所用时间都不确定,所以,在设计综合性实验时要充分了解专业培养计划和学生知识结构特点。同时突出它的自主设计性,可以是单一知识的运用,也可以是多知识点的综合运用,给出实验目的、要求和实验条件,由学生自行设计实验方案并加以实现。

现代科学仪器已成为许多发达国家未来发展的战略重点,人类基因组计划的提前完成也正是得益于先进分析仪器的应用,分析仪器中渗透着大量光、电、磁和计算机等交叉学科的基本理论与前沿性技术。因此,仪器分析是一门具有多学科交叉性、发展性和前沿性的科学,应该用发展的眼光看待仪器分析教学,做好教学改革。分析仪器在经历了电子化、计算机化、智能化和信息化等发展过程,近年来则朝着微型化、智能化和全能化方向飞速发展。可以说任何一种理论或技术的进步,都会对分析仪器产生不小的促动。同时,各行各业引人注目的前景和突破性成果都离不开强有力的分析测试手段,仪器分析已融入众多的前沿性的交叉学科信息,直接决定着社会生产和科技领域的成果。我们本着循序渐进、逐步完善的原则,对《仪器分析》课程综合性实验进行了设计。增加设计性和开放性的综合性实验,全面提高学生的动手能力,从而彻底改变原先存在的实验准备老师“包得太多”的现象。教会学生从事科学研究工作的方法、锻炼独立分析问题、解决问题的能力。

2.1 结合学科发展的特点和规律,依据理论教学

对现行的理论知识和实验内容及时修订和组合,编制了一整套既体现基础性,又具有先进性,既体现学科内涵,又能反映新技术、新方法、新设备的应用的完备的实验教学大纲。将实验教材作为实验教学改进的主要载体和保障,编写出了与应用型人才培养相适应的实验教材,满足既定人才培养的需要。在保证规定的验证性实验完成的基础上,满足那些有特长或学有余力的学生,激发他们的个性化和多样化的兴趣需求。

2.2 多媒体辅助实验教学

为了解决在仪器分析课程教学中学生对分析仪器了解较少,仪器原理抽象、结构复杂,且课堂教学与实验脱节的问题,本课程充分利用了现代计算机多媒体技术,使用CAI手段,通过对实验仿真模拟,达到了巩固基本理论知识,熟悉仪器结构及微观过程,掌握实验操作的目的。《仪器分析》课程是一门实践性很强的化学课程,以传统的教学手段难以将仪器的结构以及工作原理阐述清楚,一些空间问题如仪器分析中电极的内部结构、原子吸收分光光度计预混合型燃烧器的组成等较为抽象,学生难以理解。而采用现代化教学手段,因其兼具文字、图像和视频效果,具有清晰、美观、生动和信息量大的优势,可丰富信息的表达力,增强信息的表现力等,已逐渐成为主导教学的重要手段。我们采用软件制作成多媒体课件,将分析仪器结构图、各部件内部结构、检测原理等制成彩色图片插入其中。图片具有丰富的表达力,能将枯燥而不易理解的内容变成直观图形,规范了教学形式,提高了教学效果。如色谱进样器六通阀的工作过程、色谱分离分析过程等,采用形象的动画演示比单纯用语言描述,更易为学生理解和接受。引入多媒体课件,可通过改变实验参数来观察分析过程和分析结果。一些不能拆开供学生观看的精密仪器可用动画方式展现仪器内部结构和具体工作过程。一些因不具备仪器条件而无法开设或开设不足的实验,如核磁、质谱、荧光、发光、毛细管电泳等一些能代表仪器分析最新进展的实验,可在计算机上模拟实验过程。

2.3 教学互长

引用《分析化学》期刊最新发表的科研论文进行实验教学分析,使学生理解一项分析工作须经文献查询、实验方案的选择和确定、数据分析及结果讨论一系列环节,都要用到已学或未学的知识去解决,在教师的引导下通过分析前人的工作,学会发现问题和解决问题。这种科研讨论的方式,可诱导学生进行独立思考,鼓励学生大胆发言,提出自己的见解和看法,让课堂上学到的理论和枯燥的规则变得有序和清晰,同时加强了师生间交流,锻炼学生的科研思维能力,提高了实验教学质量。《仪器分析》理论课程和实验教师队伍整体科研能力较强,将科学研究与仪器分析教学结合,

作为一名语文教师,在教书育人的同时,也要引领孩子们走近艺术天地,使他们在感受祖国多姿多彩的文化的同时,得到艺术的熏陶和情感的升华,让孩子们的视野变得更开阔。

人教版七年级下语文教材第四单元选的都是文化艺术方面的文章.通过阅读,可以使学生从中看到作家对艺术的体验和感悟,及由此生发的对人生的思考和认识,可以提高孩子们的文化素养,陶冶情操。

我把这一单元的内容看做了一次契机,一次引领学生进入艺术天地的契机,一次感受祖国文化博大内涵的契机,一次提升学生境界的契机。

教学过程中,我充分利用多媒体手段,在视觉上和心理上,给学生以强烈的冲击,给他们以心灵的震撼。让学生在学习用生动语言描绘的同时,也得到艺术的享受。

《安塞腰鼓》课始,我放了一段陕北汉子在黄土高原上打腰鼓的表演。激荡的鼓声、忘情的打鼓人、飞扬的舞姿、铺天的尘土……滚滚而来,容不得你多想,有一种瞬间被淹没的感觉。那是真正的、原始的、自然的生命的流露。生命如雷霆万钧,如山崩地裂压顶而来,使一切都变得渺小,天地之间只有生命的能量呼啸不已……接着,我安排学生自由朗读课文,看作者是怎样把这样恢弘的场面生动的描绘出来的,我们又怎样才能用声音把这种气势表现出来。背景是铿锵的腰鼓声,学生朗读渐入佳境。这是一次审美的体验,学生获得了语言和艺术的双丰收。

《观舞记》课始,我让学生观看印度风情,印度舞服饰,印度的婆罗多舞表演。这样做可以引起学生学习课文的兴趣,可以帮助学生理解课文内容,可以得到语言和舞蹈的双重审美享受。课终,我播放了我国著名舞蹈家杨丽萍表演的《雀之灵》。那优美的意境,精美绝伦的舞姿,让学生再一次受到了心灵的震撼。下课的铃声响了,但是,孩子们却久久不肯离去。

《综合实践活动?戏曲大舞台》课堂上,首先,我让学生谈自己对戏曲的了解,会唱的也可以唱几句。学生的积极性一下子就被调动起来了。本节课有了一个良好的开端。接着,我播放了现代京剧《红灯记》、黄梅戏《女驸马》选段、越剧《天上掉下个林妹妹》、东北二人转《小拜年》,让学生在欣赏的同时,猜一猜是什么剧种,说一说剧情。由于京剧是我国的“国粹”,又被誉为东方“歌剧”,因此,对

引领孩子们走进艺术天地

杨凤华

(吉林省珲春市第三中学吉林珲春133300)

摘要:中国是一个文明古国,有着五千年灿烂的文化。民俗文化、戏曲天地等都是我们名族文化的瑰宝。那里,融合了先人的智慧,融进了多少人间的悲欢离合,更融进了人们对生活的感悟。看学习这样的文章,是一种精神上的享受。

关键词:引领孩子艺术天地

中图分类号:G441

文献标识码:A

文章编号:1673-9795(2008)11(b)-0047-01

于京剧的相关知识以小组抢答的形式让学生了解,特别是京剧脸谱,我特别做了强调。屏幕上出现了红色、黑色、白色、兰色的脸谱,学生不仅说出了分别代表什么,还说出了有代表的人物。接下来,我就让学生跟着视频学唱《唱脸谱》。学生个个兴趣盎然。反复跟唱后,我又打出了京剧绝活:变脸和喷火,学生非常感兴趣。用语言描述得也很生动。最后,我和学生一起学唱黄梅戏《天仙配》,京剧《玉堂春》,豫剧《花木兰》。生动的画面,优美的唱腔,早就激起了学生学唱的欲望。一节课就这样匆匆而过,学生依然意犹未尽。临出门时,嘴里还在哼唱。相信,这节课已经在孩子们的心中种下了热爱戏曲的种子。

上完了这个单元,我和孩子们的感受一样,觉得收获很多。更多的是来源于文化艺术方面的。如果通过这一阶段的学习,能把学生领进艺术的大门,能让学生真正感受到祖国灿烂的文化,我将会很欣慰。

通过把科研成果的内容进行组织,作为仪器分析实验教学的专题讨论和前沿讲座内容,拓宽学生学习课程的视野。教师通过丰富的教学内容能够夯实自己的基础,拓宽科研方向。学生通过课程的学习,能够提高科研兴趣,提高撰写论文的能力。

2.4 开设适应市场需要的、前沿研究领域的仪器分析实验

传统的仪器分析实验主要是建立在让学生理解原理、掌握基本操作的基础上设置的,根据本学科师资高职称、高学历和科研强的特点,开设学科前沿领域适应学科发展的实验教学,开发学生的自主科研、自我思考的能力。

3《仪器分析》课程综合性实验的实践

开展综合性、设计性实验,需要教师、学生、实验室及实验技术人员共同参与,相互配合。在《仪器分析》课程综合性实验实践过程中,为了调动这三方面的积极性和主动性,我们建立了科学完善的规章制度加以保证。

首先明确任课教师在开展综合性、设计性实验中的主导作用,把实验的开展与课程教学捆绑起来,作为课程教学任务的一部分,要求任课教师必须完成一定数量的实验指导任务。

明确实验技术人员的相应职责,确保实验室全方位、全时段开放;实验技术人员要保证实验仪器、设备的正常使用率和完好率,及时充分地提供必要实验消耗材料;实验技术人员还要负责实验仪器、设备的使用、操作指导,为综合性、设计性实验的开展提供物质和技术支持。

实验教学上注重对动手能力及科学、严谨、求实的工作作风的培养。学生动手能力的强弱将直接关系到未来职业的成败,现代教育观念是力求培养人的创造力。一次实验课从认识的角度看未提供新的见解,只是重复前人的工作,但对学生认识个体而言是一种探索,是独立的发现。除了考核实验结果外,注意检查学生原始记录、实验台面整洁、同伴协作关系,实验完成后现场清理等情况的好坏,如发现学生涂改数据,或将原始数据记于小纸条或其它不适当的地方或撕去报告纸等。强调原始数据真实完整的重要性,使学生端正接受实验失败结果的态度。学会失败中查找原因,使学生明白许多创新的灵感恰恰是从失败中产生的,丢弃或毁掉失败的记录就可能是毁掉一颗创新的萌芽,要培养学生严谨治学、诚实认真、高度负责和百折不挠的精神。使学生具备一个优秀科学工作者必备的素质,即维护实验环境整洁有条理学会与人友好合作等。

随着科技的发展和知识经济的到来,《仪器分析实验》课程的教学重点应该适时改变,将培养学生的创新素质作为教学改革的立足点。实验课程作为全面素质教育的重要途径应肩负起时代的责任,在传授学生实验的方法、实验技术的同时,提高在在实验结果中进行知识的抽取和创新;培养学生在意识上利用实验探索和解决问题的自觉性;启发学生的实验和科学研究兴趣使其真正的融入生产社会实际。综合性实验的设计和实践作为现代实验教学的核心内容体现了教学的时代意义。

摘要：实验教学作为高校培养学生观察问题、分析问题和解决问题能力的重要环节。在《仪器分析实验》课程教学中,通过开放实验室,增设综合性设计性实验,实验教学取得了较好的效果。改革激发了学生的学习兴趣,培养了学生的能力,提高了教学质量和水平。

关键词：实验教学,仪器分析,教学改革