時間：2022-10-16 00:02:03
序論：在您撰寫儀器分析論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
1.1課程定位
國內(nèi)高校對于公共選修課也比較重視，而且有越來越多的高校教師及專家對公共選修課的課程教學(xué)開展了探索改革及提出了較好的建議。一般高校的公共選修課偏文學(xué)藝術(shù)方面較多，理科課程因其專業(yè)特性，開設(shè)起來相對較難，將化學(xué)實驗引入公共選修課程的更少。實驗教學(xué)應(yīng)該與本校本地區(qū)特色結(jié)合起來，正好筆者所在的江漢大學(xué)測試中心正在進(jìn)行食品安全分析方面的研究，而且食品安全也是近幾年來人民大眾關(guān)注的熱點和重點，所以筆者選擇了食品安全分析作為課程的教學(xué)內(nèi)容，將專業(yè)知識與實際生活結(jié)合起來；公共選修課首先要做到“雅俗共賞”，“雅”可以理解為專業(yè)性，“俗”可以理解為將專業(yè)性的東西大眾化，能為大多數(shù)人所接收。食品安全分析實驗內(nèi)容一般是針對分析化學(xué)及食品專業(yè)的學(xué)生開設(shè)，而公選課是針對學(xué)校各個專業(yè)的學(xué)生，所以課程題目及內(nèi)容要相對“俗”一些，所以筆者確定了該課程的名稱為《好看不“好”吃—食品安全分析檢測》，好看是指現(xiàn)在眾多的食品商家為了追求外表及口味而超量添加各種各樣的色素及添加劑，這樣的結(jié)果只會給人體健康帶來很多不好的影響，所以叫做不“好”吃。課程的副標(biāo)題“食品安全分析檢測”引入專業(yè)層面的內(nèi)容，整個課程題目就是“雅俗共賞”的體現(xiàn)，希望學(xué)生在選課的時候能夠先被課程名稱所吸引，保證選課成功。
1.2課程內(nèi)容設(shè)置
同課程名稱一樣，課程設(shè)置也要體現(xiàn)“雅俗共賞”的特點，根據(jù)江漢大學(xué)對公共選修課課的學(xué)時要求安排課程內(nèi)容。一共24個學(xué)時，課程分為六章，每章4個學(xué)時分為兩個小節(jié)，每個小節(jié)2個學(xué)時，每次課兩個學(xué)時，共上12次課。每一章固定由一個老師負(fù)責(zé)講授，一共有六個老師參與到本課程中。每一章講述一類食品安全問題，第一節(jié)課介紹該類食品中存在的安全隱患，怎樣去挑選相對安全的食品，以及國家和地方政府在此類食品安全中所做的工作及一些法律規(guī)定。第二節(jié)通過一個典型的簡單的食品分析實驗，讓學(xué)生了解常用的食品安全分析方面的儀器設(shè)備，以及這些儀器設(shè)備的構(gòu)造原理，擴(kuò)大知識面和專業(yè)視野。每一章的實驗所用的分析儀器都是不一樣的，這些儀器都是食品安全分析工作中經(jīng)常用到的設(shè)備，包括原子吸收光譜儀，離子色譜儀，液相色譜儀，氣相色譜儀，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀和紫外可見分光光度計等。
2新穎的授課形式和靈活的考核方式
傳統(tǒng)的公共選修課的授課形式是大班大教室教師講臺授課，本來公共選修課就是學(xué)生自由選擇的，與本專業(yè)聯(lián)系不大的。很多學(xué)生是抱著“混學(xué)分”的態(tài)度來上選修課，如果教師還是墨守陳規(guī)，照本選課，只做簡單的理論闡述，這樣只會使原本就被大多數(shù)人認(rèn)為“非主流”的選修課更加邊緣化。所以，授課形式也應(yīng)該是教學(xué)改革的一部分，新穎靈活的教學(xué)方式會給好的教學(xué)內(nèi)容錦上添花，多元化的考評方式可以加強(qiáng)教學(xué)效果，鞏固學(xué)生前期所學(xué)的知識。
2.1實驗室授課
選修課是學(xué)校整個課程體系的一個重要組成部分，同時又具有相對的獨立性，從課程設(shè)置到教學(xué)內(nèi)容和方法均可以不受原課程體系的約束，這樣，我們就有相當(dāng)大的靈活性和選擇進(jìn)行教學(xué)改革探索。首先，授課地點選在江漢大學(xué)分析測試中心的儀器分析實驗室，而不是傳統(tǒng)的教室。上課形式采用講座問答和小實驗的形式進(jìn)行，與傳統(tǒng)的公選課相較教學(xué)形式和內(nèi)容有很大的改變。
2.2多種選擇的考核方式
本課程主要是對學(xué)生在食品安全及分析測試技術(shù)方面進(jìn)行科普性教育，要求學(xué)生對課程內(nèi)容掌握的程度為了解，知道，不宜采用普通的試卷考試的考評方式，因此采用學(xué)生寫報告和小論文的方式來考核。內(nèi)容有三種可以選擇：(1)某類食品中存在的安全隱患及對策；(2)某種分析儀器的原理結(jié)構(gòu)和應(yīng)用；(3)本課程的學(xué)習(xí)感受。這樣的考核方式可以調(diào)動學(xué)生的興趣和主觀能動性以及獨立思考問題的能力。最后可以開一個報告會，抽十幾個同學(xué)把自己的報告或者小論成PPT,和大家一起交流心得體會。
3選課情況
本課程在2013年10月初向教務(wù)處申請，通過學(xué)習(xí)學(xué)術(shù)委員會的評定，同意開設(shè)，參加11月份在學(xué)校網(wǎng)絡(luò)上的選課程序。11月26號選課結(jié)果出來，一共有99人選了本課程(選課人數(shù)低于40人的課程不得開設(shè))。因本課程是在實驗室開設(shè)，所以對選課人數(shù)做了限制，限制為50人，通過選課的時間順序確定前50名同學(xué)。這50名同學(xué)中，只有18個同學(xué)是理工專業(yè)的，其中只有4個同學(xué)是化學(xué)專業(yè)的學(xué)生，其他的都是文科甚至還有音樂和體育專業(yè)的學(xué)生。這樣看來，文科的學(xué)生對于理科內(nèi)容還是充滿了好奇和求知欲望。這樣也給我們這個課程的上課團(tuán)隊帶來了壓力，以前針對本專業(yè)的學(xué)生上課要講透講深，現(xiàn)在面對大多數(shù)的文科學(xué)生，怎樣把課程講的淺顯易懂，生動有趣是我們接下來要仔細(xì)研究應(yīng)對的目標(biāo)。
4結(jié)語
本課程是基于江漢大學(xué)分析測試中心的分析儀器以及所從事的食品分析方面的研究所設(shè)計的。表面上看是比較專業(yè)的儀器分析實驗教學(xué)，但是從選課情況來看，卻收到了文科學(xué)生的普遍歡迎和喜愛，說明文科學(xué)生對理科專業(yè)知識也是比較感興趣的。對于推進(jìn)文理滲透、文理結(jié)合，培養(yǎng)復(fù)合型人才的培養(yǎng)目標(biāo)提供了一個新穎的范本和參考。
5致謝
儀器分析課程涉及的儀器設(shè)備較多，每種分析方法的原理各不相同，所使用的儀器也不同。每次在講授新方法之前，讓學(xué)生先進(jìn)入實驗室，實地觀察一下相關(guān)的儀器設(shè)備，比如在講液相色譜前，讓學(xué)生先分組參觀液相色譜儀，并讓學(xué)生大概了解什么是輸液泵、進(jìn)樣器、色譜柱、檢測器等，可以用學(xué)生手機(jī)把主要部件拍下來。在增強(qiáng)對儀器感性認(rèn)識的同時，引發(fā)學(xué)生的思考：這個儀器能做什么？各個儀器部件又分別有什么作用？在接下來的理論課上，再有針對性地介紹儀器各個部件的作用、分析原理、分析流程等。學(xué)生根據(jù)對液相色譜儀的感性認(rèn)識，再結(jié)合自己所拍攝的儀器照片，以及事先查閱、了解的知識和存在的疑問在聽課過程中把抽象的理論知識和實物聯(lián)系起來，以更好地理解和掌握有關(guān)知識點。
（二）以關(guān)鍵詞開始每堂課
在每次課前，先通過電子郵件將本次課的關(guān)鍵詞發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生自己翻閱教材或參考書來對關(guān)鍵詞進(jìn)行解釋，上課時以提問的方式進(jìn)行檢查。這種方式使學(xué)生可以對本次課的內(nèi)容先有大致的了解，同時也促進(jìn)了學(xué)生的課前預(yù)習(xí)活動。這些關(guān)鍵詞要能核心地體現(xiàn)本次課所要表達(dá)的主要內(nèi)容。比如在色譜分析法概論這一部分，給出的關(guān)鍵詞是：色譜柱、固定相、流動相、分配系數(shù)、色譜峰、保留值、峰面積（峰高）。在講課過程中用通俗易懂的語言把這些關(guān)鍵詞解釋清楚并聯(lián)系起來。比如對色譜柱的形象解釋就是“步行街”，固定相就是“街兩側(cè)的店鋪”，保留值則為“購物時間”等等。從我們的日常生活出發(fā)，通過對這些關(guān)鍵詞的解釋，使學(xué)生明白色譜分析的目的是“讓一群從步行街一端進(jìn)去購物的人，最后單獨地、有序地從步行街另一端出來”，進(jìn)而基本掌握分離是如何實現(xiàn)的（即分離原理），混合物分離后呈現(xiàn)什么樣的圖形表現(xiàn)形式，如何根據(jù)所得結(jié)果進(jìn)行定性和定量分析等等。通過形象的比喻，增強(qiáng)課堂的趣味性，從而激發(fā)學(xué)生的求知欲。在每次課程結(jié)束之前，再讓學(xué)生把這些關(guān)鍵詞串講一遍，這樣既能鞏固本堂課所學(xué)內(nèi)容，又能檢查聽課效果，及時發(fā)現(xiàn)問題。
（三）教會學(xué)生查閱文獻(xiàn)
和教材相比，學(xué)術(shù)期刊上的文章顯然要與時俱進(jìn)得多，而且內(nèi)容也更為凝練。但本科生大多沒有科研經(jīng)歷，主動查閱文獻(xiàn)的并不多。每次講完一種分析方法，筆者都會安排一些時間和學(xué)生一起學(xué)習(xí)1~2篇該方法的文獻(xiàn)，文獻(xiàn)一般為權(quán)威期刊并且是最新發(fā)表的。在學(xué)習(xí)文獻(xiàn)時留給學(xué)生幾個問題，讓他們帶著問題去看。比如在學(xué)習(xí)文獻(xiàn)［3］時，留的問題是：（1）該方法的色譜分析條件是什么？（2）為什么要采用程序升溫？（3）采用的是什么定量方法？（4）什么是加標(biāo)回收試驗？其作用是什么？通過文獻(xiàn)學(xué)習(xí)，一方面可以加深學(xué)生對課堂上所講知識點的理解，另一方面，可以開闊學(xué)生的眼界，提高他們運用理論知識解決實際問題的能力，讓學(xué)生真切感受到該課程的重要作用，從而進(jìn)一步增強(qiáng)他們學(xué)好這門課的信心和決心。
（四）重視實驗報告的撰寫
實驗教學(xué)是理論課的重要補(bǔ)充，而實驗結(jié)束后的實驗報告則是實驗教學(xué)過程的一個重要環(huán)節(jié)。以往的實驗課學(xué)生只考慮實驗操作成功與否，是否獲得理想的實驗結(jié)果，實驗報告書寫流于形式，相互抄襲現(xiàn)象普遍存在。如何提高學(xué)生對實驗課的興趣，使他們主動投入到對實驗方法、步驟和結(jié)果的設(shè)計與分析中，增強(qiáng)學(xué)生科研意識、培養(yǎng)科研思維，是多數(shù)教師面臨的問題。國家教育部《關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》文件中提出要“創(chuàng)造條件使學(xué)生較早地參與科學(xué)研究和創(chuàng)新活動”。因此，筆者從學(xué)生書寫實驗報告入手，按科研論文寫作格式要求，注重培養(yǎng)、提高學(xué)生的科技論文寫作水平。以“可見分光光度法測定樣品中的總鐵—分析測試條件的選擇”為例，實驗需要對工作波長、顯色劑用量、顯色時間以及溶液酸度進(jìn)行優(yōu)化選擇，并要求每個實驗小組成員任選一項進(jìn)行實驗，然后只針對自己所做部分項目來寫實驗報告。實驗報告要求涵蓋：為什么要對工作波長/顯色劑用量/顯色時間/溶液酸度進(jìn)行優(yōu)化？實驗過程中遇到哪些問題以及如何解決？通過該實驗有哪些收獲？還有哪些方法可進(jìn)行總鐵的測定？由于實驗講義里只有簡單的目的、原理介紹，所以學(xué)生要想回答這些問題，必須查閱相關(guān)資料、認(rèn)真實驗、思考和總結(jié)。另外，對實驗所涉及儀器的品牌型號、主要試劑的廠家級別也要一一注明。實驗結(jié)果里出現(xiàn)的圖表也要完全按照科研論文的規(guī)范格式來處理。在報告評價標(biāo)準(zhǔn)方面，把是否符合科研論文寫作基本要求納入評價中，比如寫作格式的規(guī)范性，敘述的邏輯性、嚴(yán)謹(jǐn)性，表達(dá)的客觀性等均納入評價體系。
（五）按儀器分組實訓(xùn)
實驗課受學(xué)時所限，大多為驗證性實驗，學(xué)生只需按既定步驟操作即可，難有主動性和趣味性。針對這種情況，筆者利用現(xiàn)有條件，根據(jù)學(xué)生對儀器的不同興趣分組，如氣相色譜組、雙光束紫外可見分光光度計組、液相色譜組等，利用空余時間進(jìn)行分組實訓(xùn)。這種實訓(xùn)自由度較大，以學(xué)生自愿參與為原則。教師先給每個實驗組一個較寬泛的題目，然后由組內(nèi)學(xué)生分頭查閱文獻(xiàn)資料，寫出1~3個實驗項目，教師根據(jù)現(xiàn)有條件和可操作性對項目的內(nèi)容、方法等進(jìn)行選擇和修改，然后讓學(xué)生進(jìn)入實驗室利用各種儀器開展自己的實驗項目。多數(shù)儀器由于實驗課已經(jīng)接觸過，所以學(xué)生參考儀器使用說明就可使用。對于大型精密儀器，比如色譜儀等，由于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價格也相對昂貴，在學(xué)生使用時還應(yīng)有相關(guān)教師在場指導(dǎo)。實訓(xùn)項目綜合性較強(qiáng)，由于是在課余時間進(jìn)行，因此從樣品的前處理到最后的實驗數(shù)據(jù)分析以及研究論文的撰寫，1個項目大概需要2～3周甚至更長的時間來完成。但是，和固定的實驗課相比，學(xué)生普遍感覺實訓(xùn)收獲大、體會多、印象深。一個實訓(xùn)項目的完成，不僅可以學(xué)會相應(yīng)儀器的使用和簡單故障的處理，更可以收獲獨立思考、分析問題和解決問題的能力。
（六）適當(dāng)安排討論課
1．1課程設(shè)計理念
“儀器分析實驗”是應(yīng)用化學(xué)專業(yè)必修的基礎(chǔ)課程之一，它是分析化學(xué)不可分割的重要組成部分。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生比較系統(tǒng)地掌握儀器分析的基本理論和操作，能根據(jù)不同儀器的性能、不同分析對象選擇合適的分析方法。能夠運用分析技術(shù)解決生產(chǎn)和科研的實際問題，并初步具備從事儀器分析方面研究工作的方法與能力。為此，我們的設(shè)計理念是“夯實基礎(chǔ)，綜合訓(xùn)練，創(chuàng)新提高，實踐應(yīng)用”?！昂粚嵒A(chǔ)”要求所有學(xué)生都要完成基礎(chǔ)性實驗，加深理解儀器分析的基本原理，掌握大型儀器的使用方法;“綜合訓(xùn)練”是指每個學(xué)生必須完成部分綜合性實驗，能夠綜合運用所學(xué)的知識和各種儀器分析測定實際樣品，掌握常用的樣品前處理方法;“創(chuàng)新提高”是指學(xué)生自主選擇1－2個創(chuàng)新性實驗，課下完成，針對生產(chǎn)生活實際中的某個問題，查閱文獻(xiàn)，設(shè)計實驗方案，優(yōu)化實驗條件，得到產(chǎn)品，進(jìn)行表征或測定，并評價其使用效果，無論成功與否，都要給出合理的解釋。通過這樣的訓(xùn)練，可以培養(yǎng)學(xué)生的問題意識和創(chuàng)新能力，為下一步畢業(yè)論文和今后的研究生學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)?！皩嵺`應(yīng)用”是指學(xué)生通過見習(xí)實習(xí)，加深理解課堂上所學(xué)的知識;更重要的是利用學(xué)到的基本理論和分析方法去解決生產(chǎn)生活中遇到的實際問題，增強(qiáng)綜合應(yīng)用能力。
1．2課時安排
在2011版應(yīng)用化學(xué)專業(yè)培養(yǎng)方案中，儀器分析實驗在第5學(xué)期與儀器分析課同時開設(shè)，安排在無機(jī)化學(xué)及實驗、有機(jī)化學(xué)及實驗、分析化學(xué)及實驗等基礎(chǔ)課程之后，48學(xué)時，開設(shè)12個實驗項目，教學(xué)大綱提供了26個項目，其他實驗項目作為開放實驗，供有興趣的學(xué)生課下完成。
1．3課程體系
近年來，我們緊緊圍繞應(yīng)用型人才和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)，按照儀器分析實驗的要求，課程組以教育部精品課程建設(shè)宗旨為指導(dǎo)，以學(xué)生實驗?zāi)芰蛣?chuàng)新能力培養(yǎng)為切入點，對儀器分析實驗課程目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了一系列改革，形成了相對獨立的由基礎(chǔ)性、綜合性與創(chuàng)新性實驗以及實踐實訓(xùn)構(gòu)成的課程新體系，體現(xiàn)了從易到難、從簡單到綜合、從基本技能訓(xùn)練到創(chuàng)新能力養(yǎng)成的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律。
(1)基礎(chǔ)性實驗
共有8個基礎(chǔ)性實驗，其中6個為必做實驗。該類實驗針對基本的分析方法，選擇常用的儀器，開設(shè)較為簡單的實驗，目的是讓學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握大型儀器的使用方法和基本操作，了解儀器的基本結(jié)構(gòu)，學(xué)會記錄和分析處理數(shù)據(jù)，為養(yǎng)成良好的科學(xué)素養(yǎng)打下基礎(chǔ)。通過第一層次的實驗，強(qiáng)化了學(xué)生的動手能力和操作技能，并為后續(xù)實驗奠定了基礎(chǔ)。
(2)綜合性實驗
2個綜合性實驗為學(xué)生必做實驗，其余10個為選做實驗。綜合性實驗包括樣品前處理和分析測定兩部分。目的是讓學(xué)生進(jìn)一步熟悉原有儀器的使用，學(xué)習(xí)新型儀器的操作，如氣質(zhì)聯(lián)用儀、液質(zhì)聯(lián)用儀、X－射線衍射儀等，掌握常用的樣品前處理方法，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識解決問題的能力。
(3)創(chuàng)新性實驗
該類實驗難度較大，教師精選生產(chǎn)生活實際中的問題，只給出實驗要求。學(xué)生必須進(jìn)行社會調(diào)查、查閱文獻(xiàn)、設(shè)計方案、獨立完成實驗、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論。這類實驗以開放性實驗開出，與大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目、教師科研課題相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和科研意識。
(4)實踐實訓(xùn)
為了實現(xiàn)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，課程組非常重視學(xué)生的實踐實訓(xùn)工作，積極開展第二課堂。結(jié)合環(huán)保主題開展臨沂市水質(zhì)調(diào)研、土壤中重金屬污染情況的調(diào)查，對水質(zhì)的各種指標(biāo)和土壤中重金屬離子的含量進(jìn)行測定。學(xué)生查閱文獻(xiàn)設(shè)計方案，不同小組可以選用不同的儀器進(jìn)行測定，進(jìn)一步熟悉氣相色譜儀、液相色譜儀、ICP－OES光譜儀、原子吸收光度計和原子熒光光度計的使用，掌握樣品的前處理方法。比較不同小組的測定結(jié)果，并與國家標(biāo)準(zhǔn)對照，確定水或土壤是否被污染。2011年，我們組織的臨沂大學(xué)沂河水質(zhì)調(diào)研團(tuán)獲山東省暑期“三下鄉(xiāng)”社會實踐優(yōu)秀服務(wù)隊。充分利用現(xiàn)有的實習(xí)學(xué)生進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)或?qū)嵙?xí)，在實踐中開闊視野，學(xué)習(xí)了解先進(jìn)的分析儀器。學(xué)生在學(xué)習(xí)儀器分析之前，接觸到的分析儀器都是玻璃儀器，復(fù)雜一點的就是紫外－可見分光光度計，所以對于大型儀器非常陌生。開始新課前，我們組織學(xué)生分組到儀器分析實驗室和分析測試中心，見識將要用到的大型儀器，對于學(xué)校沒有的較先進(jìn)的儀器，就帶學(xué)生去實習(xí)單位參觀，了解分析化學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域，大型儀器在現(xiàn)代分析中的重要地位，明確儀器分析要解決的問題，讓學(xué)生帶著實際問題學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的目的性和針對性，提高學(xué)習(xí)效果。教學(xué)結(jié)束時，部分有興趣的學(xué)生，可以再去實習(xí)基地見習(xí)或?qū)嵙?xí)1～2周，用學(xué)到的知識去解決問題，對實際樣品進(jìn)行處理和測定，深刻體會學(xué)有所用、學(xué)有所成的道理。大四下學(xué)期，所有的學(xué)生都要去基地實習(xí)2－3個月，實習(xí)期間，學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)的訓(xùn)練，從設(shè)計方案，到優(yōu)化條件，最終建立一種靈敏度較高、選擇性較好的分析方法，或者對已有的方法進(jìn)行改進(jìn)，在校內(nèi)教師和基地老師的指導(dǎo)下完成畢業(yè)論文。
2儀器分析實驗課程內(nèi)容
為了適應(yīng)不斷發(fā)展變化的社會需求和人才培養(yǎng)需要，我們積極吸收行業(yè)企業(yè)參與課程內(nèi)容和課程體系改革，臨沂市環(huán)境監(jiān)測站、臨沂市出入境檢驗檢疫局、臨沂市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所、臨沂市藥品檢驗所等監(jiān)測部門、山東金正大生態(tài)工程股份有限公司、魯南制藥集團(tuán)股份有限公司、天津藥明康德新藥開發(fā)有限公司、山東濰坊潤豐化工有限公司等企業(yè)對儀器分析實驗項目的設(shè)置提出了修改建議。我們主要從以下幾方面對實驗內(nèi)容進(jìn)行了修訂。
2．1從生產(chǎn)生活實際出發(fā)選擇實驗內(nèi)容
儀器分析實驗教學(xué)的內(nèi)容要貼近生活、生產(chǎn)實際，強(qiáng)調(diào)知識的應(yīng)用和內(nèi)容的開放性，這樣才能激發(fā)學(xué)生的好奇心，從而引起對實驗的興趣。討論問題不能一味地從理論知識開始，應(yīng)注重從與知識相關(guān)的應(yīng)用和技術(shù)以及社會的角度進(jìn)行思考，從項目(主題)及應(yīng)用性的問題出發(fā)，根據(jù)需要合理選擇實驗內(nèi)容。例如:在原子吸收分光光度法中就可以選擇頭發(fā)中微量元素含量的測定，雙波長紫外分光光度法測定復(fù)方磺胺甲噁唑片中磺胺甲噁唑含量，循環(huán)伏安法可以選擇各種飲料中葡萄糖含量的測定，既保證了實用性，又增加了前處理的內(nèi)容。對于社會上出現(xiàn)的一些熱點問題將其有選擇性地融入儀器分析實驗教學(xué)中，如假藥的檢測、蘇丹紅及三聚氰胺的分析等此類探索研究性實驗，作為開放性實驗，對一些有濃厚興趣且基礎(chǔ)較好的學(xué)生單獨開放。學(xué)生通過實驗可以體會到儀器分析實驗在社會生產(chǎn)和生活中的巨大作用，以及給社會生活帶來的便利，并且認(rèn)識到，如果不合理地利用科學(xué)技術(shù)，它會給人類帶來危害，甚至是災(zāi)難，讓學(xué)生關(guān)注與科學(xué)有關(guān)的社會問題，增強(qiáng)社會責(zé)任感。
2．2刪除陳舊的內(nèi)容，增加新技術(shù)新方法
傳統(tǒng)的儀器分析實驗內(nèi)容多是一些驗證性和低層次的常規(guī)實驗，與現(xiàn)代實驗方法技術(shù)和現(xiàn)實應(yīng)用等相差較遠(yuǎn)，無法調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)實驗課的興趣和積極性。在實驗課的教學(xué)過程中，必須結(jié)合科學(xué)發(fā)展前沿介紹本學(xué)科的新理論、新方法，以及本學(xué)科與其他相關(guān)學(xué)科的關(guān)系。以基礎(chǔ)理論為主線，以典型的實驗為重點，以實際操作為核心，在集中講授研究成熟、應(yīng)用性廣泛的儀器方法的同時，要讓學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)，掌握現(xiàn)代儀器理論的最新動態(tài)，了解本學(xué)科涌現(xiàn)的新知識、新技術(shù)、新方法，使學(xué)生受到現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的熏陶?；谶@一想法，我們增加了有關(guān)新儀器、新方法、新技術(shù)的實驗，如“吹掃捕集－氣相色譜/質(zhì)譜法測定水中苯系物的組成”、“松果菊中組分的LC/MS分析”、“流動注射化學(xué)發(fā)光法檢測DNA”、“基于納米金比色分析法測定中藥材中的汞離子”等。
2．3提高綜合性實驗和創(chuàng)新性實驗的比例
不少學(xué)生希望老師把更多的思維空間留給他們，讓他們有獨立思考的機(jī)會。為此我們嘗試把學(xué)生的一些基礎(chǔ)實驗設(shè)計成研究型實驗，把科學(xué)前沿領(lǐng)域的知識引入學(xué)生實驗中來，增加創(chuàng)新性實驗，旨在調(diào)動學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。例如“HPLC法測定中藥材提取物和克林霉素磷酸酯注射液中抑菌劑含量”、“葉綠素的提取分離及葉綠素金屬絡(luò)合物的合成與鑒定”、“固相萃取－HPLC檢測土壤中的三嗪類除草劑”等。通過實驗，學(xué)生很好的掌握了樣本的提取與預(yù)處理，以及氣相色譜、液相色譜、紫外－可見分光光度計、原子吸收分光光度計等儀器的使用和注意事項，初步具備了實驗方案制定的能力，并對現(xiàn)代儀器的原理、結(jié)構(gòu)和操作有了更深一步的了解。
2．4及時將教師的科研成果轉(zhuǎn)化為實驗內(nèi)容
課程組教師堅持以教學(xué)為中心，教學(xué)與科研相互促進(jìn)，積極開展科研工作，形成了幾個較為穩(wěn)定的研究方向:生命化學(xué)分析、納米改性與傳感、環(huán)境分析、天然產(chǎn)物分離與分析。課程組充分利用科研優(yōu)勢推動教學(xué)改革和實驗內(nèi)容的更新，部分教師的研究成果已經(jīng)成為儀器分析實驗的重要組成部分。例如，“流動注射化學(xué)發(fā)光法檢測DNA”來源于生命化學(xué)分析研究方向，“毛細(xì)管電泳法測定阿司匹林中水楊酸的含量”、“松果菊中組分的LC/MS分析”等實驗項目來源于天然產(chǎn)物分離與分析方向，“基于納米金比色分析法測定水中的汞離子”、“稀土摻雜TiO2光催化劑制備及光催化活性的研究”來源于納米改性與傳感方向，“土壤中砷的形態(tài)分析”，“金屬離子印跡聚合物的制備及水中鎘離子的測定”等實驗項目來源于環(huán)境分析化學(xué)方向。這些實驗項目的實施，既完善了實驗教學(xué)體系，又充實了實驗內(nèi)容，有助于學(xué)生了解科學(xué)研究的過程，激發(fā)參與教師科研課題的熱情。
3結(jié)語
我們根據(jù)實驗室儀器設(shè)備實際情況，組織儀器分析理論課程教師、實驗課程教師及實驗教學(xué)輔助人員共同編寫了實驗講義作為主要教材，包括了一些現(xiàn)實意義大、實踐性和可操作性強(qiáng)的實驗內(nèi)容，共計16個實驗項目，其中11個為基礎(chǔ)性實驗，5個為綜合性實驗。這些實驗內(nèi)容突出了儀器分析化學(xué)基本理論的實用性與綜合性。在教材內(nèi)容的編排上，在每個實驗內(nèi)容后附上了各實驗所應(yīng)用到的分析儀器的操作規(guī)程，以便于學(xué)生能夠熟練操作實驗儀器。通過多年的教學(xué)實踐與不斷完善，該教材的使用獲得了學(xué)生們的認(rèn)可，取得了良好的教學(xué)效果，基本達(dá)到了全面提高學(xué)生實驗技能和培養(yǎng)創(chuàng)新能力的目的。隨著新內(nèi)容、新方法、新儀器的引入，還需要對教材不斷加以補(bǔ)充更新，以更好地提高實驗教學(xué)效果。
2確立實驗教師實驗預(yù)試、學(xué)生實驗預(yù)習(xí)制度
實驗教學(xué)小組確立了實驗預(yù)試制度。每次實驗前，實驗指導(dǎo)教師集體預(yù)做一次實驗，大家根據(jù)預(yù)試實驗的結(jié)果和現(xiàn)象，總結(jié)實驗，討論、研究實驗過程中出現(xiàn)各種異常的可能與原因，明確實驗?zāi)康?、要求和有關(guān)注意事項，充分把握哪些實驗步驟是決定實驗成敗的關(guān)鍵，切實掌握各項操作的規(guī)范與要領(lǐng)。通過預(yù)實驗還可以檢查實驗儀器的運行和配備情況，檢查試劑配置是否得當(dāng)，從而保證了后續(xù)實驗課程的順利進(jìn)行。為提高實驗效果，讓學(xué)生在實驗前做好預(yù)習(xí)并寫好預(yù)習(xí)報告是必不可少的環(huán)節(jié)。作為儀器分析實驗更要強(qiáng)調(diào)做好實驗前預(yù)習(xí)。一方面大多儀器設(shè)備價格較昂貴，操作程序和界面相對復(fù)雜，學(xué)生存在畏懼心理;另一方面實驗的目的就是理論與實踐相結(jié)合，通過實踐加深對理論的認(rèn)識和理解。只有做好實驗預(yù)習(xí)，才能避免實驗過程“照葫蘆畫瓢”的現(xiàn)象發(fā)生。要求學(xué)生通過書寫預(yù)習(xí)報告簡單了解實驗?zāi)康?、?nèi)容、基本原理、儀器結(jié)構(gòu)原理、實驗注意事項等，做到心中有數(shù)，有一定印象。實驗基本原理及儀器的組成部分及主要功能一定要重點預(yù)習(xí)，因為這是儀器設(shè)計原理或儀器框架結(jié)構(gòu)的依據(jù)。見到儀器設(shè)備后，再與理論知識相對應(yīng)，學(xué)習(xí)效率會大大提升。為保證學(xué)生實驗預(yù)習(xí)的效果，課前將對預(yù)習(xí)報告進(jìn)行檢查，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶釂?，檢查的情況將作為實驗成績考核的其中一項。
3精心設(shè)計實驗教學(xué)過程，加強(qiáng)各環(huán)節(jié)實驗指導(dǎo)
實驗課教師在學(xué)生實驗前的講解是必不可少的，但不可能像理論課一樣詳細(xì)講解，關(guān)鍵是怎么講，重點講哪些，才能提高教學(xué)效果，引起學(xué)生的興趣、積極性。課堂上教師講述各種分析方法原理和儀器結(jié)構(gòu)部件時，難免抽象乏味，難于理解。當(dāng)學(xué)生有了一定的理論基礎(chǔ)后，在實驗室面對儀器再進(jìn)行講解，這個問題會迎刃而解。實驗課教學(xué)內(nèi)容的講述過程可分為四步進(jìn)行。第一步是先要簡明扼要地講清方法原理;第二步結(jié)合儀器講解儀器結(jié)構(gòu)組成和各部分的主要功能，講解時盡量能讓學(xué)生直觀的看到儀器的結(jié)構(gòu)組成。由于現(xiàn)代儀器自動化、集成化程度較高，很多部分難以直觀的觀察到，這種情況下可以充分利用實驗室淘汰閑置的舊儀器設(shè)備，將儀器設(shè)備分解、拆開，作為輔助教學(xué)工具進(jìn)行使用;第三步是結(jié)合實驗內(nèi)容講解具體的實踐操作和儀器操作步驟，指導(dǎo)教師應(yīng)親自動手操作儀器設(shè)備，演示儀器的功能、操作方法;第四步是強(qiáng)調(diào)實驗的注意事項尤其是安全問題。如做原子吸收分光光度法實驗時開、關(guān)乙炔燃?xì)夂涂諝庵細(xì)庀群箜樞騿栴};在做ICP實驗中樣品消解時，微波消解儀的使用注意事項;氣相色譜中，載氣要先開后關(guān)等。給同學(xué)們講清楚可能造成的影響、危險以及對儀器的損害等不良后果，提醒學(xué)生們在操作中更加細(xì)心。在學(xué)生實驗時，仍會有部分學(xué)生“迷迷糊糊”，少數(shù)學(xué)生不夠積極主動去操作，也會有少數(shù)學(xué)生存在膽怯心理，擔(dān)心安全或怕把貴重的儀器弄壞，導(dǎo)致實驗時畏手畏腳等現(xiàn)象，因此一定要嚴(yán)格要求，不訓(xùn)斥多鼓勵，加強(qiáng)指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正。在實驗過程中指導(dǎo)教師既可以主動提問和啟發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生思考，也可以通過師生討論等形式把相關(guān)的基礎(chǔ)知識、生產(chǎn)和生活中的一些應(yīng)用實例結(jié)合進(jìn)來講，活躍實驗氣氛，這樣既可加深學(xué)生對實驗原理的理解，擴(kuò)展知識面，還可以提高實驗興趣。指導(dǎo)教師在注意學(xué)生儀器操作的同時，也應(yīng)注意觀察試劑配制和樣品處理等基本操作。在儀器分析實驗時，學(xué)生往往對基本操作重視不夠，如移液管的使用、標(biāo)準(zhǔn)系列溶液配制、樣品處理等。發(fā)現(xiàn)操作不規(guī)范，要及時糾正，讓學(xué)生養(yǎng)成規(guī)范地進(jìn)行基本操作的良好習(xí)慣。要讓學(xué)生清楚這些基本操作對實驗結(jié)果的好壞程度與儀器操作同等重要。另外，指導(dǎo)學(xué)生利用計算機(jī)軟件處理數(shù)據(jù)、繪圖也是儀器分析實驗教學(xué)的一項任務(wù)。我們讓學(xué)生將所得到的實驗數(shù)據(jù)輸入到計算機(jī)內(nèi)，指導(dǎo)學(xué)生利用excel或者ori-gin軟件現(xiàn)場進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、作圖，讓學(xué)生逐步學(xué)會利用計算機(jī)軟件處理實驗數(shù)據(jù)，培養(yǎng)其計算機(jī)應(yīng)用能力，同時對其實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、評價，對數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的異常，分析其產(chǎn)生的原因?，F(xiàn)場處理數(shù)據(jù)所得結(jié)果作為評價實驗成績的一項重要參考。
4儀器設(shè)備實行開放式管理，培養(yǎng)學(xué)生實踐動手能力
開放實驗室可彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)培養(yǎng)模式的不足，有利于提高實驗教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的實驗動手能力，有利于提高實驗室設(shè)備和資源的利用率［4］。為提高資源的使用效益，使學(xué)生的實踐動手能力得到進(jìn)一步的鍛煉，儀器分析實驗室的儀器設(shè)備實行開放式管理。學(xué)生在進(jìn)行大學(xué)生創(chuàng)新項目、學(xué)校SRT項目、畢業(yè)論文設(shè)計或者是參與教師的科研課題時，可根據(jù)需要向?qū)嶒炛行念A(yù)約使用儀器設(shè)備。但大型儀器設(shè)備的使用與維護(hù)與開放實驗室存在著一定的矛盾。為了保障儀器分析實驗室的開放和大型儀器設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，學(xué)院引入了“大型儀器綜合管理平臺”系統(tǒng)。該系統(tǒng)可通過校園網(wǎng)實現(xiàn)對實驗室和儀器設(shè)備全過程信息化管理。管理上采用指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)，學(xué)生資格審查準(zhǔn)入制度。獲得使用資格的學(xué)生可以通過校園網(wǎng)進(jìn)入化學(xué)實驗教學(xué)中心大型儀器管理系統(tǒng)，預(yù)約使用時間，并在預(yù)約的時間內(nèi)，刷校園卡上機(jī)，獨立操作儀器設(shè)備完成實驗。資格審核以及儀器使用信息的在線管理對于學(xué)生能夠起到正面的督促作用，由于責(zé)任到人，能促使使用人認(rèn)真的學(xué)習(xí)儀器的操作規(guī)程，小心謹(jǐn)慎的進(jìn)行儀器操作，有利于提升學(xué)生的實踐動手能力和責(zé)任心，并且保證了大型儀器設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。
5提升教學(xué)質(zhì)量需進(jìn)一步采取的措施
為了進(jìn)一步提升儀器分析實驗課的教學(xué)質(zhì)量，在現(xiàn)有水平和成績的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，保持一個良好的發(fā)展勢頭，還應(yīng)該注意以下三個方面:(1)隨著科技的進(jìn)步，新儀器、新方法不斷出現(xiàn)，要使學(xué)生能夠及時了解新方法和新技術(shù)，就必須不斷增加與新儀器、新技術(shù)相適應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，而如果沒有相應(yīng)的儀器設(shè)備是做不到這些的，因此，實驗教學(xué)用的儀器設(shè)備的更新、添置也應(yīng)當(dāng)做到“與時俱進(jìn)”。(2)實驗內(nèi)容要不斷更新。尤其要與實際生活和科研相結(jié)合，把一些科研成果轉(zhuǎn)化為實驗內(nèi)容，或讓學(xué)生用儀器方法解決有關(guān)科研和實際生活中的一些問題。還可開設(shè)一些比較大的綜合性實驗。通過聯(lián)合使用多種儀器方法解決問題，使學(xué)生得到較為全面的儀器方法訓(xùn)練。(3)發(fā)展和完善虛擬仿真實驗室?！疤摂M實驗室”的出現(xiàn)和發(fā)展對儀器分析的教學(xué)顯示出有效的輔助和促進(jìn)作用［5］?！疤摂M實驗室”可以模擬實驗現(xiàn)象和操作流程，讓學(xué)生有針對性地熟悉和操作各類大型儀器設(shè)備，能夠彌補(bǔ)實驗條件有限帶來的弊端。雖然“虛擬實驗室”無法代替真實的實驗環(huán)境，但作為一種虛擬的、直觀的、靈活的輔助技術(shù)和手段在儀器分析實驗教學(xué)中有著獨特的優(yōu)勢?？梢栽诤艽蟪潭壬暇徑庥捎趯嶒灄l件和客觀資源的缺乏對學(xué)生儀器分析實驗需求的限制，使學(xué)生有機(jī)會了解高新儀器，觀察儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與原理。發(fā)展和不斷完善“虛擬實驗室”，充分發(fā)揮其教學(xué)輔助作用，也是搞好儀器分析化學(xué)實驗課程教學(xué)的一項重要措施。
6結(jié)語
作者：亓云鵬 柴逸峰 范國榮 宋云龍 陸峰 單位：第二軍醫(yī)大學(xué)藥學(xué)院藥物分析學(xué)教研室
實驗教學(xué)無疑是理論課教學(xué)的有力補(bǔ)充，通過實驗教學(xué)可以將相關(guān)的理論知識具體化，同時使學(xué)生學(xué)會分析儀器的基本操作和問題解決方法;但是，部分學(xué)生在實驗課上習(xí)慣照方抓藥、不假思索，導(dǎo)致他們感覺深奧的理論知識與具體的分析儀器之間尚存在不小的距離，有54．8%的學(xué)生認(rèn)為實驗教學(xué)與理論內(nèi)容脫節(jié)，33．3%的學(xué)生則反映對儀器感覺陌生，僅14．4%的學(xué)生認(rèn)為示教實驗?zāi)苓_(dá)到預(yù)期效果。其他反饋我們在調(diào)查中還請學(xué)生各抒己見，談?wù)勊麄儗W(xué)習(xí)本課程的體會。大部分學(xué)生都暢所欲言，有的認(rèn)為理論課知識太抽象，而面對儀器又感覺太難，有的希望了解所學(xué)知識在具體應(yīng)用中的方法與思路，有的同學(xué)建議儀器構(gòu)造與使用方法最好在實驗課上講，有的學(xué)生希望老師提供儀器的說明書。上述反饋說明學(xué)生希望能綜合掌握理論知識與分析實驗技術(shù)的要求，也為我們進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)效果提供了很好的思路。
在開課之初，學(xué)生對本課程抱有較高的興趣和熱情。隨著內(nèi)容的深入，有些學(xué)生可能感覺越來越難而降低了學(xué)習(xí)積極性。為此，教師應(yīng)從多學(xué)科的背景知識中，擇取合適的切入點，然后自然地引出對理論知識和儀器技術(shù)的介紹。我們在教學(xué)實踐中，就從日常生活現(xiàn)象、科學(xué)發(fā)展史等內(nèi)容中尋找切入點。比如，在介紹質(zhì)譜法一章時，我們首先提問“同學(xué)們是怎樣吃核桃的”，學(xué)生回答“用錘子砸開”，我們再問“砸開后發(fā)生什么現(xiàn)象”，學(xué)生很快回答“核桃裂成了碎片”?；谶@樣一個日常生活中的常見例子，我們再引出質(zhì)譜法的原理:分子(核桃)在外力(錘子)作用下裂成分子碎片，再由分子碎片(核桃碎片)獲得質(zhì)譜圖，進(jìn)而反推出分子結(jié)構(gòu)，而在介紹質(zhì)譜儀的構(gòu)造時又可以將“錘子”、“砸”等與“離子源”、“離子化”等術(shù)語相呼應(yīng)。通過設(shè)計生動有趣的切入點來介紹相對枯燥抽象的理論知識和儀器構(gòu)造，更易于學(xué)生理解和掌握。采取多種教學(xué)方式，促進(jìn)教與學(xué)的互動鑒于儀器分析理論課內(nèi)容比較枯燥，學(xué)生在課堂上難以建立對分析儀器的感性認(rèn)識。因此，教師在教學(xué)過程中更應(yīng)注重教學(xué)方式的多樣化，以及促進(jìn)教、學(xué)雙方的互動。為此，教師在把經(jīng)典內(nèi)容講深、講透的基礎(chǔ)上，還可通過介紹實際工作案例、分析儀器進(jìn)展等內(nèi)容，開拓學(xué)生的視野，提升他們的興趣。同時，可采用課堂討論、學(xué)生上講臺、文獻(xiàn)報告、分析儀器使用心得交流等多種方式開展學(xué)習(xí)和討論，鼓勵學(xué)生在課前、課后來實驗室旁觀研究生使用分析儀器的情況，甚至嘗試新的教學(xué)形式，形成教與學(xué)的良好、有效互動。在理論和實驗教學(xué)中注意知識點的呼應(yīng)儀器分析課的特點之一就是知識點比較分散，這也是學(xué)生感覺本課程內(nèi)容不易梳理、掌握的主要原因。因此，教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計時，應(yīng)注意在理論教學(xué)和實驗教學(xué)中對重要的知識點有所呼應(yīng)，即在理論教學(xué)中加強(qiáng)對實際應(yīng)用的介紹，在實驗教學(xué)中則突出理論知識的指導(dǎo)作用。例如，在理論課上，學(xué)生學(xué)習(xí)色譜基本理論可能會感覺比較枯燥、空洞，對此，教師可在實驗課上提問，“大家看到的這個色譜峰為什么類似正態(tài)曲線?基于色譜基本理論，請大家分析一下3μm與5μm填料的色譜柱哪個分離效果好”。幫助學(xué)生回憶、理解理論課上學(xué)習(xí)的有關(guān)內(nèi)容，同時也在理論、實驗課中將重要內(nèi)容反復(fù)強(qiáng)化、提高教學(xué)效果。
提高理論知識與實際工作的結(jié)合度為解決學(xué)生“不知道這些儀器分析技術(shù)在實際工作中如何應(yīng)用”的困惑，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識的能力，提升學(xué)生藥物分析的綜合素養(yǎng)，我們在近年的儀器分析教學(xué)實踐中，開展了一系列教改活動［4，5］。理論課上開展基于《中國藥典》的儀器分析實驗設(shè)計，即指定一種《中國藥典》收載的藥物，請學(xué)生根據(jù)《中國藥典》規(guī)定的儀器分析方法進(jìn)行實驗設(shè)計，并進(jìn)行報告。通過這個過程，學(xué)生可以了解和熟悉儀器分析如何在藥物分析實際工作中發(fā)揮作用。大部分學(xué)生對此顯示了較高的興趣，54．8%的學(xué)生認(rèn)為該教改活動理論聯(lián)系實際，增加對理論課和藥典的了解;在實驗課上，我們以一種中藥材為對象，組織學(xué)生開展了由柱色譜分離純化－活性成分薄層色譜鑒識－高效液相色譜測定有效成分含量－氣相色譜檢測有機(jī)溶劑殘留量組成的模塊化色譜分析設(shè)計性實驗。通過這個過程，學(xué)生可以熟悉和掌握上述主要的色譜分析技術(shù)，消除對分析儀器的陌生感，同時也對中藥分析的一般流程有所了解。對此，大部分學(xué)生也能積極參與，并認(rèn)為增加對理論課知識的了解(38．1%)。但是，學(xué)生基于有限課時內(nèi)的學(xué)習(xí)，對于實際工作的認(rèn)識不可能非常準(zhǔn)確到位，因此部分學(xué)生反映上述教改活動難度較大，說明有的學(xué)生在完成該類任務(wù)時尚存在困難。因此，如何將儀器分析經(jīng)典理論與實際應(yīng)用有效融合，提高學(xué)生的接受度，也是我們需要繼續(xù)深入思考的問題。儀器分析領(lǐng)域發(fā)展迅速，內(nèi)容豐富，學(xué)好這門課程，將為學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)乃至今后的實際工作打下重要基礎(chǔ)。通過這次問卷調(diào)查，我們進(jìn)一步明確了學(xué)生在學(xué)習(xí)儀器分析中存在的障礙和訴求，也為今后進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)效果提供了思路.
LabVIEW是LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench的英文縮寫，是一個圖形化的開發(fā)軟件，結(jié)合了圖形化編程方式，具有高性能與靈活性，專門為測試、測量及自動化控制的應(yīng)用設(shè)計配置功能，為數(shù)據(jù)采集、儀器控制、測量分析與數(shù)據(jù)顯示等提供了必要的開發(fā)工具[6]。用LabVIEW軟件開發(fā)的應(yīng)用程序叫做VI(VirtualInstrument，即虛擬儀器)。VI是由圖標(biāo)、連線以及框圖所構(gòu)成的應(yīng)用程序，由前面板和后面板兩部分構(gòu)成，前面板是應(yīng)用程序的操作界面，主要由控制量和顯示量構(gòu)成。在程序運行時，用戶通過控制量輸入數(shù)據(jù)并控制程序的運行，而顯示量則主要用于顯示程序運行的結(jié)構(gòu)。本文采用美國NI公司LabVIEW8.0軟件平臺。
1.1前面板模塊前面板用于設(shè)置輸入數(shù)值和觀察輸出量。程序前面板是模擬真實儀表的面板，用戶可以從控制工具箱中選用許多圖板，如旋鈕、開關(guān)、按鈕、數(shù)字顯示、計量器、LED顯示器、圖表等。完成設(shè)計后只需在程序執(zhí)行時按一下開關(guān)，撥動一下旋鈕，將圖形局部放大或是從鍵盤輸入一個值，便可以完全操控整個儀器。
1.2方塊圖程序的編程每個前面板都配有一個對應(yīng)的方塊圖程序，方塊圖程序也稱做框圖程序。方塊圖程序可以把它理解成傳統(tǒng)程序的源代碼，方塊圖中的部件可以看成程序節(jié)點，如循環(huán)控制事件控制和算術(shù)功能等，這些部件用連線連接，以定義方塊圖內(nèi)數(shù)據(jù)流動的方向。LabVIEW方塊圖程序的結(jié)構(gòu)為模塊化結(jié)構(gòu)，因此每一個LabVIEW程序都可以單獨執(zhí)行，或者被其他程序當(dāng)成子程序來調(diào)用。甚至可以為每個子程序設(shè)計不同的圖標(biāo)，如此便可以設(shè)計出一組可供修改，交換或與其他LabVIEW程序相鏈接的子程序庫，以符合用戶不同的需求。LabVIEW的主要特點[7]為：(1)采用圖形化(數(shù)據(jù)流)的編程語言，編程簡單，開發(fā)周期短。(2)采用數(shù)據(jù)流編程模式，能同時運行多個程序的多個任務(wù)系統(tǒng)。(3)提供了豐富的用于數(shù)據(jù)采集、分析、表達(dá)及數(shù)據(jù)存儲的函數(shù)庫。
2基于LabVIEW的仿真教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計
實驗教學(xué)環(huán)節(jié)在理工科學(xué)生培養(yǎng)中占有重要地位，對于深化學(xué)生對知識的理解和掌握、培養(yǎng)學(xué)生分析及解決問題的能力具有重要作用。仿真教學(xué)系統(tǒng)能拓展實驗空間，有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量及效率。大型分析儀器種類繁多，價格昂貴，易損壞。儀器分析虛擬仿真實驗系統(tǒng)的構(gòu)建既能降低儀器成本，又能使學(xué)生對理論知識有深入直觀的認(rèn)識，有效提高授課效果。電化學(xué)工作站是電化學(xué)測量系統(tǒng)的簡稱，是電化學(xué)研究和教學(xué)常用的測量設(shè)備，可進(jìn)行循環(huán)伏安法、交流阻抗法、交流伏安法等多種測量。本文以循環(huán)伏安法為例建立虛擬仿真系統(tǒng)。具體包括程序結(jié)構(gòu)框架設(shè)計，前面板設(shè)計和框圖程序設(shè)計。
2.1仿真系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)框架設(shè)計首先進(jìn)行程序結(jié)構(gòu)框架設(shè)計，循環(huán)伏安虛擬仿真系統(tǒng)流程如圖1所示。
2.2仿真系統(tǒng)前面板設(shè)計前面板是用于人機(jī)交互的程序圖形用戶窗口，本系統(tǒng)前面板包括實驗技術(shù)設(shè)定、控制參數(shù)設(shè)定、數(shù)據(jù)采集、波形顯示等功能。本文以6×10-3mol/L鐵氰化鉀在0.1mol/L氯化鉀溶液中的循環(huán)伏安實驗為例，設(shè)計鐵氰化鉀循環(huán)伏安虛擬仿真實驗系統(tǒng)前面板，如圖2所示。前面板由旋鈕、按鈕、圖形和其他控制與顯示對象等組成，通過鼠標(biāo)和鍵盤輸入數(shù)據(jù)、控制按鈕，即可在計算機(jī)顯示器上直接觀看結(jié)果。首先在前面板中進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，VI程序運行時通過數(shù)據(jù)控制端口傳遞到框圖程序中，供節(jié)點使用，程序運行產(chǎn)生的數(shù)據(jù)輸出，通過指示端口傳遞到前面板中相應(yīng)位置，其中電壓步長用以調(diào)節(jié)電壓E的間隔，X-Y圖顯示鐵氰化鉀的循環(huán)伏安曲線?？刂平缑婷烙^大方，操作方便，可直觀反映電流隨電壓變化。
2.3仿真系統(tǒng)框圖程序設(shè)計仿真系統(tǒng)框圖程序如圖3所示，仿真循環(huán)伏安系統(tǒng)程序框圖采用導(dǎo)入Excel表格形式輸入數(shù)據(jù)，包括報告表格、表格索引、獲取表格數(shù)據(jù)、數(shù)組索引及傳送數(shù)據(jù)的連線。通過程序運算后的數(shù)為據(jù)轉(zhuǎn)化動態(tài)數(shù)據(jù)，再連接到圖形顯示控件，實現(xiàn)鐵氰化鉀的模擬仿真循環(huán)伏安曲線。
2.4氣相色譜儀模擬仿真教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計采用上述設(shè)計循環(huán)伏安模擬仿真教學(xué)系統(tǒng)同樣方法，建立了氣相色譜儀模擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)，前面板如圖4所示，該系統(tǒng)能生動、形象地模擬運行與傳統(tǒng)儀器相同的實驗效果。即可節(jié)約實驗成本，又激發(fā)了學(xué)生做實驗的興趣和創(chuàng)造性，此外，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展也給仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)帶來了資源的共享性。
3結(jié)論
分析化學(xué)、儀器分析和波譜分析等專業(yè)課已經(jīng)成為很多高等院校的必修課，將現(xiàn)代儀器分析課程納入研究生學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)課，如果在教學(xué)模式與授課對象上沒有隨著相應(yīng)轉(zhuǎn)變，將涌現(xiàn)出大量問題［1］:一些教師對于教學(xué)方法選擇不當(dāng)，他們將現(xiàn)代儀器分析的課程像本科時期一樣僅局限在分析方法的原理或籠統(tǒng)地介紹應(yīng)用的范圍這些層面上。針對研究生這類從事科研工作的人才，通過這些課堂上獲得知識，不能及時結(jié)合實踐來應(yīng)用在自己的科研工作中，則只能將知識掌握到一知半解的程度。因此產(chǎn)生理論與實踐的脫節(jié)、原理與儀器的剝離，嚴(yán)重制約著研究生邁入實驗室從事科研的步伐［3］。現(xiàn)代儀器分析課程所涉及熒光光譜儀、紫外分光光度計、傅里葉變換紅外光譜分析儀、原子吸收光譜、X－射線單晶衍射儀和粉末多晶衍射儀、質(zhì)譜分析儀等。這些大型儀器均有著造價高、數(shù)量稀少的特點。因此，學(xué)生難接觸這些實物，老師課堂上所描述的工作原理和操作流程僅能在腦海中想象畫面，而不能親身經(jīng)歷與親自動手實驗。眾所周知，解決任何問題都必須經(jīng)歷以下過程:理論方法、處理過程、結(jié)果分析?，F(xiàn)代儀器分析技術(shù)應(yīng)用在解決科研中所遇見的問題時勢必經(jīng)歷方法選擇、儀器實驗、數(shù)據(jù)結(jié)果分析幾個階段。目前，很多高等院校承擔(dān)現(xiàn)代儀器分析課程的老師都忽視了對儀器測試結(jié)果分析的相關(guān)軟件的介紹。這方面，沒有專門的課程來傳授，現(xiàn)代儀器課程中僅局限在對圖的簡單分析，而對從實驗結(jié)果到圖的來歷只字不提，如紅外光譜圖、核磁共振圖譜、質(zhì)譜圖等。在用到時只能自學(xué)這些化學(xué)軟件(如Nuts、Origin、Shelxtl等)，其過程費時費力，甚至有時找不到教學(xué)資料。
2現(xiàn)代儀器分析教學(xué)改革建議
2．1優(yōu)化授課內(nèi)容，突出教學(xué)重點盡管現(xiàn)代儀器分析的方法多種多樣，儀器種類多、更新快，但不少的分析方法和實驗儀器有著相似的原理與特點。為了更好的講解，在教學(xué)的過程中可以將現(xiàn)代儀器分析課程的內(nèi)容分為電化學(xué)分析法、色譜法、光學(xué)分析法、熱分析法、核磁共振波譜法及質(zhì)譜法等幾大系統(tǒng)。在各大系統(tǒng)的講解過程中又可分為:發(fā)展歷程、基本原理、儀器結(jié)構(gòu)、操作流程和注意事項，以及實際應(yīng)用這五大模塊。將每個系統(tǒng)分模塊教育的過程中，不僅能使學(xué)生各個擊破知識點，又能在這五個模塊中，側(cè)重地介紹原理和實踐應(yīng)用這兩大模塊［4］。還可采用比較法的教學(xué)方法，以比較為出發(fā)點，將原理和應(yīng)用等一并講授，使知識層次分明，條理清楚，學(xué)生感到主線清楚，更容易理解，起到事半功倍的效果。隨著不同類型分析方法的學(xué)習(xí)和同類分析方法學(xué)習(xí)的深入，再結(jié)合理論與實踐、原理與儀器的融合，讓學(xué)生從中學(xué)會舉一反三、觸類旁通。
2．2推進(jìn)實驗改革，提高動手能力現(xiàn)代儀器分析所涉及的儀器都有數(shù)量少和造價高的特點，而且隨著科技信息化與智能化的發(fā)展，現(xiàn)代儀器改革與更新迅速。針對這些情況，在課堂的教學(xué)過程中應(yīng)采取相應(yīng)措施:百聞不如一見，無論在課堂上實驗儀器講解的原理多么詳細(xì)、操作流程如何清晰，也沒有親自動手完成整個行程來得實際。因此，盡本校所有資源的最大利用率來滿足教學(xué)，在理論課程外組織學(xué)生分小組進(jìn)入實驗室，有時即使不能每人都動手操作，也可以通過實地觀摩或者老師的操作來深刻地認(rèn)識和了解本儀器的知識。對于本校沒有的現(xiàn)代大型儀器，可以結(jié)合多媒體的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的書面教學(xué)。換句話講，應(yīng)用幻燈片將儀器的操作流程做成視頻，學(xué)生在學(xué)習(xí)觀看的過程中猶如身臨其境，達(dá)到置身在整個儀器操作過程中的目的。在課程教學(xué)過程中，對那些更新迅速，處在世界前沿的大型儀器，教師可以利用一些圖片來做簡單地介紹，使研究生了解前沿知識的同時跟上時代的步伐。
2．3重視數(shù)據(jù)分析，促進(jìn)學(xué)以致用眾所周知，現(xiàn)代儀器分析是應(yīng)用大型分析儀器做檢測，有時并不能直接得出所需的結(jié)果。這就需要借助特定的軟件來對數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)化的處理，得出直觀的表格和圖畫，以便形象地分析實驗結(jié)果。例如應(yīng)用核磁共振波譜法獲得有關(guān)化合物分子結(jié)構(gòu)時，采用脈沖傅里葉變換核磁共振波譜儀(FT－NMR)，這一實驗在幾分鐘內(nèi)即可完成。但所得實驗數(shù)據(jù)并不能直接用于分析化合物分子結(jié)構(gòu)，首先需要應(yīng)用Nuts軟件，將實驗所得到的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成NMR譜圖，再通過這個譜圖直觀地分析出化合物分子結(jié)構(gòu)的信息。除此之外，像Origin軟件常常用于將表格轉(zhuǎn)化成圖表，使數(shù)據(jù)的增幅走勢比較直觀。尤其粉末多晶衍射儀和X－射線單晶衍射儀所涉及的解晶體軟件更是多種多樣。由此可見，將現(xiàn)代儀器分析課程所學(xué)的知識應(yīng)用到現(xiàn)實科研工作中，所需要掌握的學(xué)問領(lǐng)域很廣。一方面，將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成直觀數(shù)據(jù)的工作范疇，需要多種多樣的軟件和計算機(jī)知識作支撐。故在學(xué)校有條件的情況下，應(yīng)盡可能開設(shè)與現(xiàn)代儀器分析相配套的化工軟件課程，利于學(xué)生今后對所學(xué)內(nèi)容的學(xué)以致用。另一方面，現(xiàn)代儀器分析課程教學(xué)過程中，盡可能將直觀數(shù)據(jù)分析納入重點，達(dá)到能從中分析出自己所需的信息，或者找出與預(yù)測結(jié)果相悖的原因。
2．4結(jié)合成功案例，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣結(jié)合當(dāng)代成功案例以及自己的科研案例，教師在課堂上通過選擇其中典型案例進(jìn)行解剖分析，并組織研究生有針對地進(jìn)行研究討論，進(jìn)而引導(dǎo)他們從個別到一般，從具體到抽象，在實際案例中循序漸進(jìn)地去理解和掌握現(xiàn)代儀器分析方法的原理與試驗結(jié)果的分析等。另外，儀器分析是應(yīng)用性學(xué)科，或者說是科研過程中的一種工具手段，與生產(chǎn)實踐以及生活緊密聯(lián)系。在傳授課程內(nèi)容時，教師可以適時地引入當(dāng)時社會的熱點事件。比如當(dāng)年三聚氰胺奶粉相關(guān)的知識:奶粉質(zhì)量檢測指標(biāo)之一的蛋白質(zhì)含量測量;通過“凱氏定氮法”測量蛋白質(zhì)的含量，以測定含氮量來估算蛋白質(zhì)的含量;現(xiàn)代儀器分析的多種分析方法綜合應(yīng)用，來推測出三聚氰胺的化學(xué)式以及含氮量。針對地溝油的分析學(xué)習(xí)，也涉及到很多儀器分析法。
2．5用多媒體教學(xué)，使內(nèi)容形象化針對現(xiàn)代儀器分析理論教學(xué)內(nèi)容上抽象、繁瑣的特點，結(jié)合多媒體技術(shù)，在授課的PPT中通過添加大量新型儀器的原理剖視圖和模擬視頻的展示，使學(xué)生對相關(guān)的儀器有較為形象直觀的認(rèn)識了解。這種方式不僅可以吸引學(xué)生，新型儀器原理剖視圖的展示讓學(xué)生對分析方法的原理產(chǎn)生深刻認(rèn)識，他們還能從模擬視頻中獲得操作流程的知識，學(xué)習(xí)和掌握后達(dá)到學(xué)以致用的目的?？傊?，運用多媒體教學(xué)技術(shù)，對理論內(nèi)容和儀器操作進(jìn)行動態(tài)的、交互式的學(xué)習(xí)，以直觀立體的授課方式提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
2．6創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)平臺，加強(qiáng)師生互動信息化、網(wǎng)絡(luò)化紛呈的21世紀(jì)，大學(xué)教師應(yīng)該緊跟時代的潮流，順應(yīng)當(dāng)今社會的發(fā)展，學(xué)會將這些高科技的網(wǎng)絡(luò)化成果應(yīng)用在自己的實踐教學(xué)中來。比如QQ軟件、微博、小木蟲和其他聊天軟件，不僅教師與學(xué)生共聚一堂各抒己見來延長課堂上的寶貴時間，還能討論學(xué)術(shù)知識和求助科研中遇到的問題。另外，從另一層次來看也打破一屆為師的局面，即促進(jìn)各屆學(xué)生間交流，在長期的交流與互動過程中建立和諧的師生關(guān)系。因此要積極探索拓寬師生交往的渠道與方式，從制度上保證師生有一定的交往頻率，使師生的思想在交往中交流、碰撞和整合。
3結(jié)論
