環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)儀器分析課程考核方式
時(shí)間:2022-07-23 10:34:04
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摘要:《儀器分析》作為一門(mén)應(yīng)用性和實(shí)踐性較強(qiáng)的課程,具有知識(shí)點(diǎn)多、涉及面廣、理論知識(shí)晦澀,使其在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中常存在一系列問(wèn)題,急需對(duì)該門(mén)課程的教學(xué)進(jìn)行改革。本文根據(jù)環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)自身的特點(diǎn),分析該門(mén)課程目前在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考核評(píng)價(jià)方法中存在的突出問(wèn)題,提出解決相關(guān)問(wèn)題的辦法,旨在提高環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生對(duì)該課程的掌握和應(yīng)用能力,為學(xué)生今后就業(yè)應(yīng)用打下基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:儀器分析;環(huán)境工程專(zhuān)業(yè);教學(xué)改革
《儀器分析》是基于物質(zhì)的理化學(xué)性質(zhì),利用科學(xué)儀器對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行定性、定量、形態(tài)或結(jié)構(gòu)等分析的一門(mén)課程[1],它涵蓋了一系列分析方法,如電化學(xué)分析法、質(zhì)譜分析法、色譜分析法、光譜分析法,等等,是分析化學(xué)的一個(gè)分支。同時(shí),該課程也是環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)必修課程,是《環(huán)境監(jiān)測(cè)》、《環(huán)境影響評(píng)價(jià)》及其他專(zhuān)業(yè)課程的基礎(chǔ),在環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程及專(zhuān)業(yè)課程中具有舉足輕重的地位?!秲x器分析》是一門(mén)涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的、復(fù)雜的、交叉性強(qiáng)的課程,如光學(xué)、機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)學(xué)、數(shù)學(xué)、化學(xué),等等,具有課程知識(shí)點(diǎn)多、涉及面廣、原理多樣等特點(diǎn)[2-3]。以上特點(diǎn)常造成學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中認(rèn)為《儀器分析》是一門(mén)僅需記憶的課程,缺乏對(duì)課程整體的理解和掌握,更難以將學(xué)習(xí)內(nèi)容付諸以實(shí)踐[4-6]。本文將對(duì)近年來(lái)在教授環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)《儀器分析》課程過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié),并提出解決的方案,以期為該課程的教學(xué)實(shí)踐提供參考性建議。
1《儀器分析》在教授過(guò)程中存在的問(wèn)題
1.1課程內(nèi)容
如上所述,由于《儀器分析》課程涉及的內(nèi)容相對(duì)較多,需要掌握的知識(shí)點(diǎn)多,且不同方法之間的關(guān)聯(lián)性弱,若要在有限的課時(shí)內(nèi)將所有內(nèi)容涵蓋,可能造成內(nèi)容講解不夠深入并浮于表面,學(xué)生無(wú)法真正掌握相關(guān)內(nèi)容。同時(shí),對(duì)于環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生而言,部分儀器分析方法在今后的相關(guān)領(lǐng)域工作或深造過(guò)程中較少涉及,若講授所有內(nèi)容,對(duì)于學(xué)生而言在時(shí)間成本和精力成本上均存在較大浪費(fèi)。并且,由于現(xiàn)代儀器分析手段更新較快但課程內(nèi)容更新較慢,從而使學(xué)生在學(xué)完本門(mén)課程后仍無(wú)法在實(shí)際工作中應(yīng)用,造成學(xué)習(xí)內(nèi)容與社會(huì)需求相脫節(jié)。
1.2教學(xué)方法
《儀器分析》課程包含理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)兩部分內(nèi)容,兩部分相輔相成、相得益彰。但理論知識(shí)部分由于內(nèi)容較多,且內(nèi)容的關(guān)聯(lián)度不強(qiáng),學(xué)生常常無(wú)法將不同分析方法的原理弄清楚,易將不同儀器的功能混淆。傳統(tǒng)的教學(xué)方式常常采用教師滿(mǎn)堂講,學(xué)生作為接受者在下面聽(tīng),對(duì)于生澀的理論內(nèi)容學(xué)生無(wú)法將其真正理解透并應(yīng)用,進(jìn)而造成學(xué)習(xí)興趣逐漸下降甚至厭學(xué);并且對(duì)于部分理論內(nèi)容,教師若采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式,無(wú)法通過(guò)板書(shū)或者PPT等文字或者圖片形式將其講清、講透。實(shí)驗(yàn)部分是對(duì)理論知識(shí)的進(jìn)一步應(yīng)用,但實(shí)際操作過(guò)程中,由于受到條件、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地以及學(xué)生操作熟練度的限制,學(xué)生無(wú)法獨(dú)立操作一臺(tái)儀器開(kāi)展實(shí)驗(yàn),大大削弱了實(shí)驗(yàn)的最終效果,無(wú)法真正達(dá)到教學(xué)目的。
《儀器分析》課程是一門(mén)實(shí)用性相對(duì)較強(qiáng)的課程,其最終目的是使學(xué)生通過(guò)該門(mén)課程學(xué)習(xí)后能夠根據(jù)實(shí)際對(duì)象,選擇相應(yīng)的儀器并能夠根據(jù)對(duì)象的理化性質(zhì)選擇合理的儀器參數(shù),進(jìn)而對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性或定量等分析。若采用常規(guī)的考核方式如筆試對(duì)相關(guān)概念性?xún)?nèi)容及其相關(guān)原理進(jìn)行考核,無(wú)法真實(shí)反映學(xué)生對(duì)該門(mén)課程學(xué)習(xí),也不能真正評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)相關(guān)儀器掌握情況,進(jìn)而出現(xiàn)學(xué)生在學(xué)完本門(mén)課程一段時(shí)間后,易將以往學(xué)習(xí)的內(nèi)容逐漸淡忘,無(wú)法在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮出該門(mén)課程應(yīng)有的作用。
2問(wèn)題解決辦法
2.1課程內(nèi)容的選擇
環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生在從事相關(guān)行業(yè)時(shí)主要針對(duì)環(huán)境中一些有毒、有害物質(zhì)及介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行定性或定量分析,其中尤以環(huán)境中有機(jī)污染物和重金屬污染物最為突出。針對(duì)以上情況《儀器分析》課程內(nèi)容的選擇就相對(duì)簡(jiǎn)單化,即以分析有機(jī)物污染能力最強(qiáng)的色譜法部分為重點(diǎn),以紫外-可見(jiàn)分光光度法和紅外光譜法為次要點(diǎn),展開(kāi)對(duì)相關(guān)內(nèi)容的講授;以分析重金屬能力最強(qiáng)的原子吸收光譜法和原子發(fā)射光譜法為主,以原子熒光光譜法為輔,并在其中穿插介紹相關(guān)物質(zhì)的化學(xué)測(cè)定方法。并且,隨著現(xiàn)代儀器發(fā)展,儀器更新日新月異,課程內(nèi)容也需要進(jìn)行及時(shí)更新。例如隨著質(zhì)譜技術(shù)的不斷發(fā)展,色-質(zhì)聯(lián)用技術(shù)得到廣泛應(yīng)用,成為目前檢測(cè)的主流技術(shù)之一。因此,應(yīng)逐步加強(qiáng)學(xué)生對(duì)相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí),如質(zhì)譜原理、質(zhì)譜定性、色-質(zhì)聯(lián)用技術(shù),等等?;谝陨?,環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)《儀器分析》課程內(nèi)容應(yīng)涵蓋如圖1所示內(nèi)容。主要包括三大部分內(nèi)容:光譜分析、色譜分析和質(zhì)譜分析,其中光譜分析中包含光譜法原理、紅外光譜分析法、紫外-可見(jiàn)光光譜分析法、原子吸收光譜和原子發(fā)射光譜法;色譜分析法中包括色譜法原理、氣相色譜法和液相色譜法;質(zhì)譜分析法包括質(zhì)譜法原理、質(zhì)譜儀和聯(lián)用技術(shù),并且在講授過(guò)程中穿插講授各種方法的定性和定量分析方法。通過(guò)上述內(nèi)容的講解,讓學(xué)生學(xué)會(huì)能夠根據(jù)不同物質(zhì)的特點(diǎn)選擇特定儀器進(jìn)行檢測(cè)和分析,使其真正可用于實(shí)際工作。
2.2教學(xué)方法的選擇
《儀器分析》課程內(nèi)容主要為方法原理和儀器結(jié)構(gòu)與使用,其中有關(guān)原理部分內(nèi)容涉及相對(duì)較為廣泛且呈現(xiàn)不關(guān)聯(lián)性,課堂教學(xué)時(shí)學(xué)生對(duì)相關(guān)內(nèi)容的理解相對(duì)較為困難,如色譜法中涉及的塔板理論、速率理論、分離度及其相關(guān)術(shù)語(yǔ)。筆者通過(guò)多年教學(xué)發(fā)現(xiàn),為了使學(xué)生更好更快的掌握相關(guān)內(nèi)容,在采用講授過(guò)程中應(yīng)多采用多媒體動(dòng)畫(huà),直觀反映相關(guān)原理。而對(duì)于儀器結(jié)構(gòu)的講授,單單通過(guò)圖片形式無(wú)法真實(shí)感受儀器實(shí)物,因此在講授過(guò)程中可以采用實(shí)物演示法,讓學(xué)生直觀感受儀器結(jié)構(gòu)及其作用原理。對(duì)于儀器操作方法,傳統(tǒng)的講授可能無(wú)法達(dá)到熟練地對(duì)儀器參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié),而虛擬仿真技術(shù)可真實(shí)反映儀器各參數(shù)的聯(lián)動(dòng),因此,在實(shí)際教授過(guò)程中采用任務(wù)法教學(xué)并結(jié)合虛擬仿真技術(shù)以達(dá)到真實(shí)操作效果。根據(jù)上述內(nèi)容,我們?cè)谥v授過(guò)程中主要采用以下方法講解:直接傳授法、直觀感受法、實(shí)訓(xùn)法和引導(dǎo)法。其中對(duì)于常規(guī)內(nèi)容可直接采用課堂講授和課堂討論的方式進(jìn)行;對(duì)于難以理解的內(nèi)容采用動(dòng)畫(huà)演示和直接對(duì)實(shí)物進(jìn)行講解;但以上講解只能讓學(xué)生對(duì)過(guò)程有一定了解,與實(shí)際操作還有一定距離,因此引入實(shí)訓(xùn)法(實(shí)驗(yàn)操作和虛擬仿真);并且,為了讓學(xué)生能夠解決實(shí)際問(wèn)題,可以通過(guò)設(shè)定固定課題讓學(xué)生自主探究,讓學(xué)生能夠根據(jù)實(shí)際問(wèn)題提出解決方案;同時(shí)學(xué)生可以自主提出問(wèn)題,再分組對(duì)相應(yīng)問(wèn)題進(jìn)行討論。通過(guò)以上方法,學(xué)生不僅可對(duì)理論內(nèi)容的理解更加容易,同時(shí)通過(guò)實(shí)踐操作加深對(duì)理論知識(shí)的理解。
2.3課程考核方式的選擇
《儀器分析》是一門(mén)非常注重應(yīng)用和實(shí)踐的課程,其核心在于培養(yǎng)學(xué)生掌握儀器工作原理并熟練使用和應(yīng)用,培養(yǎng)學(xué)生能夠應(yīng)用理論知識(shí)指導(dǎo)實(shí)踐操作的能力。常規(guī)試卷考試已經(jīng)無(wú)法真實(shí)反映學(xué)生對(duì)實(shí)際問(wèn)題的解決能力,盡管在試卷考核中設(shè)計(jì)了一定的計(jì)算題和案例題,但實(shí)際應(yīng)用部分很難設(shè)置相應(yīng)題型。因此,在該門(mén)課程考核過(guò)程中應(yīng)將理論部分考核和實(shí)際應(yīng)用結(jié)合相結(jié)合進(jìn)行考察,具體操作方式如下:將理論知識(shí)部分采用試卷考察方式進(jìn)行,重點(diǎn)考察學(xué)生對(duì)基本原理、常見(jiàn)術(shù)語(yǔ)的掌握情況;同時(shí)利用虛擬仿真軟件,以任務(wù)形式讓學(xué)生完成相應(yīng)分析,結(jié)合最終分析結(jié)果進(jìn)行判分。
作者:楊基峰 鄭麗英 張松柏 何敏 陳遠(yuǎn)道 單位:湖南文理學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院