環(huán)境工程專業(yè)儀器分析課程考核方式

時間:2022-07-23 10:34:04

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環(huán)境工程專業(yè)儀器分析課程考核方式

摘要:《儀器分析》作為一門應用性和實踐性較強的課程,具有知識點多、涉及面廣、理論知識晦澀,使其在實際教學過程中常存在一系列問題,急需對該門課程的教學進行改革。本文根據(jù)環(huán)境工程專業(yè)自身的特點,分析該門課程目前在教學內(nèi)容、教學方法及考核評價方法中存在的突出問題,提出解決相關問題的辦法,旨在提高環(huán)境工程專業(yè)學生對該課程的掌握和應用能力,為學生今后就業(yè)應用打下基礎。

關鍵詞:儀器分析;環(huán)境工程專業(yè);教學改革

《儀器分析》是基于物質(zhì)的理化學性質(zhì),利用科學儀器對被測物質(zhì)進行定性、定量、形態(tài)或結(jié)構(gòu)等分析的一門課程[1],它涵蓋了一系列分析方法,如電化學分析法、質(zhì)譜分析法、色譜分析法、光譜分析法,等等,是分析化學的一個分支。同時,該課程也是環(huán)境工程專業(yè)的一門必修課程,是《環(huán)境監(jiān)測》、《環(huán)境影響評價》及其他專業(yè)課程的基礎,在環(huán)境工程專業(yè)的專業(yè)基礎課程及專業(yè)課程中具有舉足輕重的地位?!秲x器分析》是一門涉及多個學科領域的、復雜的、交叉性強的課程,如光學、機械學、電子學、計算機學、數(shù)學、化學,等等,具有課程知識點多、涉及面廣、原理多樣等特點[2-3]。以上特點常造成學生在學習過程中認為《儀器分析》是一門僅需記憶的課程,缺乏對課程整體的理解和掌握,更難以將學習內(nèi)容付諸以實踐[4-6]。本文將對近年來在教授環(huán)境工程專業(yè)《儀器分析》課程過程中存在的問題進行總結(jié),并提出解決的方案,以期為該課程的教學實踐提供參考性建議。

1《儀器分析》在教授過程中存在的問題

1.1課程內(nèi)容

如上所述,由于《儀器分析》課程涉及的內(nèi)容相對較多,需要掌握的知識點多,且不同方法之間的關聯(lián)性弱,若要在有限的課時內(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,學生無法真正掌握相關內(nèi)容。同時,對于環(huán)境工程專業(yè)學生而言,部分儀器分析方法在今后的相關領域工作或深造過程中較少涉及,若講授所有內(nèi)容,對于學生而言在時間成本和精力成本上均存在較大浪費。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,從而使學生在學完本門課程后仍無法在實際工作中應用,造成學習內(nèi)容與社會需求相脫節(jié)。

1.2教學方法

《儀器分析》課程包含理論知識和實驗兩部分內(nèi)容,兩部分相輔相成、相得益彰。但理論知識部分由于內(nèi)容較多,且內(nèi)容的關聯(lián)度不強,學生常常無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)的教學方式常常采用教師滿堂講,學生作為接受者在下面聽,對于生澀的理論內(nèi)容學生無法將其真正理解透并應用,進而造成學習興趣逐漸下降甚至厭學;并且對于部分理論內(nèi)容,教師若采用傳統(tǒng)的教學方式,無法通過板書或者PPT等文字或者圖片形式將其講清、講透。實驗部分是對理論知識的進一步應用,但實際操作過程中,由于受到條件、實驗場地以及學生操作熟練度的限制,學生無法獨立操作一臺儀器開展實驗,大大削弱了實驗的最終效果,無法真正達到教學目的。

1.3考核方式

《儀器分析》課程是一門實用性相對較強的課程,其最終目的是使學生通過該門課程學習后能夠根據(jù)實際對象,選擇相應的儀器并能夠根據(jù)對象的理化性質(zhì)選擇合理的儀器參數(shù),進而對物質(zhì)進行定性或定量等分析。若采用常規(guī)的考核方式如筆試對相關概念性內(nèi)容及其相關原理進行考核,無法真實反映學生對該門課程學習,也不能真正評價學生對相關儀器掌握情況,進而出現(xiàn)學生在學完本門課程一段時間后,易將以往學習的內(nèi)容逐漸淡忘,無法在實際應用中發(fā)揮出該門課程應有的作用。

2問題解決辦法

2.1課程內(nèi)容的選擇

環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)生在從事相關行業(yè)時主要針對環(huán)境中一些有毒、有害物質(zhì)及介質(zhì)的物理化學性質(zhì)進行定性或定量分析,其中尤以環(huán)境中有機污染物和重金屬污染物最為突出。針對以上情況《儀器分析》課程內(nèi)容的選擇就相對簡單化,即以分析有機物污染能力最強的色譜法部分為重點,以紫外-可見分光光度法和紅外光譜法為次要點,展開對相關內(nèi)容的講授;以分析重金屬能力最強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物質(zhì)的化學測定方法。并且,隨著現(xiàn)代儀器發(fā)展,儀器更新日新月異,課程內(nèi)容也需要進行及時更新。例如隨著質(zhì)譜技術的不斷發(fā)展,色-質(zhì)聯(lián)用技術得到廣泛應用,成為目前檢測的主流技術之一。因此,應逐步加強學生對相關內(nèi)容的學習,如質(zhì)譜原理、質(zhì)譜定性、色-質(zhì)聯(lián)用技術,等等?;谝陨希h(huán)境工程專業(yè)《儀器分析》課程內(nèi)容應涵蓋如圖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,并且在講授過程中穿插講授各種方法的定性和定量分析方法。通過上述內(nèi)容的講解,讓學生學會能夠根據(jù)不同物質(zhì)的特點選擇特定儀器進行檢測和分析,使其真正可用于實際工作。

2.2教學方法的選擇

《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,其中有關原理部分內(nèi)容涉及相對較為廣泛且呈現(xiàn)不關聯(lián)性,課堂教學時學生對相關內(nèi)容的理解相對較為困難,如色譜法中涉及的塔板理論、速率理論、分離度及其相關術語。筆者通過多年教學發(fā)現(xiàn),為了使學生更好更快的掌握相關內(nèi)容,在采用講授過程中應多采用多媒體動畫,直觀反映相關原理。而對于儀器結(jié)構(gòu)的講授,單單通過圖片形式無法真實感受儀器實物,因此在講授過程中可以采用實物演示法,讓學生直觀感受儀器結(jié)構(gòu)及其作用原理。對于儀器操作方法,傳統(tǒng)的講授可能無法達到熟練地對儀器參數(shù)進行調(diào)節(jié),而虛擬仿真技術可真實反映儀器各參數(shù)的聯(lián)動,因此,在實際教授過程中采用任務法教學并結(jié)合虛擬仿真技術以達到真實操作效果。根據(jù)上述內(nèi)容,我們在講授過程中主要采用以下方法講解:直接傳授法、直觀感受法、實訓法和引導法。其中對于常規(guī)內(nèi)容可直接采用課堂講授和課堂討論的方式進行;對于難以理解的內(nèi)容采用動畫演示和直接對實物進行講解;但以上講解只能讓學生對過程有一定了解,與實際操作還有一定距離,因此引入實訓法(實驗操作和虛擬仿真);并且,為了讓學生能夠解決實際問題,可以通過設定固定課題讓學生自主探究,讓學生能夠根據(jù)實際問題提出解決方案;同時學生可以自主提出問題,再分組對相應問題進行討論。通過以上方法,學生不僅可對理論內(nèi)容的理解更加容易,同時通過實踐操作加深對理論知識的理解。

2.3課程考核方式的選擇

《儀器分析》是一門非常注重應用和實踐的課程,其核心在于培養(yǎng)學生掌握儀器工作原理并熟練使用和應用,培養(yǎng)學生能夠應用理論知識指導實踐操作的能力。常規(guī)試卷考試已經(jīng)無法真實反映學生對實際問題的解決能力,盡管在試卷考核中設計了一定的計算題和案例題,但實際應用部分很難設置相應題型。因此,在該門課程考核過程中應將理論部分考核和實際應用結(jié)合相結(jié)合進行考察,具體操作方式如下:將理論知識部分采用試卷考察方式進行,重點考察學生對基本原理、常見術語的掌握情況;同時利用虛擬仿真軟件,以任務形式讓學生完成相應分析,結(jié)合最終分析結(jié)果進行判分。

作者:楊基峰 鄭麗英 張松柏 何敏 陳遠道 單位:湖南文理學院化學與材料工程學院