环境专业《现代仪器分析与测试》课堂与实验的教学改革与探索

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1、环境专业《现代仪器分析与测试》课堂与实验的教学改革与探索《现代仪器分析与测试》是环境、化工类研究生课程的必修课。在课程的教学及实验过程中,往往存在理论与实践脱节、学生动手能力不强等问题。以环境科学与工程专业研究生为对象,开展该课程的课堂与实验教学改革,为学生顺利开展研究课题打牢基础。版权和著作权归原作者所右,如存不愿意被转载的情况,己关键词:现代仪器分析与测试;实验模式:教学改革G642.0A1674-9324(2017)23-0144-02著名实验物理学家,诺贝尔奖获得者丁肇中曾说:“实验是自然科学的基础,理论如果没有实验的证明,是没有意义的。”[1]中国科学院院士冯端也认识到实验室的重要

2、性,再强调也不为过[2]。环境、化工类研究生在开展课题研究时离不开实验室及实验操作,且会涉及到电化学、色谱学、光谱学以及材料表征等各方面仪器设备的使用。因此,《现代仪器分析与测试》课程便显得尤其重要,这门课程在很多高校被列为环境、化工类研究生的必修课。通过该课程的学>」,学生应该熟练使用基础常见仪器,了解和掌握高精尖仪器原理和用途,学会如何有效选择使用相关仪器,为其圆满完成毕业论文和将来继续参加科学研究奠定良好的实验基础。通过近几年对该课程的讲授以及实验指导,笔者在课堂教学以及实验教学方面做了一些改革和探索。一、课堂教学改革探索师傅领进门,修行在个人。有人说,这是师傅不想负责任的借口,那他只

3、是理解了后半句。授课老师要着眼于前半句“师傅领进门”,关键的问题是怎么领进门?经过几年的授课,探索经验如下。1.结合学生研究方向备课、讲解。现代分析测试仪器种类繁多,如果所有仪器都作具体讲解,只是泛而广。在上课之前可以先了解选课学生导师的研究方向或者学生自己的研究意向。不同的研究方向,所使用的仪器类型不同,需根据选课学生的研究方向,针对性地进行授课。所以课程要以学生现状和学生兴趣为基础,重点不能一成不变,这就要求任课教师每年都要调整课件。例如当选课学生以研究环境材料为主吋,教师在课堂授课吋应详细讲授材料的表征分析及仪器使用;而当选课学生的研宄方向主要为污染物的分析监测时,教师则应以电化学、光

4、谱学、色谱学等的仪器原理与使用为主要讲授内容。2.课堂讲授充分使用多媒体。有些人习惯板书,以为把重点内容罗列到黑板上即可加深学生印象,这对本科生教学尚可。但对研究生来说,他们已经具备一定的基础知识,要学习的是方法,是大量内容的输入,而不是单一的知识点。PPT的使用可以提供更大的知识量。此外,现在很多仪器供货商会提供仪器的动画效果。教师在课堂讲授的时候,完全可以拿来使用,而且动画效果更能吸引学生注意力,增加趣味性。在新购仪器安装培训时,让感兴趣的学生一起参加,一般的培训需要一两天的时间,可以让学生掌握更多细节内容,充分接触仪器。例如2014级环境工程专业研究生杨涛参加完工程师培训的原子吸收分光

5、光度计以及原子荧光分光光度计后便可直接上手操作。1.该课程建议采用多个老师授课模式。有些高精密的仪器(如GC-MS、TEM)需要专门的老师负责,且他们对仪器原理、性能以及使用更清楚,讲解起来也更到位,学生听起来便会更轻松。这样也能更有效的利用学院学校平台共享机制。2.请参加工作且与仪器维护和销售的相关同行作讲座。对于现代仪器的学习,不仅仅是让学生学会对仪器的使用,也可以激发其对某种仪器的兴趣。有个老教授曾说他的一个学生毕业后从事分析仪器的研发销售工作,一直做得有声有色。因此,课堂教学的时候可以邀请做仪器研发和销售的同行给学生作讲座,让学生多方位地Y解仪器。笔者曾邀请过安捷伦的工程师陈鹏为学生

6、作讲座:“色谱学在仪器分析与测试中的应用”。该工程师在作讲座时详细介绍了液相色谱发展历程(从前苏联的柱色谱4高效液相色谱4超高效液相色谱)以及他们公司在液相色谱方面与各个单位合作开展的相关研究。很多学生听得津津有味,意犹未尽。二、实验教学改革探索实验教学的目的就是让学生从对仪器了解、认识、理解的阶段进入实际操作、应用阶段。单一的演示操作以及流水线式的实验操作只会使部分非常认真的学生在实验完成后有所收获。有些学生不喜?g动手,别人实验,他在观看,实验报告也是抄别人数据应付了事。这些问题导致很多学生“学过就忘”,当在科研及工作中再次使用时,又要“重头学起”。为了提升学生的积极性,使学生能够全面掌

7、握所学知识,实验教学应具存趣味性且存据可依。学生做完相关操作后应能够融会贯通,活学活用。1.仪器分析中电化学仪器属于比较简单且容易操作和上手的仪器,对于这种通用的小型仪器,为达到活学活用的目的,可以设置一些验证性的实验。比如现在市售的很多饮料标签中都会给出具体的pH值范围(比如农夫山泉:25°C,pH值7.3±0.5),存的厂商甚至在广告语中标榜自己饮料的pH范围。根据此现象,在使用pH计或者自动电位滴定仪的

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1、环境专业《现代仪器分析与测试》课堂与实验的教学改革与探索《现代仪器分析与测试》是环境、化工类研究生课程的必修课。在课程的教学及实验过程中,往往存在理论与实践脱节、学生动手能力不强等问题。以环境科学与工程专业研究生为对象,开展该课程的课堂与实验教学改革,为学生顺利开展研究课题打牢基础。版权和著作权归原作者所右,如存不愿意被转载的情况,己关键词:现代仪器分析与测试;实验模式:教学改革G642.0A1674-9324(2017)23-0144-02著名实验物理学家,诺贝尔奖获得者丁肇中曾说:“实验是自然科学的基础,理论如果没有实验的证明,是没有意义的。”[1]中国科学院院士冯端也认识到实验室的重要

2、性,再强调也不为过[2]。环境、化工类研究生在开展课题研究时离不开实验室及实验操作,且会涉及到电化学、色谱学、光谱学以及材料表征等各方面仪器设备的使用。因此,《现代仪器分析与测试》课程便显得尤其重要,这门课程在很多高校被列为环境、化工类研究生的必修课。通过该课程的学>」,学生应该熟练使用基础常见仪器,了解和掌握高精尖仪器原理和用途,学会如何有效选择使用相关仪器,为其圆满完成毕业论文和将来继续参加科学研究奠定良好的实验基础。通过近几年对该课程的讲授以及实验指导,笔者在课堂教学以及实验教学方面做了一些改革和探索。一、课堂教学改革探索师傅领进门,修行在个人。有人说,这是师傅不想负责任的借口,那他只

3、是理解了后半句。授课老师要着眼于前半句“师傅领进门”,关键的问题是怎么领进门?经过几年的授课,探索经验如下。1.结合学生研究方向备课、讲解。现代分析测试仪器种类繁多,如果所有仪器都作具体讲解,只是泛而广。在上课之前可以先了解选课学生导师的研究方向或者学生自己的研究意向。不同的研究方向,所使用的仪器类型不同,需根据选课学生的研究方向,针对性地进行授课。所以课程要以学生现状和学生兴趣为基础,重点不能一成不变,这就要求任课教师每年都要调整课件。例如当选课学生以研究环境材料为主吋,教师在课堂授课吋应详细讲授材料的表征分析及仪器使用;而当选课学生的研宄方向主要为污染物的分析监测时,教师则应以电化学、光

4、谱学、色谱学等的仪器原理与使用为主要讲授内容。2.课堂讲授充分使用多媒体。有些人习惯板书,以为把重点内容罗列到黑板上即可加深学生印象,这对本科生教学尚可。但对研究生来说,他们已经具备一定的基础知识,要学习的是方法,是大量内容的输入,而不是单一的知识点。PPT的使用可以提供更大的知识量。此外,现在很多仪器供货商会提供仪器的动画效果。教师在课堂讲授的时候,完全可以拿来使用,而且动画效果更能吸引学生注意力,增加趣味性。在新购仪器安装培训时,让感兴趣的学生一起参加,一般的培训需要一两天的时间,可以让学生掌握更多细节内容,充分接触仪器。例如2014级环境工程专业研究生杨涛参加完工程师培训的原子吸收分光

5、光度计以及原子荧光分光光度计后便可直接上手操作。1.该课程建议采用多个老师授课模式。有些高精密的仪器(如GC-MS、TEM)需要专门的老师负责,且他们对仪器原理、性能以及使用更清楚,讲解起来也更到位,学生听起来便会更轻松。这样也能更有效的利用学院学校平台共享机制。2.请参加工作且与仪器维护和销售的相关同行作讲座。对于现代仪器的学习,不仅仅是让学生学会对仪器的使用,也可以激发其对某种仪器的兴趣。有个老教授曾说他的一个学生毕业后从事分析仪器的研发销售工作,一直做得有声有色。因此,课堂教学的时候可以邀请做仪器研发和销售的同行给学生作讲座,让学生多方位地Y解仪器。笔者曾邀请过安捷伦的工程师陈鹏为学生

6、作讲座:“色谱学在仪器分析与测试中的应用”。该工程师在作讲座时详细介绍了液相色谱发展历程(从前苏联的柱色谱4高效液相色谱4超高效液相色谱)以及他们公司在液相色谱方面与各个单位合作开展的相关研究。很多学生听得津津有味,意犹未尽。二、实验教学改革探索实验教学的目的就是让学生从对仪器了解、认识、理解的阶段进入实际操作、应用阶段。单一的演示操作以及流水线式的实验操作只会使部分非常认真的学生在实验完成后有所收获。有些学生不喜?g动手,别人实验,他在观看,实验报告也是抄别人数据应付了事。这些问题导致很多学生“学过就忘”,当在科研及工作中再次使用时,又要“重头学起”。为了提升学生的积极性,使学生能够全面掌

7、握所学知识,实验教学应具存趣味性且存据可依。学生做完相关操作后应能够融会贯通,活学活用。1.仪器分析中电化学仪器属于比较简单且容易操作和上手的仪器,对于这种通用的小型仪器,为达到活学活用的目的,可以设置一些验证性的实验。比如现在市售的很多饮料标签中都会给出具体的pH值范围(比如农夫山泉:25°C,pH值7.3±0.5),存的厂商甚至在广告语中标榜自己饮料的pH范围。根据此现象,在使用pH计或者自动电位滴定仪的

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