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摘要：仪器分析传统教育方法是按照教材章节安排，一章一章的去讲解，这种方法有诸多问题。针对这些问题，结合近年实验教学实践的改革，探索更加科学合理的分析仪器实验教学改革，旨在增加学生自主学习能力，培养学生系统思考表征和从整体角度学习仪器分析实验课程的重新意识和学习积极性，提高学习效果，提高教学质量，达到教学改革目的。
关键词：仪器分析；实验教学；改革
仪器分析实验课程主要教学目标是使学生对仪器的基本原理、仪器结构与主要部件功能的理解，进而对仪器操作进行了解，有条件的单位还让学生在学习中或学习后亲手操作大型精密仪器。课后能掌握什么仪器做什么用或者什么样的任务需要什么仪器。仪器分析是本科教学中一项重要内容，也是科研的必备素养。合格的仪器分析课程培养出的学生应该具备良好的自主学习能力，利用已学知识学会如何分析问题、如何解决问题以及相关的一系列处理。本文以电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）为例（后续讨论的分析仪器也均以ICP-OES作为讨论仪器），学生上完课后经过自己的消化理解，能够解决一系列不同样品的检测，当然这个方法肯定不是老师几节课本知识或者仪器实验课程所能讲完的，而是结合老师教授的方法、各种资料、个人努力综合的结果。本文结合实验室大仪器教学管理经验做出仪器分析实验教学改革建议，对现有课程进行更新教学理念，尊重学习规律，培养学生如何思考以及自主解决问题的能力，为培养学生的综合素质做出应有的贡献。
1当前仪器分析实验教学问题分析
1.1实验教师的问题
传统实验教学，基本都是先理论后实验，仪器分析理论课教师通常也一并上仪器分析的实验课，这是因为实验课程传统上的从属地位决定了“理论指导实践”之故。术业有专攻，理论课教师不一定是搞仪器的，而现在的分析仪器很多都非常精密、复杂，每个仪器本身就是一个专业，仪器更加偏应用实践，经验的东西非常重要和宝贵。例如ICP-OES样品前处理，水怎么处理？土壤怎么处理？岩石怎么处理？有些特殊元素又怎么处理？我们不能机械式的把这些都告诉学生，而是应该要教会他们前处理方法的方法，那就是应该找不同处理对象的国家检测标准、行业标准等，没有标准规范的查找参考文献，总之要找到合适的前处理方法。这个查阅标准、规范、文献、工具书等就是一个方法；再例如等离子体熄火，也有很多不同情况，不同情况解决方法是不同的，应该教会学生等离子熄火的原因有哪些，然后根据可能的原因去排查问题解决问题，当然这个问题解决有一些经验成分，但是只有把熄火原因搞清楚，再排查问题就有的放矢，而不是一有问题就问老师问仪器工程师。
相比理论教学，仪器分析实验课程更加注重问题的解决和方法获得。在仪器分析教学中更加能体会到“授之以渔”的重要性和必要性。所以仪器分析实验教学应该由各仪器非常熟悉的管理人去讲解该仪器实验所属章节，仪器分析除了讲解仪器本身的原理、结构、应用，更加重要的是教会学生如果处理不同样品，教会他们方法，这样才能举一反三的去处理不同样品、解决不同问题，这样以后走上工作岗位才能更加具备应有的分析专业综合素质而不是具体的一些零碎的不成体系的分析知识，前者遇到问题能自动想办法解决，后者遇到问题如果没有学过茫然无措就一定会一脸茫然。所以针对仪器分析实验教师问题，应该毫不犹豫的按各仪器管理者上各仪器实验章节部分的要求来进行仪器分析实验教学工作，打破挣工作量时代一个理论课教师讲授多个仪器分析实验教学的现象。
1.2仪器分析实验教学课程内容问题
当前教学通常是学生对着实验教材预习，有的学生还根本不预习，进入实验室老师也是比较简单的讲解一下结构、性能、用途等，然后紧接着对准备好的样品进行分析，也因为课时限制，一般也不会讲解样品前处理知识。大型精密仪器确实比较复杂，虽然理论课一般也讲到相关理论知识和仪器结构等介绍，但具体做实验时，往往还是不知所措，多数学生被动的跟着老师操作软件，很多同学按部就班，照方抓药的将实验做完了还不知做了什么，实验报告互相抄袭应付了事。这样一种仪器分析实验课程结束后，很多学生云里雾里，只有些感性认知，谈不上什么知识获得。仪器分析这类实验课程应该少讲课本上死的知识，多讲实际仪器软件操作、方法设置、使用经验等方面知识。因为原理、结构都是书上有的，学生自己完全能通过课余时间自学获得，而软件操作、方法设置、使用经验等在一般的资料文献上是没有的，这也是西方发达国家高校教育越来越注重学生和老师讨论而不是单向知识传授的道理，简单的传授知识已经越来越被人们诟病。同样的，通过简单知识接受而没有主动学习精神的学生也一定不是优秀的学生，更谈不上成长为具有重新精神的人才。
仪器分析实验教学改革应该向西方发达国家教学理念学习。现代教学方法应该要充分利好图书馆资源、网络资源、工具书资源，学生应该懂得利用、善于利用，再加上老师的多年实际使用方面的经验传承，这样的全方位知识获得才是当代社会应该具备的学习模式。对仪器分析类更加要求实践能力、动手能力的课程来说更具现实意义。
1.3各仪器间的有机协调问题
传统仪器分析教育是各个仪器章节只讲该章节的仪器设备内容，到了红外章节讲红外，到了原子荧光章节讲原子荧光，之间没有人去给学生做相关性介绍。例如讲x射线荧光的老师通常不会讲x-射线荧光（XRF）与ICP-OES在检测岩石方面的差异，当然都会介绍到各种仪器都可以分析多少多少种类元素，如何如何的好。如果一个学生学习了这两个仪器分析课程后可能不知道用什么方法来检测他的样品，即使这两种仪器已经能很好分析岩石样品中很多种元素了，但由于缺乏仪器问的有机统一、交互联系的这个过程，学生在面临选择时还是会茫然。例如要求检测岩石中si的含量，该如何选择仪器，为什么；如果要求非常精确的检测岩石中Mn的含量该如何选择仪器，为什么，就是这样一个简单例子。如果更加复杂的情况出现，例如叫学生去分析一个完全未知的样品，很多学生都没有一个完整的思路，所以即使到了研究生阶段学生还是会自然问老师这个样要做什么表征这样的问题来。一个样品的表征是一个系统问题，例如合成了某个产品，怎么表征来判定就是这个产品？先做什么分析得到什么信息、再做什么分析又得到，一步一步的最后得到完整的信息才能最后判定该未知物是什么未知物。知识如果是割据的，工作也一定是茫然的，所以现在仪器分析实验课后都会提出一个思考题，就是同类型仪器例如XRF与ICP-OES都可以分析元素，那它们的区别是什么，也可以延伸继续问为什么ICP-OES可以分析那么多元素那为什么岩石中的Si不用ICP-OES来分析之类的问题。对于性能差异大的仪器也可以进行联系，例如熔点仪能为有机表征做什么、做了有什么用途；傅立叶红外能为有機表征做什么、做了有什么用途；质谱能为有机表征做什么、做了有什么用途；核磁能为有机表征做什么、做了有什么用途，等等还有许多问题。这些问题一定要学生思考清楚，在学习中进行思考归纳。 1.4仪器资源不足问题
大型精密仪器由于价格高昂所以一般都不会购置多台，但是学生数量现在又很多，而且仪器分析实验教学中每个仪器一般就几个学时，少则2个多也不超过6个学时。如何保证一个班级的学生在几个学时内充分接触理解掌握这些大型精密仪器，一般情况下，可以同时运用如下三种方法：①学生分成两组大概每个组就16人左右，人少了交流机会自然多了；②充分利用课余时间，要求课前预习，上课带预习实验报告，上课内容主要讲教材上没有的，例如样品前处理、仪器问的区别联系、软件操作、数据处理等内容；③充分利用实验室开放的时间，对有额外学习要求的学生提供课堂外的咨询学习与讨论交流。对于开放实验，实验室有开放管理规定，年底开放学时折合成一定的工作量，这样学生能利用课余时间进一步学习大型仪器设备，甚至有时还能参与到真实的测量样品中去。对于仪器管理老师来说多了些工作上的小帮手，对于学生来说有了很好的锻炼机会。
大型仪器实验室引入一些研究生志愿者也是一个不错的选择。培养好的研究生可以作为长时间的在岗服务，学生可以随时来学习交流，能解答的现场解决，不能解答的问题可以整理给老师集中找时间解答。研究生更加深入的掌握了仪器设备，本科生们有了更多学习机会，而且学生们之间交流也方便和自由，便于知识的传递。所有这些改革都便于最大发挥仪器的使用效率，更好服务学生的成长。
1.5合理实验教学考核问题
考核问题看上去是个小问题，但是如何考核牵涉到学生如何学、怎么学的大问题，考核本身就是一种学习向导。除了按既有的评阅预习报告、实验报告外，如何考核仪器操作、样品前处理知识、实验数据分析等内容都要纳入考核体系，这样才能更加综合更加客观真实的反应教学效果。以ICPOES为例，可以这样设计一份实验报告：通过查阅资料、结合ICP-OES实验课所学知识，假设给你一块花岗岩块状样品，请分析出其中钾、钠、钙、镁等元素含量。而不是传统的写一些原理、方法、再根据仪器得到的数据写一份看上去中规中矩的实验报告。在这样的设计报告中，学生要通过查阅资料，找到如何碎样、如何过筛、如何选择消解体系、选择消解手段、甚至是选择出合适的国家标准物质作为质量控制、如何定容、如何设置方法、如何配标准溶液、如何处理数据等一系列工作都必须开展；对大型精密仪器来说，每个环节都是一个知识体系，绝对不是几个小时内就能完成的工作，必须利用大量课外资源和课外时间才能完成一份好的实验报告；如果学生愿意，每个问题有可以去开展专项专研，每个环节都是一个知识的海洋，年轻的学生们应该去那些地方自由的翱翔，而不是把时间浪费在智能电子产品上。无论对本科生还是研究生这样的学习一定是收获颇丰的、学以致用的，即使不一定每份报告都做的很好，但一定每个学生都会去认真思考问题并努力找到适合的答案，否则对于这样设计的实验报告是没法完成的。如果要完成这样设计的实验报告就一定要大量的思考，主动积极的思考问题、解决问题正是仪器分析实验教学改革的成功起点。有了这样的起点，高素质的毕业生一定能如约而至。
2展望
仪器分析是高校教学非常重要的一项课程。仪器分析的教师质量、教学内涵、仪器问如何统一、有限仪器资源的最大化利用、考核手段如何革新都直接关系到这门课的真实效果，直接关系到培养出来的学生实际分析素质，直接关系到未来工作能力的表现。所以努力探索仪器分析实验教学改革就是要针对上述问题找到最优答案，这个答案的寻找也是一个动态的过程，切实改进和加强该课程的实验教学，也是培养21世纪优秀研究生人才的需要。自从加强上述改革，加强学生的方法培养，培养学生的自学能力和动手技能，全面提高实验实践课程的教学效果起到了积极的推动作用。课后于学生的交流中发现，上述改革使得他们受益很大，真正学到了知识、掌握了方法、获得了能力。
3结束语
针对目前高校仪器分析实验教学中发现的问题，初步提出了新的仪器分析实验教学改革思路，即从师资开始着手建立最合理的仪器分析实验教学流程。从改革原来一个理论课老师讲解多个仪器实验到由各个仪器管理者讲解各章节，从改革实验课程内容由简单的实验教材宣读到以讨论式经验式传承为主，从各个设备知识单独割据到根据测试实际需求而进行设备有机串联学习，从仪器只上课短短时间让学生学习使用到打开实验室充分实现开放实验教学服务思路转变，从简单的报告填写到积极主动的完成一个完整样品流程的模拟检测报告撰写。展望未來，虽然仪器分析还有很长的路要走，但是我们坚信，只要本着教育理念的初心，就一定能找到仪器分析实验教学成功之匙。
关键词：仪器分析；实验教学；改革
仪器分析实验课程主要教学目标是使学生对仪器的基本原理、仪器结构与主要部件功能的理解，进而对仪器操作进行了解，有条件的单位还让学生在学习中或学习后亲手操作大型精密仪器。课后能掌握什么仪器做什么用或者什么样的任务需要什么仪器。仪器分析是本科教学中一项重要内容，也是科研的必备素养。合格的仪器分析课程培养出的学生应该具备良好的自主学习能力，利用已学知识学会如何分析问题、如何解决问题以及相关的一系列处理。本文以电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）为例（后续讨论的分析仪器也均以ICP-OES作为讨论仪器），学生上完课后经过自己的消化理解，能够解决一系列不同样品的检测，当然这个方法肯定不是老师几节课本知识或者仪器实验课程所能讲完的，而是结合老师教授的方法、各种资料、个人努力综合的结果。本文结合实验室大仪器教学管理经验做出仪器分析实验教学改革建议，对现有课程进行更新教学理念，尊重学习规律，培养学生如何思考以及自主解决问题的能力，为培养学生的综合素质做出应有的贡献。
1当前仪器分析实验教学问题分析
1.1实验教师的问题
传统实验教学，基本都是先理论后实验，仪器分析理论课教师通常也一并上仪器分析的实验课，这是因为实验课程传统上的从属地位决定了“理论指导实践”之故。术业有专攻，理论课教师不一定是搞仪器的，而现在的分析仪器很多都非常精密、复杂，每个仪器本身就是一个专业，仪器更加偏应用实践，经验的东西非常重要和宝贵。例如ICP-OES样品前处理，水怎么处理？土壤怎么处理？岩石怎么处理？有些特殊元素又怎么处理？我们不能机械式的把这些都告诉学生，而是应该要教会他们前处理方法的方法，那就是应该找不同处理对象的国家检测标准、行业标准等，没有标准规范的查找参考文献，总之要找到合适的前处理方法。这个查阅标准、规范、文献、工具书等就是一个方法；再例如等离子体熄火，也有很多不同情况，不同情况解决方法是不同的，应该教会学生等离子熄火的原因有哪些，然后根据可能的原因去排查问题解决问题，当然这个问题解决有一些经验成分，但是只有把熄火原因搞清楚，再排查问题就有的放矢，而不是一有问题就问老师问仪器工程师。
相比理论教学，仪器分析实验课程更加注重问题的解决和方法获得。在仪器分析教学中更加能体会到“授之以渔”的重要性和必要性。所以仪器分析实验教学应该由各仪器非常熟悉的管理人去讲解该仪器实验所属章节，仪器分析除了讲解仪器本身的原理、结构、应用，更加重要的是教会学生如果处理不同样品，教会他们方法，这样才能举一反三的去处理不同样品、解决不同问题，这样以后走上工作岗位才能更加具备应有的分析专业综合素质而不是具体的一些零碎的不成体系的分析知识，前者遇到问题能自动想办法解决，后者遇到问题如果没有学过茫然无措就一定会一脸茫然。所以针对仪器分析实验教师问题，应该毫不犹豫的按各仪器管理者上各仪器实验章节部分的要求来进行仪器分析实验教学工作，打破挣工作量时代一个理论课教师讲授多个仪器分析实验教学的现象。
1.2仪器分析实验教学课程内容问题
当前教学通常是学生对着实验教材预习，有的学生还根本不预习，进入实验室老师也是比较简单的讲解一下结构、性能、用途等，然后紧接着对准备好的样品进行分析，也因为课时限制，一般也不会讲解样品前处理知识。大型精密仪器确实比较复杂，虽然理论课一般也讲到相关理论知识和仪器结构等介绍，但具体做实验时，往往还是不知所措，多数学生被动的跟着老师操作软件，很多同学按部就班，照方抓药的将实验做完了还不知做了什么，实验报告互相抄袭应付了事。这样一种仪器分析实验课程结束后，很多学生云里雾里，只有些感性认知，谈不上什么知识获得。仪器分析这类实验课程应该少讲课本上死的知识，多讲实际仪器软件操作、方法设置、使用经验等方面知识。因为原理、结构都是书上有的，学生自己完全能通过课余时间自学获得，而软件操作、方法设置、使用经验等在一般的资料文献上是没有的，这也是西方发达国家高校教育越来越注重学生和老师讨论而不是单向知识传授的道理，简单的传授知识已经越来越被人们诟病。同样的，通过简单知识接受而没有主动学习精神的学生也一定不是优秀的学生，更谈不上成长为具有重新精神的人才。
仪器分析实验教学改革应该向西方发达国家教学理念学习。现代教学方法应该要充分利好图书馆资源、网络资源、工具书资源，学生应该懂得利用、善于利用，再加上老师的多年实际使用方面的经验传承，这样的全方位知识获得才是当代社会应该具备的学习模式。对仪器分析类更加要求实践能力、动手能力的课程来说更具现实意义。
1.3各仪器间的有机协调问题
传统仪器分析教育是各个仪器章节只讲该章节的仪器设备内容，到了红外章节讲红外，到了原子荧光章节讲原子荧光，之间没有人去给学生做相关性介绍。例如讲x射线荧光的老师通常不会讲x-射线荧光（XRF）与ICP-OES在检测岩石方面的差异，当然都会介绍到各种仪器都可以分析多少多少种类元素，如何如何的好。如果一个学生学习了这两个仪器分析课程后可能不知道用什么方法来检测他的样品，即使这两种仪器已经能很好分析岩石样品中很多种元素了，但由于缺乏仪器问的有机统一、交互联系的这个过程，学生在面临选择时还是会茫然。例如要求检测岩石中si的含量，该如何选择仪器，为什么；如果要求非常精确的检测岩石中Mn的含量该如何选择仪器，为什么，就是这样一个简单例子。如果更加复杂的情况出现，例如叫学生去分析一个完全未知的样品，很多学生都没有一个完整的思路，所以即使到了研究生阶段学生还是会自然问老师这个样要做什么表征这样的问题来。一个样品的表征是一个系统问题，例如合成了某个产品，怎么表征来判定就是这个产品？先做什么分析得到什么信息、再做什么分析又得到，一步一步的最后得到完整的信息才能最后判定该未知物是什么未知物。知识如果是割据的，工作也一定是茫然的，所以现在仪器分析实验课后都会提出一个思考题，就是同类型仪器例如XRF与ICP-OES都可以分析元素，那它们的区别是什么，也可以延伸继续问为什么ICP-OES可以分析那么多元素那为什么岩石中的Si不用ICP-OES来分析之类的问题。对于性能差异大的仪器也可以进行联系，例如熔点仪能为有机表征做什么、做了有什么用途；傅立叶红外能为有機表征做什么、做了有什么用途；质谱能为有机表征做什么、做了有什么用途；核磁能为有机表征做什么、做了有什么用途，等等还有许多问题。这些问题一定要学生思考清楚，在学习中进行思考归纳。 1.4仪器资源不足问题
大型精密仪器由于价格高昂所以一般都不会购置多台，但是学生数量现在又很多，而且仪器分析实验教学中每个仪器一般就几个学时，少则2个多也不超过6个学时。如何保证一个班级的学生在几个学时内充分接触理解掌握这些大型精密仪器，一般情况下，可以同时运用如下三种方法：①学生分成两组大概每个组就16人左右，人少了交流机会自然多了；②充分利用课余时间，要求课前预习，上课带预习实验报告，上课内容主要讲教材上没有的，例如样品前处理、仪器问的区别联系、软件操作、数据处理等内容；③充分利用实验室开放的时间，对有额外学习要求的学生提供课堂外的咨询学习与讨论交流。对于开放实验，实验室有开放管理规定，年底开放学时折合成一定的工作量，这样学生能利用课余时间进一步学习大型仪器设备，甚至有时还能参与到真实的测量样品中去。对于仪器管理老师来说多了些工作上的小帮手，对于学生来说有了很好的锻炼机会。
大型仪器实验室引入一些研究生志愿者也是一个不错的选择。培养好的研究生可以作为长时间的在岗服务，学生可以随时来学习交流，能解答的现场解决，不能解答的问题可以整理给老师集中找时间解答。研究生更加深入的掌握了仪器设备，本科生们有了更多学习机会，而且学生们之间交流也方便和自由，便于知识的传递。所有这些改革都便于最大发挥仪器的使用效率，更好服务学生的成长。
1.5合理实验教学考核问题
考核问题看上去是个小问题，但是如何考核牵涉到学生如何学、怎么学的大问题，考核本身就是一种学习向导。除了按既有的评阅预习报告、实验报告外，如何考核仪器操作、样品前处理知识、实验数据分析等内容都要纳入考核体系，这样才能更加综合更加客观真实的反应教学效果。以ICPOES为例，可以这样设计一份实验报告：通过查阅资料、结合ICP-OES实验课所学知识，假设给你一块花岗岩块状样品，请分析出其中钾、钠、钙、镁等元素含量。而不是传统的写一些原理、方法、再根据仪器得到的数据写一份看上去中规中矩的实验报告。在这样的设计报告中，学生要通过查阅资料，找到如何碎样、如何过筛、如何选择消解体系、选择消解手段、甚至是选择出合适的国家标准物质作为质量控制、如何定容、如何设置方法、如何配标准溶液、如何处理数据等一系列工作都必须开展；对大型精密仪器来说，每个环节都是一个知识体系，绝对不是几个小时内就能完成的工作，必须利用大量课外资源和课外时间才能完成一份好的实验报告；如果学生愿意，每个问题有可以去开展专项专研，每个环节都是一个知识的海洋，年轻的学生们应该去那些地方自由的翱翔，而不是把时间浪费在智能电子产品上。无论对本科生还是研究生这样的学习一定是收获颇丰的、学以致用的，即使不一定每份报告都做的很好，但一定每个学生都会去认真思考问题并努力找到适合的答案，否则对于这样设计的实验报告是没法完成的。如果要完成这样设计的实验报告就一定要大量的思考，主动积极的思考问题、解决问题正是仪器分析实验教学改革的成功起点。有了这样的起点，高素质的毕业生一定能如约而至。
2展望
仪器分析是高校教学非常重要的一项课程。仪器分析的教师质量、教学内涵、仪器问如何统一、有限仪器资源的最大化利用、考核手段如何革新都直接关系到这门课的真实效果，直接关系到培养出来的学生实际分析素质，直接关系到未来工作能力的表现。所以努力探索仪器分析实验教学改革就是要针对上述问题找到最优答案，这个答案的寻找也是一个动态的过程，切实改进和加强该课程的实验教学，也是培养21世纪优秀研究生人才的需要。自从加强上述改革，加强学生的方法培养，培养学生的自学能力和动手技能，全面提高实验实践课程的教学效果起到了积极的推动作用。课后于学生的交流中发现，上述改革使得他们受益很大，真正学到了知识、掌握了方法、获得了能力。
3结束语
针对目前高校仪器分析实验教学中发现的问题，初步提出了新的仪器分析实验教学改革思路，即从师资开始着手建立最合理的仪器分析实验教学流程。从改革原来一个理论课老师讲解多个仪器实验到由各个仪器管理者讲解各章节，从改革实验课程内容由简单的实验教材宣读到以讨论式经验式传承为主，从各个设备知识单独割据到根据测试实际需求而进行设备有机串联学习，从仪器只上课短短时间让学生学习使用到打开实验室充分实现开放实验教学服务思路转变，从简单的报告填写到积极主动的完成一个完整样品流程的模拟检测报告撰写。展望未來，虽然仪器分析还有很长的路要走，但是我们坚信，只要本着教育理念的初心，就一定能找到仪器分析实验教学成功之匙。