仪器分析论文大全11篇

仪器分析论文篇（1）

“仪器分析实验”是应用化学专业必修的基础课程之一，它是分析化学不可分割的重要组成部分。通过本课程的学习，学生比较系统地掌握仪器分析的基本理论和操作，能根据不同仪器的性能、不同分析对象选择合适的分析方法。能够运用分析技术解决生产和科研的实际问题，并初步具备从事仪器分析方面研究工作的方法与能力。为此，我们的设计理念是“夯实基础，综合训练，创新提高，实践应用”。“夯实基础”要求所有学生都要完成基础性实验，加深理解仪器分析的基本原理，掌握大型仪器的使用方法;“综合训练”是指每个学生必须完成部分综合性实验，能够综合运用所学的知识和各种仪器分析测定实际样品，掌握常用的样品前处理方法;“创新提高”是指学生自主选择1－2个创新性实验，课下完成，针对生产生活实际中的某个问题，查阅文献，设计实验方案，优化实验条件，得到产品，进行表征或测定，并评价其使用效果，无论成功与否，都要给出合理的解释。通过这样的训练，可以培养学生的问题意识和创新能力，为下一步毕业论文和今后的研究生学习奠定基础。“实践应用”是指学生通过见习实习，加深理解课堂上所学的知识;更重要的是利用学到的基本理论和分析方法去解决生产生活中遇到的实际问题，增强综合应用能力。

1．2课时安排

在2011版应用化学专业培养方案中，仪器分析实验在第5学期与仪器分析课同时开设，安排在无机化学及实验、有机化学及实验、分析化学及实验等基础课程之后，48学时，开设12个实验项目，教学大纲提供了26个项目，其他实验项目作为开放实验，供有兴趣的学生课下完成。

1．3课程体系

近年来，我们紧紧围绕应用型人才和创新型人才培养目标，按照仪器分析实验的要求，课程组以教育部精品课程建设宗旨为指导，以学生实验能力和创新能力培养为切入点，对仪器分析实验课程目标和教学内容进行了一系列改革，形成了相对独立的由基础性、综合性与创新性实验以及实践实训构成的课程新体系，体现了从易到难、从简单到综合、从基本技能训练到创新能力养成的认知发展规律。

(1)基础性实验

共有8个基础性实验，其中6个为必做实验。该类实验针对基本的分析方法，选择常用的仪器，开设较为简单的实验，目的是让学生学习和掌握大型仪器的使用方法和基本操作，了解仪器的基本结构，学会记录和分析处理数据，为养成良好的科学素养打下基础。通过第一层次的实验，强化了学生的动手能力和操作技能，并为后续实验奠定了基础。

(2)综合性实验

2个综合性实验为学生必做实验，其余10个为选做实验。综合性实验包括样品前处理和分析测定两部分。目的是让学生进一步熟悉原有仪器的使用，学习新型仪器的操作，如气质联用仪、液质联用仪、X－射线衍射仪等，掌握常用的样品前处理方法，培养学生综合运用知识解决问题的能力。

(3)创新性实验

该类实验难度较大，教师精选生产生活实际中的问题，只给出实验要求。学生必须进行社会调查、查阅文献、设计方案、独立完成实验、分析数据、得出结论。这类实验以开放性实验开出，与大学生创新训练项目、教师科研课题相结合，培养学生的创新能力和科研意识。

(4)实践实训

为了实现应用型人才的培养目标，课程组非常重视学生的实践实训工作，积极开展第二课堂。结合环保主题开展临沂市水质调研、土壤中重金属污染情况的调查，对水质的各种指标和土壤中重金属离子的含量进行测定。学生查阅文献设计方案，不同小组可以选用不同的仪器进行测定，进一步熟悉气相色谱仪、液相色谱仪、ICP－OES光谱仪、原子吸收光度计和原子荧光光度计的使用，掌握样品的前处理方法。比较不同小组的测定结果，并与国家标准对照，确定水或土壤是否被污染。2011年，我们组织的临沂大学沂河水质调研团获山东省暑期“三下乡”社会实践优秀服务队。充分利用现有的实习学生进行参观学习或实习，在实践中开阔视野，学习了解先进的分析仪器。学生在学习仪器分析之前，接触到的分析仪器都是玻璃仪器，复杂一点的就是紫外－可见分光光度计，所以对于大型仪器非常陌生。开始新课前，我们组织学生分组到仪器分析实验室和分析测试中心，见识将要用到的大型仪器，对于学校没有的较先进的仪器，就带学生去实习单位参观，了解分析化学的应用领域，大型仪器在现代分析中的重要地位，明确仪器分析要解决的问题，让学生带着实际问题学习，增强学习的目的性和针对性，提高学习效果。教学结束时，部分有兴趣的学生，可以再去实习基地见习或实习1～2周，用学到的知识去解决问题，对实际样品进行处理和测定，深刻体会学有所用、学有所成的道理。大四下学期，所有的学生都要去基地实习2－3个月，实习期间，学生进行系统的训练，从设计方案，到优化条件，最终建立一种灵敏度较高、选择性较好的分析方法，或者对已有的方法进行改进，在校内教师和基地老师的指导下完成毕业论文。

2仪器分析实验课程内容

为了适应不断发展变化的社会需求和人才培养需要，我们积极吸收行业企业参与课程内容和课程体系改革，临沂市环境监测站、临沂市出入境检验检疫局、临沂市产品质量监督检验所、临沂市药品检验所等监测部门、山东金正大生态工程股份有限公司、鲁南制药集团股份有限公司、天津药明康德新药开发有限公司、山东潍坊润丰化工有限公司等企业对仪器分析实验项目的设置提出了修改建议。我们主要从以下几方面对实验内容进行了修订。

2．1从生产生活实际出发选择实验内容

仪器分析实验教学的内容要贴近生活、生产实际，强调知识的应用和内容的开放性，这样才能激发学生的好奇心，从而引起对实验的兴趣。讨论问题不能一味地从理论知识开始，应注重从与知识相关的应用和技术以及社会的角度进行思考，从项目(主题)及应用性的问题出发，根据需要合理选择实验内容。例如:在原子吸收分光光度法中就可以选择头发中微量元素含量的测定，双波长紫外分光光度法测定复方磺胺甲噁唑片中磺胺甲噁唑含量，循环伏安法可以选择各种饮料中葡萄糖含量的测定，既保证了实用性，又增加了前处理的内容。对于社会上出现的一些热点问题将其有选择性地融入仪器分析实验教学中，如假药的检测、苏丹红及三聚氰胺的分析等此类探索研究性实验，作为开放性实验，对一些有浓厚兴趣且基础较好的学生单独开放。学生通过实验可以体会到仪器分析实验在社会生产和生活中的巨大作用，以及给社会生活带来的便利，并且认识到，如果不合理地利用科学技术，它会给人类带来危害，甚至是灾难，让学生关注与科学有关的社会问题，增强社会责任感。

2．2删除陈旧的内容，增加新技术新方法

传统的仪器分析实验内容多是一些验证性和低层次的常规实验，与现代实验方法技术和现实应用等相差较远，无法调动学生学习实验课的兴趣和积极性。在实验课的教学过程中，必须结合科学发展前沿介绍本学科的新理论、新方法，以及本学科与其他相关学科的关系。以基础理论为主线，以典型的实验为重点，以实际操作为核心，在集中讲授研究成熟、应用性广泛的仪器方法的同时，要让学生通过查阅文献，掌握现代仪器理论的最新动态，了解本学科涌现的新知识、新技术、新方法，使学生受到现代科学技术的熏陶。基于这一想法，我们增加了有关新仪器、新方法、新技术的实验，如“吹扫捕集－气相色谱/质谱法测定水中苯系物的组成”、“松果菊中组分的LC/MS分析”、“流动注射化学发光法检测DNA”、“基于纳米金比色分析法测定中药材中的汞离子”等。

2．3提高综合性实验和创新性实验的比例

不少学生希望老师把更多的思维空间留给他们，让他们有独立思考的机会。为此我们尝试把学生的一些基础实验设计成研究型实验，把科学前沿领域的知识引入学生实验中来，增加创新性实验，旨在调动学生的积极性，培养学生的综合能力。例如“HPLC法测定中药材提取物和克林霉素磷酸酯注射液中抑菌剂含量”、“叶绿素的提取分离及叶绿素金属络合物的合成与鉴定”、“固相萃取－HPLC检测土壤中的三嗪类除草剂”等。通过实验，学生很好的掌握了样本的提取与预处理，以及气相色谱、液相色谱、紫外－可见分光光度计、原子吸收分光光度计等仪器的使用和注意事项，初步具备了实验方案制定的能力，并对现代仪器的原理、结构和操作有了更深一步的了解。

2．4及时将教师的科研成果转化为实验内容

课程组教师坚持以教学为中心，教学与科研相互促进，积极开展科研工作，形成了几个较为稳定的研究方向:生命化学分析、纳米改性与传感、环境分析、天然产物分离与分析。课程组充分利用科研优势推动教学改革和实验内容的更新，部分教师的研究成果已经成为仪器分析实验的重要组成部分。例如，“流动注射化学发光法检测DNA”来源于生命化学分析研究方向，“毛细管电泳法测定阿司匹林中水杨酸的含量”、“松果菊中组分的LC/MS分析”等实验项目来源于天然产物分离与分析方向，“基于纳米金比色分析法测定水中的汞离子”、“稀土掺杂TiO2光催化剂制备及光催化活性的研究”来源于纳米改性与传感方向，“土壤中砷的形态分析”，“金属离子印迹聚合物的制备及水中镉离子的测定”等实验项目来源于环境分析化学方向。这些实验项目的实施，既完善了实验教学体系，又充实了实验内容，有助于学生了解科学研究的过程，激发参与教师科研课题的热情。

仪器分析论文篇（2）

（二）以关键词开始每堂课

在每次课前，先通过电子邮件将本次课的关键词发给学生，让学生自己翻阅教材或参考书来对关键词进行解释，上课时以提问的方式进行检查。这种方式使学生可以对本次课的内容先有大致的了解，同时也促进了学生的课前预习活动。这些关键词要能核心地体现本次课所要表达的主要内容。比如在色谱分析法概论这一部分，给出的关键词是：色谱柱、固定相、流动相、分配系数、色谱峰、保留值、峰面积（峰高）。在讲课过程中用通俗易懂的语言把这些关键词解释清楚并联系起来。比如对色谱柱的形象解释就是“步行街”，固定相就是“街两侧的店铺”，保留值则为“购物时间”等等。从我们的日常生活出发，通过对这些关键词的解释，使学生明白色谱分析的目的是“让一群从步行街一端进去购物的人，最后单独地、有序地从步行街另一端出来”，进而基本掌握分离是如何实现的（即分离原理），混合物分离后呈现什么样的图形表现形式，如何根据所得结果进行定性和定量分析等等。通过形象的比喻，增强课堂的趣味性，从而激发学生的求知欲。在每次课程结束之前，再让学生把这些关键词串讲一遍，这样既能巩固本堂课所学内容，又能检查听课效果，及时发现问题。

（三）教会学生查阅文献

和教材相比，学术期刊上的文章显然要与时俱进得多，而且内容也更为凝练。但本科生大多没有科研经历，主动查阅文献的并不多。每次讲完一种分析方法，笔者都会安排一些时间和学生一起学习1~2篇该方法的文献，文献一般为权威期刊并且是最新发表的。在学习文献时留给学生几个问题，让他们带着问题去看。比如在学习文献［3］时，留的问题是：（1）该方法的色谱分析条件是什么？（2）为什么要采用程序升温？（3）采用的是什么定量方法？（4）什么是加标回收试验？其作用是什么？通过文献学习，一方面可以加深学生对课堂上所讲知识点的理解，另一方面，可以开阔学生的眼界，提高他们运用理论知识解决实际问题的能力，让学生真切感受到该课程的重要作用，从而进一步增强他们学好这门课的信心和决心。

（四）重视实验报告的撰写

实验教学是理论课的重要补充，而实验结束后的实验报告则是实验教学过程的一个重要环节。以往的实验课学生只考虑实验操作成功与否，是否获得理想的实验结果，实验报告书写流于形式，相互抄袭现象普遍存在。如何提高学生对实验课的兴趣，使他们主动投入到对实验方法、步骤和结果的设计与分析中，增强学生科研意识、培养科研思维，是多数教师面临的问题。国家教育部《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》文件中提出要“创造条件使学生较早地参与科学研究和创新活动”。因此，笔者从学生书写实验报告入手，按科研论文写作格式要求，注重培养、提高学生的科技论文写作水平。以“可见分光光度法测定样品中的总铁—分析测试条件的选择”为例，实验需要对工作波长、显色剂用量、显色时间以及溶液酸度进行优化选择，并要求每个实验小组成员任选一项进行实验，然后只针对自己所做部分项目来写实验报告。实验报告要求涵盖：为什么要对工作波长/显色剂用量/显色时间/溶液酸度进行优化？实验过程中遇到哪些问题以及如何解决？通过该实验有哪些收获？还有哪些方法可进行总铁的测定？由于实验讲义里只有简单的目的、原理介绍，所以学生要想回答这些问题，必须查阅相关资料、认真实验、思考和总结。另外，对实验所涉及仪器的品牌型号、主要试剂的厂家级别也要一一注明。实验结果里出现的图表也要完全按照科研论文的规范格式来处理。在报告评价标准方面，把是否符合科研论文写作基本要求纳入评价中，比如写作格式的规范性，叙述的逻辑性、严谨性，表达的客观性等均纳入评价体系。

（五）按仪器分组实训

实验课受学时所限，大多为验证性实验，学生只需按既定步骤操作即可，难有主动性和趣味性。针对这种情况，笔者利用现有条件，根据学生对仪器的不同兴趣分组，如气相色谱组、双光束紫外可见分光光度计组、液相色谱组等，利用空余时间进行分组实训。这种实训自由度较大，以学生自愿参与为原则。教师先给每个实验组一个较宽泛的题目，然后由组内学生分头查阅文献资料，写出1~3个实验项目，教师根据现有条件和可操作性对项目的内容、方法等进行选择和修改，然后让学生进入实验室利用各种仪器开展自己的实验项目。多数仪器由于实验课已经接触过，所以学生参考仪器使用说明就可使用。对于大型精密仪器，比如色谱仪等，由于结构较复杂，价格也相对昂贵，在学生使用时还应有相关教师在场指导。实训项目综合性较强，由于是在课余时间进行，因此从样品的前处理到最后的实验数据分析以及研究论文的撰写，1个项目大概需要2～3周甚至更长的时间来完成。但是，和固定的实验课相比，学生普遍感觉实训收获大、体会多、印象深。一个实训项目的完成，不仅可以学会相应仪器的使用和简单故障的处理，更可以收获独立思考、分析问题和解决问题的能力。

仪器分析论文篇（3）

2教学内容的更新

目前几乎没有中药学专用的仪器分析教材，所选教材多为应用化学或是材料化学专业的《仪器分析》课本，因此，在实施教学前，要根据中药学专业特点、学生的知识结构状况对教材进行合理的取舍，节选出与专业密切相关的教学内容。

2.1新知识与新技术的介绍内容滞后我们的大学要培养具有创新能力的专业人才，那么我们上课的教材就必须及时地反映学科的前沿，让学生了解并及时地追踪学科方向。目前教材内容似乎已经跟不上仪器的发展速度，一些新技术在现有的教材上很难找到有关叙述。例如在分离方法方面，国外有关毛细管。电泳和超临界流体色谱的文献报道层出不穷，尤其是毛细管电泳技术在近些年来得到快速发展，在分析化学中占有举足轻重的地位，尤其是对于蛋白质、有机物、糖类及DNA等领域显示出优异的分离和分析能力。而国内的多数教材编写时间停留在上世纪的90年代或是本世纪初，因此鲜有关于这些新技术的介绍。为了使学生了解学科前沿，在教学中及时补充仪器分析的新技术和新方法是相当有必要的。

2.2分析方法分布不适合中药学专业在大多数《仪器分析》的教材中主要包括三大类分析方法，分别是光谱分析、色谱分析和电化学分析，仪器分析通用教材与中药学专业的特定要求有一定的差异。中药学仪器分析一般很少涉及电化学方法，所以教学重点应该在色谱学和光谱学上。就色谱法而言，气相色谱仅能解决不到15%中药样品的分离和分析，85%以上的中药分析问题将依靠液相色谱才能解决。然而我国现行的多数教材中，色谱分离方法方面中气相色谱占的分量较重。因此应适当压缩气相色谱分析内容，强化色谱基本理论和高效液相色谱法以及用适当的篇幅介绍超临界流体色谱和毛细管电泳技术。在教学中，我们选择了与中药学密切相关的紫外一可见光谱法、荧光光谱法、原子吸收光谱法、色谱基本理论、高效液相色谱法和气相色谱法作为主要内容，重点讲解，同时选择常见中草药作为实验材料。这样，可让学生把有限的精力投入到重点内容的学习上来，掌握不同分析方法，提高教学质量和效果。

2.3实验内容的更新由于现在的大部分仪器分析实验教材是各个高校所编写，编写者在编写的过程中肯定主要考虑本学校以及本专业的仪器设备条件，有很多的实验内容和我们自身需要有所差异。为此我校结合中药学分析的专门需要，自编了仪器分析的实验讲义，以我们现有的实验设备为基础，以学生实际需要为目的，把紫外分光光度法、高效液相色谱和原子吸收作为实验教学重点，以荧光光谱、气相色谱、红外光谱和毛细管电泳作为侧重点，将扫描电镜以及XRD等作为演示实验，并根据学校实验室和测试中心的仪器更新和发展状况，不断修改和补充新的实验内容，比如说以前我们的原子吸收设备是国产的，而且只局限于火焰原子吸收光谱，最近我校测试中心新进了带有火焰、石墨炉和低温原子化装置的原子吸收设备，那么我们所开设的实验扩展到石墨炉原子设备。

3教学方法和手段的创新

教师是教学活动的组织者和设计者，在整个教学过程中发挥着主导的作用，学生学习兴趣和能力的提高取决于教学方法和手段的变革。结合仪器分析课程特点及中药学专业学生的实际情况，在教学中注重教学方法和教学手段的更新，会取得良好的教学效果。

3.1在教学过程中引入比较教学法比较法是认识对象间异同点的逻辑方法，通过比较各种对象的相同点和不同之处，能加深人们对事物的理解，正确区分事物类别，掌握事物之间的相互联系和内在规律。仪器分析课程内容中共有十几种仪器分析方法，每一种方法都有其各自的原理、仪器部件和应用范围，因而显得庞杂、难学，这为我们的教学带来一定的困难。那么我们可以在仪器分析教学中采用比较法，比较各个方法相同点和不同点，做到小范围小比较，大范围大比较，方法内部进行比较，以简化繁，以易化难，综合概括，及时总结,恰当运用，贯穿始终，有效地传授了知识，培养了学生的逻辑思维能力和归纳综合能力，有益于提高教学效果。

3.2以专题或学术讲座的形式，介绍学科相关的前沿知识在《仪器分析》课程的实际教学中，我们应使学生全面系统地了解本学科最新的发展趋势和前沿动态，让学生逐步学会运用仪器分析理论和实验技术解决与本专业学科相关实际问题的方法和技能，以专题形式或进行一些必要的学术讲座，内容可以是某一仪器分析领域专题的最新发展和研究动态等，也可以是利用仪器分析原理去解决一些中药学专业中的实际问题或人们日常生活中遇到的问题等。由于讲座内容既有深广度，又能结合学生实际，力图做到通俗易懂，必能激起学生的学习兴趣从而提高教学效果。在这样的专题讨论过程中适当介绍现代仪器分析中的最新进展和有关技术，可激发学生的求知欲，拓宽学生视野。此外，为使《仪器分析》课程的教学内容显得生动活泼，在讲解知识点时，由浅入深，适当融入相关科学发展史，阐述来龙去脉，使学生对知识点有更生动、更深刻的理解。这种发展的观点，在科学研究中非常重要，它有助于培养学生纵向思维能力，鼓励学生创新思维。

3.3应用多媒体的教学手段仪器分析内容繁多，原理抽象，仪器结构复杂，传统的教学手段已经不能适应现代教学的发展。因此，要充分运用多媒体教学手段，把分析仪器的结构图，各部件内部结构、检测原理、图谱、使用流程等制作成课件，将枯燥不易理解的内容变成直观图形，激发学生的学习积极性，在实践中发现多媒体的动画帮助学生理解仪器工作原理方面独树一帜，把一些晦涩难懂的内容变得通俗易懂，学生很容易就掌握了。但是也有它不利的一面，如不断变化的画面可能导致教学内容的跳跃性，线条不清晰，重点不突出，学生来不及记笔记等。因此，在利用多媒体教学课件授课时，多媒体课件主要起提纲挚领的作用，教学过程中不能完全依赖于教学课件，在授课的时候注意前后的关联性，激发学生的听课兴趣。同时我们利用课间与学生及时沟通，鼓励学生多想、多问，充分听取学生对多媒体教学的意见，并及时加以改进。另外，可以让学生上课时注意听，下课后拷贝老师的课件材料，以避免学生上课时只记笔记来不及听课的弊端。那么老师在每一章节内容讲授结束后，花一定的时间串讲本章节的知识点，使学生能构架起本章节的基本框架，从而提高教学质量。

仪器分析论文篇（4）

微电子技术的发展，为通讯、信息处理和生产、生活及办公自动化等领域带来了巨大的进步，使人类的生活方式、思维方式和社会的产业结构发生了巨大的变化，将人类带入了信息时代。

在电子技术深入发展的同时，一项新的技术棗微机械技术悄然的诞生。微机械发展迅速，具有巨大的发展潜力和应用前景。许多科学家坚信，它将成为继微电子技术之后又一项推动社会迅速进步的革命性技术。

微机械的全称为微电子机械系统，是以微电子技术和微加工技术为基础的一项新技术。早在六十年代，微机械技术的概念就开始萌芽，一些富有创见的科学家开始探索用硅的微加工方法，制作传感器、执行器和控制器，并设想将它们集成在微小的几何空间，从而形成高度自动化、智能化、可以大批量生产、价格低廉的微电子机械系统。八十年代末，微机械压力传感器等技术的成熟并市场化，IC工艺制作的静电微电机的研制成功，标志着微机械技术已经发展成了一门独立的新兴学科。在科学家们的推动下，微机械技术受到了美国、德国、日本等发达国家的重视，投入了大量的人力物力，十余年间，微机械技术取得了众多新成果，微机械技术透浸到众多领域，产生了巨大的经济和社会效益，展现了美好的前景。

二、微机械元件

微机械元件既可以作为独立的器件，应用于宏观的机电系统中，又可以作为微机械集成系统的单元，是微机械迄今为止研究和开发的主要内容。

微机械的研究主要集中在硅基器件上，这与硅的良好的机械性能和与IC工艺的兼容性有关。早期研制成功并商品化的器件是结构简单的传感器棗硅压力传感器，这种传感器性能优良，成本低廉，市场增长十分迅速，95年产量为5千万件，预计2005年产量将达1亿2千万件[1]。1995年全球传感器市场为60亿美元，其中约4分之1为微机械传感器，微机械传感器从起步至今仅十余年历程，发展如此迅速，表现出微机械技术的强大的生命力。

微机械传感器市场潜力仍非常大，不仅可以进一步替代传统传感器，由于其价格低廉，必将在更多领域得到应用，从而开辟更广阔的新兴市场。国际上许多著名的公司如，Rosemout、AnalogDevices和Motorola均有积极的微机械传感器市场发展计划。

（一）微机械元件应用

微机械器件的优势在于大批量生产时成本低廉，产品的性能-价格比明显优于传统器件。目前具有广阔市场的应用领域包括：

1、多功能绝对压力传感器

石油危机和人们对环境保护的要求，使汽车制造商必须改进油料燃烧的经济性，提高汽车单位重量油料的行程，改善汽车尾气质量。基本的方法是严格控制燃料与空气的比例。这种控制系统的关键元件为多功能绝对压力传感器。1995年这种传感器产量为二千五百万件。

2、医用压力传感器

在使用微机械传感器以前，测量血压用的是可靠性较低的普通压力传感器。这些传感器在使用前须稳定化和标定，测血压的费用较高。

汽车用多功能硅压力传感器研制成功，激励人们成功地开发出医用压力传感器，这种医用传感器使用前不需标定和稳定化，使用费用很低，在严重的疾病的诊断和治疗棗如心脏手术等医疗中得到广泛应用，1995年产量为一千八百万件[2，3]。

3、加速度传感器

九十年代初，硅加速度传感器已由实验研究转入实际应用，应用于汽车车祸传感和刹车及安全汽囊释放控制系统。95年年产量逾五百万件[4]。在过去的二十中，虽然美国由于汽车数量增加车祸的数量增加了75%，而车祸死亡率却减少了50%。这与微机械加速度传感器在汽车中的应用有很大的关系。

二、市场预测

十年前，微机械器件仅有硅压力传感器具有较大市场应用，而如今，加速度传感器已在几年的时间中产量由20万件增加到近2千万件，而许多其它微机械器件也逐步商业化，市场价值达数十亿美元。现在，非传感器类微机械器件的市场还非常小，但有理由预测，在今后十年，非传感器类微机械器件将会有明显增长。

近期有较好市场前景的微机械器件有：

1、压力传感器

微机械硅基压力传感器将进一步增长，应用于汽车和智能化网络输出等方面[5]。汽车传感器的应用包括：燃油汽化、高压喷油、发动机的多功能压力传感器、电子刹车等。

2、惯性传感器

惯性传感器发展十分迅速，包括加速度计、转速计和陀螺仪等，主要应用于汽车稳定性控制和驾驶控制及虚拟现实控制器等方面，以汽车安全气囊释放为目标的加速度传感器已经开发成功，尺寸仅为3mm×3mm，量程为5g，预计价格为每件15美元[6]。

惯性传感器可作为智能惯性导航的核心器件，应用于汽车、飞机和航天器件的驾驶和控制，

3、流体控制器

流体器件，如压力阀，将逐步商品化并有较快的增长。但目前微机械流体器件由于操作温度范围较窄，压力和流量控制范围较小，与流体的相容性有限，还不能很好满足传统商业领域的需要[7]。

4、数据存贮

复杂软件和影相技术对大量信息存贮的需求，促进了高密度存贮技术的研究，多项高密度存贮技术正在开发之中，在微机械技术领域，有良好商业前景的存贮技术的研究包括：

（1）用芯片上的伺服电机驱动硬盘磁头，可以实现0.1μm精密定位，存贮密度可达100GB/in2[7]。

（2）IBM开发了一种塑性存贮盘读写技术，用微机械技术制作“笔尖”，在“写”时，在塑性盘上形成凹坑，而读时，与早期的唱片机读的方法一样。用该方法，已实现存贮密度达20GB/in2[8]。

5、显示器芯片

德州仪器开发微转镜显示芯片技术已愈十五年，现在已经开始少量生产种芯片[9]。还有其它硅谷公司也在开发该项技术。微机械显示芯片将最终实现市场化，可望在巨大的显示器市场占有一定份额。

6、微机械通讯器件

正在开发中的光纤微机械反射调制器，有希望实现居民实时影相通讯，有希望得到迅速发展[10]。

7、CMOS热电堆传感器

用氧化物/氮化物支撑的n型多晶硅/p型多晶硅红外传感和电功率传感元件可以用CMOSIC工艺制作，绝热是通过在CMOS热氧化物下面的体硅腐蚀工艺实现的。硅的氧化物和氮化物对8至14微米的波长敏感，可用来监测房间的异常侵入。温升（几mK）用热电堆来检测[11]。预计该元件在民用、工业和军事上都有广阔的应用前景。

8、CMOS热压力传感器

利用压力对空气热传导性能有影响，可以制成测量气体压力的CMOS压力传感器。目前研制的器件，可用来测量102至106Pa空气压力[12]。

9、CMOS热、通风和空气调节（HVAC）多功能传感器

热、通风和空气的调节须测试温度、气流和空气的湿度。将热电堆、热压力传感和测量湿度的指状电容利用CMOS技术集成一体，便构成了HVAC传感器[13]。这种传感器将在人类高质量生活环境的控制中发挥重要作用。

四、微机械仪器

由于微机械技术能够以较低成本制造出尺寸微小的机械结构，并且可以将传感器、执行器、控制器集成了一体，因此在测试仪器等方面表现出了巨大的优越性。

1、微机械电泳仪

在细长的毛细管两端加上直流电压，管中注入离子导电液体，将发生电泳运动，将分析的样品注入毛细管一端，不同分子量的集团将以不同速度运动，从而形成按分子质量的分布排列，在毛细管的侧面用放射线或荧光可以测定试样的组成。如某一组DNA的组成。

用微机械方法制作的电泳仪比传统电泳仪有很大优越性，不仅价格低，而尺寸小，仅为传统电泳仪尺寸的10分之一，速度快也提高10倍，而且测试结果更加准确[14]。

2、微机械质谱仪

电泳仪可用来分析试样的分子组成，而质谱仪是用来分析试样的原子组成的。在质谱仪中，首先将试样气化，然而在真空中电离，再用电场使离子高速运动，并在磁场中将不同质量的离子分离到不同的运动轨道，同探测器检测，即可分析原子组成。用微机械方法制作这种质谱仪正在开发之中，预计可以将尺寸缩成掌上型大小[15]。

3、微机械细胞计

通过将细胞悬浮在液体中，注入装有透明液体的试管。注入时，细胞悬浮液在试管透明液中形成很细的一条液柱，液柱非常细，可以从试管侧面测定单个细胞的形状、尺寸、光学特性，进行统计学研究。这对医学研究非常有益。现在这种仪器十分昂贵，而用微机械方法制作细胞仪的中的微结构十分便利的，微机械细胞计将能用来确定含量仅0.1%的血细胞[16]。

4、微机械染色体链成反应仪

现有技术尚无法测量数量非常少的DNA的结构，只能通过复制DNA的染色体，使数量增多之后才能测定。利用加热时DNA双螺旋蛋白质分子的融解，分解成两条单链，冷却时，在适当的反应试剂中，试剂分子与每一单链相互组合，形成两条双链DNA。重复上述过程，将使DNA分子大量增殖[17]。

用微机械方法制作的链式反应仪，可以在几分钟内完成DNA的样品复制，比传统仪器快5至10倍，而且，可以节约价格昂贵的反应试剂。随着医疗对DNA测试需求增加，成本低、性能优良的微机械链式反应仪将会有较大市场。

5、微机械重金属探测仪

用微机械方法可以制成阳极溶解式重金属探测仪，利用重金属特征电位和电离电量来检测样品中重金属含量，微机械方法可以制作出尺寸较小的便携式重金属探测仪，可以在现场监测重金属污染[18]。

6、微机械血液测试仪

以微机械生物化学传感器为基础的血液手持型测试仪，可以快速测试血液中的CO2、K+、Na+、C1-、葡萄糖、尿素、pH值等多种指标[19]。这种血液分析仪的开发成功预示着化学分析仪进入一个崭新天地。

五、结论

短短的十余年时间，微机械从诞生至今，从原理研究，器件开发到仪器研制，已经积累了众多成果，形成了一个对人类社会众多领域都将发生重大影响的丰富多彩的新学科。目前在微机械传感器表现出了强大的生命力，在传感器市场占有已达1/4以上，并且开拓出汽车安全汽囊释放控制系统等高经济附加值，高社会价值的新型产品，而在微机械陀螺仪、生物和化学传感器等方面的研究成果，表明微机械在众多领域将发挥巨大的作用，产生巨大的经济价值，将对人类社会生活带来巨大的进步。

微机械仪器的开发和研究成果表明，人类已经有能力开发出品种众多、成本低廉的便携式或掌上型仪器，测试速度快，测试结果更加精密，这将使越来越多的人得到高质量的医疗、保健，更多的人有条件从事高层次的科学研究。

与微型计算机相似，微机械器件的优势在于大批量生产带来的价格优势，因此，现在取得商业成功的主要是那些有巨大市场的项目，如力学传感器，但随着各种模块式器件开发，可以期望组合成种类众多的仪器和系统，实现微机械产品的多样化。

参考文献

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NewProgressofMEMSComponentandInstrument

仪器分析论文篇（5）

我们已经成功地研制了被称为“世界电子测量仪器之王”的微波毫米波矢量网络分析仪。随着我国新体制电子信息系统和新式武器装备的发展，占领和利用有限的频谱资源已经成为高新技术发展和军事电子技术及装备发展的一个重要特点，其中充分利用频谱资源中的电磁波幅度、频率、相位和极化信息是现代电子装备的核心特点。而现代电子装备的发展又急需能同时获得被测对象的幅度、相位和群时延特性的高性能矢量网络分析仪。特别是雷达相控阵列技术的普遍应用，对相位和群时延特性的测试要求越来越高，因此矢量网络分析仪便成为现代电子装备必备的、关键的测试设备，是其他测试设备无法取代的重要检测手段。另外微波毫米波有源器件CAD技术正在日益普及，而有源CAD的基础是提取有源器件的S参数，当前只有矢量网络分析仪有能力同时获得有源器件的S参数，使CAD的设计结果更接近于实际应用。除此之外，矢量网络分析仪已走出传统的线性网络的应用领域，而在非线性、大功率网络的测试和分析中发挥着重要作用。另外，以矢量网络分析仪为核心可以组成天线、RCS、大功率、T/R组件等自动测试系统，因此它的应用领域将是非常广阔的。

为了适应我国的急需，信息产业部电子第41研究所已成功研制成高水平的矢量网络分析仪，该仪器的突出特点主要有以下几个方面：

1.工作频带宽，一次扫描即可完成45MHz～40GHz全频段幅频特性和相频特性的测量。

2.测量精度高，由于采用误差修正技术，大大减小了系统误差对测量结果的影响，即使采用非理想的硬件电路，也能获得高精度测量。

3.大动态范围，由于矢量网络分析仪采用高灵敏度幅相接收机技术和数字信号处理技术，提高了小信号测试灵敏度，拓展了测试动态范围。

4.高速实时测试，由于采用了嵌入式高速计算机技术，将测量校准、测量控制、误差修正、显示控制等过程程序化、软件化，提高了自动化程度和测试速度，使实时测量成为可能。

信息产业部电子第41研究所，经过多年的艰苦努力，该所研制的矢量网络分析仪已实现系列化和家庭化，有十多个型号可供用户选择，包括同轴和波导校准件在内的测试附件齐全，配套性强，能够满足不同层次用户的测试要求，其频率范围可在0.0003～110GHz内选用。

国产矢量网络分析仪的研制成功，使我国矢量网络分析仪的设计和制造水平跨入了世界先进行列，成为继美国之后世界上第二个掌握此项技术的国家，产品的技术水平和品种可以与国外同类产品相比，同时通过对矢量网络分析仪的研制，掌握了多种以矢量网络分析仪为核心的自动测量技术和自动测试系统。

二、掌握了调制域测试技术，研制成功调制域分析仪

调制域测试技术是二十世纪末出现的一个新的测试技术领域，它与过去我们熟知的时域测试、频域测试成为目前的“三域”测试技术。时域测试是测量输入信号随时间而变化的信号值，是信号幅度与时间的关系。频域测试是测量输入信号随频率而变化的信号值，是信号幅度与频率的关系。调制域测试是测量输入信号随时间而变化的频率值，所产生的显示图形代表信号的调制域，是信号的频率值与时间的关系。调制域测试技术是一门新兴的非常重要的而技术难度又非常大的测试技术，这主要取决于科学技术和电子装备的飞速发展。大家知道，过去大多数电子信息传送的是幅度变化信息，现在转向传送数字信息以后，信息越来越多地作为数字脉冲之间的定时或相位关系的方式传送出去，单单使用示波器或频谱仪这类的以幅度为基础的仪器，就不能满足表征这些数字信号需要了。于是提出了相位数字化新方法。这种方法非常适合测量定时信号、相位编码信号或频率编码信号。调制域测试技术的出现，必将对众多的测试问题做出新贡献。事实已经证明，调制域分析技术，在越来越多的应用领域成为一种不可或缺的测试技术，尤其是在军事电子测试领域更有其重要的意义。

譬如，随着综合业数字网和同步光纤网络等新的数字通信技术进入主流电话系统，其高速传输速率应用传统的测试手段已经不能精确地测量传输信号；再有通信传输中晃动的精确测量，是传输中至关重要的一个问题。由于调制域分析技术可以进行二百万次/秒，64000次背对背的频率测量，因而它是当今唯一能直接显示随时间而变化的晃动技术；再有，调制域分析技术在军事上具有其独特的应用，由于它可以测量、分析迅速变化的频率、时间间隔或相位关系函数，因此调制域分析技术可对这种信号进行调谐，以达到电子装备的最佳性能，以雷达而言，可以消除其盲点，减少目标运动的负效应，改善雷达系统的作用距离和分辨率。此外，调制域分析仪还非常适合设计防抱死制动系统、可调节悬浮系统、自适应巡航控制系统、防撞雷达、各种各样的航天和防御系统等。总之，调制域分析技术是可以用来加速设计和表征诸如雷达、电子战、监控系统、扩频通信等的工作和性能特征。

南京新联电子设备有限公司已经研制成10Hz～2.5GHz的调制域分析仪，达到国外同类产品的水平，填补了国内空白，为我国跳频领域的电子设备和军事装备提供了低于国外价格1/3～1/2的测试手段。为了更好地满足测试需要，下一步将继续研制更高频率的调制域分析仪。

三、VXI总线技术取得重大进展

VXI总线技术是二十世纪末出现的一个新的母线技术。它首先出现于美国，应用于美国空军电子测量仪器。VXI总线将VME总线和GPIB结合起来构成一个新的标准，这种模块式仪器平台可以满足未来仪器应用的需要，使电子测量仪器和系统步入一个新的发展时期。VXI总线是一个新的行业标准接口母线，是一种完全开放的、适应多厂家仪器产品（模块、插卡式）的行业标准。这个标准的推出有三个原因：一是适应技术发展的要求，二是多厂家的仪器缺乏互联性，三是军方的需要，而且这是最重要的一个方面。军方需求什么？一是军用电子测量仪器战争现场所强调的便携性，VXI可以大大减小设备的体积和重量；二是大大提高测试速度，VXI比GPIB的速度可提高40倍；三是测试系统的适应性、灵活性大为提高；四是价格适中；五是有利于充分发挥计算机的作用。

这个新的总线标准，在美国应用之后，我国各界都非常欣赏，研究者众多。我国经过几年的探索，已经取得了较大的进展，在若干方面实现了具体的应用。如成都电子科技大学测试技术及仪器研究所CAD研究室研制的VXI总线测试软件平台是我国VXI测试技术的重大突破，其主要技术指标：1.硬件环境：内嵌VXI控制器、MXI控制器和GPIB-VXI转换器；有NIPCI-GPIB、AT-GPIB/TNTHP82350/82341和ES1400等GPIB接口，还有打印机和UPS等其它必要外设。2.软件环境：Windows98操作系统；支持标准模块驱动器（VISA32）。3.软件特性：可编辑的图形化编程环境；可自定义的虚拟面板；丰富的数据处理函数；开放的外部程序接口；同时管理VXI、GPIB、1553B、RS232仪器和模块；方便使用的帮助系统。该研究成果已应用于“XXX型号远程雷达综合测试系统”、“火控雷达综合测试系统”和各种装备的VXI总线自动测试系统中。

四、电子测试仪器向毫米波推进

众多民用和军用电子装备都在向毫米波发展，特别是在军事方面，其发展更为迅速。预计未来电子战系统的信号环境将达100～200万个脉冲/秒，装备系统可能要执行几十亿条指令，目前集成电路的处理能力还不能满足军用电子设备的要求，这将影响新一代电子战系统的作战能力，为此必须发展超高速集成电路（VHSIC）。于是集成电路的测试将从几十万门/芯片升至几百万门/芯片，其测试难度相应地大幅度增加。鉴于“现代战争的胜利属于能驾驭电磁频谱的一方”，因此从80年代起，美、苏等国就将毫米波技术纳入新式武器装备研制计划。由于微波/毫米波单片集成电路（MIMIC）能够在一个基片上制作出宽带接收机或宽带功率组件，从而能做出重量小于25磅，体积小于90立方英寸，能随1000g冲击加速度的小型宽带灵巧的投掷式干扰机和多倍频程相控阵干扰单元。但是从若干年的研究看，测试技术已成为制约MIMIC进一步发展和提高的瓶颈。因此近几年我们电子仪器重视向毫米波发展。

信息产业部电子第41研究所最近研制完成的AV3615三毫米S参数测试装置及校准件，与主机一起可以进行三毫米波段的幅度和相位精确量；频谱仪的毫米波扩频模块与该所研制的高性能频谱分析仪一起组成系统可实现9kHz～110GHz频段的频谱分析；毫米波功率计探头系列与主机一起实现了微波/毫米波功率的直接测量。南京新联电子设备有限公司研制完成的EE3395型毫米波频率计数器，其频率测量范围达10Hz～110GHz，该产品可广泛用于毫米波电子对抗系统、卫星通信设备、高精度雷达及射电天文等领域。

五、通信测量仪器达到高技术水平

通信产业的发展速度超过了人们的想象，所以我们必须适应通信产业的发展，以最快的速度发展我国的通信电子测量仪器。近几年成都前锋电子仪器厂研制完成了无线寻呼检测仪、电台综合测试仪、数字微波通信测试仪；信息产业部电子第41研究所研制完成了误码测试仪、数字传输/数据通信分析仪、七号信令测试仪等。这些产品都达到了二十世纪末国际先进水平。

仪器分析论文篇（6）

1.1离子色谱法

离子色谱，实质上就是高效液相色谱中的一个组成部分，主要对氯、氟、硝酸根以及硫酸根等一系列阴阳离子进行分析。离子色谱是唯一一种能够同时作多组分痕量阴离子快速分析的分析方法，非常适合分析酸雨成分，所以在生态环境监测中的应用范围十分广泛。

1.2高效液相色谱

高效液相色谱法，实质上就是一种向色谱柱液体流动相施工高压，以此分析分离液体的方法；高效液相色谱法具有灵敏度高、效率高以及速度快等一系列优点，主要是分析与分离一些分子量大、挥发性低以及热稳定性差的有机污染物，而这一类有机污染物在所有有机污染物中占据80%以上，例如：微囊藻毒素、多环芳烃类等。

1.3气相色谱法

气相色谱法在早期就已经广泛应用于我国土壤、水质以及大气等一系列环境样品的分析中，尤其是对样品中含有的甲苯、苯等多种有机污染物的分析。就目前来看，全球已经了解与掌握的有机化合物种类大约有300多万，其中具备挥发性的有机化合物大约占有所有有机化合物的20%，气相色谱法主要是对具备半挥发性、挥发性的有机化合物进行分析。我国早在1989年就已经准确确定了68种有毒污染物，采用气相色谱法进行定量分析与定性分析的有毒污染物有58种，主要包括：有机氯农药、苯系物以及挥发性卤代烃等一系列物质，充分表明气相色谱法运用于生态环境监测的重要性。

仪器分析论文篇（7）

关键词：仪器分析；改进；实践

本文主要是在原有的仪器分析实验实验基础上，从仪器分析实验课程的基本问题及在教学中存在的问题着手，对现有的仪器分析实验课程进行改进，提高仪器分析实验课程的教学效果，加强素质教育，推动创新人才的培养。

一、仪器分析实验课程存在的问题

1、实验课和理论课不同步

仪器分析实验所用仪器比较昂贵，且同类仪器比较少，不可能像其它基础实验那样，一人一组进行实验，也不可能同一个老师同时上几个实验。因此仪器分析实验通常采用循环模式进行，即几个老师分别带不同的实验，这样就存在着问题：同一个实验时间段，不同学生所用的实验仪器不同，实验内容不同，有的实验内容比理论课超前，特别是前几周，大多数实验都比理论课超前，对做这些实验的学生来说，没有理论基础，听起来比较费劲。

2、仪器设备资源短缺

仪器分析实验所用仪器通常价格都比较昂贵，同类仪器的台数较少，而且实验安排学时数偏少，有些仪器操作复杂，学生既无独立操作的可能性，又无重复实验的机会，学生自主动手能力培养的问题难以解决。而且在实验过程中学生一般8-10人一组，每人动手的机会不多，且有依赖感，因此大多数学生都是走马观花，很难达到预期的教学效果。

3、课前预习工作不充分

仪器分析实验课主要是是以理论为基础的， 这就要求学生在上实验课之前，进行全面的预习。从实验的原理、步骤、试剂及仪器操作方法，到实验数据的处理，每一环节都要有全面的了解，只有这样学生才能对所学理论知识进行巩固和提高。但在实际的实验课程中，由于实验仪器均为精密及贵重仪器，很多学生之前对这些仪器不但没有见过，有的甚至没有听说过，对仪器都很陌生。即使进行了实验教材的预习，但对具有复杂结构、原理及操作方法的仪器仍是无从下手。

4、教学模式单一

实验课大多采取教师讲解并演示，部分实验是教师讲解，学生可以操作的模式，而教师担心学生在实际操作过程中碰到较多的疑难问题，尽可能把实验过程讲得详细，同时受仪器数量及课时限制，实验多个环节必须由教师提前做好准备，学生只能被动地去听课。在学生课操作的实验中，也是多人一组，易造成每组个别动手能力较强的学生主动操作，多数学生未具体实施操作过程。这样的实验课程，学生对其所学的有关知识并未能真正掌握，其结果是学生在实验过程中缺少思考、提问、讨论。这样会抑制学生的思维积极性，最终使学生对实验不感兴趣。

5、对实验课程不重视

长期以来仪器分析实验课程作为理论课的辅助课程，学生对其重视程度不够，学生有时处于一种应付状态。由于实验内容基本都已得到验证，学生在机械的实践实验步骤过程中，依赖性强、缺乏主导性、综合性和设计性。

6、实验教材与科技发展脱节且通容性不强

仪器分析实验教材选用是否合适，尤为重要。教材的出版要比新技术和新仪器的出现延迟，教材内容相对滞后，不太适应现代分析化学的要求。目前出版的仪器分析实验教材大多数内容是按旧仪器的工作状态编写的，与现代新仪器的全自动化操作相差甚远。此外，由于不同院校拥有的仪器设备的厂家、型号参差不齐，实验条件自然也就有所不同，其操作差别也是很大的。即使有个别仪器分析实验教材的内容较新，但仪器不同也同样不能使用，因此没有通用的实验教材。

7、实验报告中存在问题无法及时认识和改正

一般情况下，仪器分析实验都是第一次做实验，第二次实验时交第一次实验的实验报告，教师批改完后第三次实验时发下去，这样学生看到老师的批改至少已经是两周以后了，实验报告的相关信息反馈给学生滞后，导致学生在下次实验中犯同样的错误，或者因为实验所使用的仪器不一样，上课内容不一样，实验报告上所反馈的问题并不一定适合后面的实验，有些学生直接把实验报告放在一边，或者没有细看实验报告中反馈的信息。

二、仪器分析实验课程改进与实践

1、实验前预习与现场预习相结合

实验前进行预习，可以使学生在老师讲解实验时做到心中有数，了解实验的全过程，对所用的仪器有一个基本的了解。为了提高实验预习质量，可以采取实验前预习与现场预习相结合的方法，可以让学生在实验前到实验室面对着仪器，近距离接触仪器设备，就实验的具体内容进行预习，这样学生就能对仪器的原理构造及操作步骤有直观认识，建立了感性认识，做起实验才会得心应手。

2、仪器分析实验教学内容改革

传统的仪器分析实验所设立的实验项目基本为验证性实验，理论上虽然比较成熟，但实验内容和实际应用实验例子上比较陈旧，与现代实际应用脱节，不能体现技术的发展，不能达到提高学生创新能力的目的。

我们要根据现有的仪器设备及现代分析技术的发展，科学合理地适当减少一些陈旧的实验，减少验证型实验，适当增加新技术新方法的实验内容，增加一些综合型实验、设计型实验、研究型实验以及创新型实验内容，强调应用性和体验性，尽量结合实际，选择应用性强、试样易获得、与人们生活紧密联系的实验内容，提高学生的学习积极性和解决实验的能力，如石墨炉原子吸收分光光度法测定人指甲中铜的含量，高效液相色谱法测定奶粉中三聚氰胺的含量，气相色谱法测定白酒中乙酸乙酯的含量；化妆品中铅的测定、中草药提取液有效成分的测定、水样中砷和汞等重金属的测定、蔬菜中有机磷农药的测定等等，学生可按自己的兴趣选择实验课题，查阅文献资料，咨询老师，设计出一套完整的实验方案，其中包括样品采集、样品处理、仪器设备、实验报告等。这样可以使学生创新设计能力、科研能力大大提高，分析问题和解决问题的能力得到了锻炼，加强了学生文献资料阅读总结的能力，为以后的毕业设计和工作打好了坚实的基础。

3、合理安排实验教程，运用现代教育技术先进的教学手段

可以采取先易后难、先简后繁的程序，让学生对实验逐步适应和提高，从基础实验、开放实验到研究型实验，逐步深入，使学生不断积累新知识、运用新知识，由质变达到量变，成为真正的实用型、创新型人才。另外安排实验教程时，注意理论课与实验课同步进行，这样有利于学生对实验内容的接受，得到学生的认可，也有利于老师实验教学的顺利进行。

在正式接触仪器，真正做实验前，可以进行1-2节的多媒体教学课，运用现代教育技术先进的教学手段，如CAI辅助教学、多媒体教学等，以图像、动画、声音等形式，或者把学生以往没有接触过的各种大型分析仪器的结构及实验操作过程完整拍摄下来，以录像的形式通过屏幕展示给学生，更加直观、更加生动地展现了实验仪器内部结构、仪器原理和仪器操作，充分刺激学生的感官，使学生对仪器的结构和使用有所了解，得到初步的感性认识。这样不仅能丰富教学手段，提高学生学习兴趣，而且能使枯燥的化学和仪器知识变得活泼，抽象的理论知识变得容易理解，这样的教学手段能激发学生的学习兴趣，充分调动学生的主动性和积极性，同时改变原来单调、枯燥的实验课，使教学形式和实验内容丰富多彩，学生不仅愿意动手操作，而且实验技能得到很大提高。

4、改变教学模式

可以采用“以问题为先导”的教学模式，实验教师设计相应的问题，逐一提出，学生讨论式的回答，然后教师总结，纠正错误，肯定准确的，最后进行操作示范。通过提问-讨论-总结-示范的教学模式可以一步步地引导学生对原理、仪器构造、操作步骤等每一个过程有更深刻的理解和认识。学生开动脑筋，进行热烈的讨论，将课本上所学的理论知识和实验紧密联系起来，进一步提高了分析问题和解决问题的能力。

5、开放实验教学

动手机会少是学生基本操作技能比较差的主要原因。通过开放实验教学，在课外时间有计划开放实验室，为学生开展创新型实验提供了坚实的基础，为毕业论文设计做好了准备。允许学生在课余时间在老师的带领下进入实验室，在老师指导下进行部分仪器的操作。允许学生在完成基本实验内容的基础上自选实验，实验项目可以由教师提供， 也可以是学生通过查资料获得，并安排实验教师轮流值守，随堂进行指导，这样就可以充分发挥学生自己的创新设计能力，得到更好的收获。

6、改革考核体系，培养学生科研意识

在实验教学过程中培养学生的科研意识十分必要，会影响学生以后的科研能力及其兴趣。传统的实验报告仅仅要求学生对实验结果进行简单归纳、分析，有必要改革考核体系。可以通过几个方面全方位考查学生的实验情况，逐项打分，直接给出平时实验成绩。包括上实验课前的预习报告、实验操作现象观察、实验操作、仪器的使用、实验课课堂提问、课后总结实验报告等。也可以要求学生按科研小论文的形式完成实验报告，格式包括标题、摘要、关键词、正文（前言、资料、方法、结果、讨论、参考文献）等，评价实验报告时要从格式、内容、实验结果、归纳分析等去审查，结果要求如实反映实验结果。得不到预期结果的不可随意改动实验数据，讨论时应分析实验失败的原因。这样学生不仅会掌握论文书写格式，而且能知道科学研究必须以科学实验为依据，要有严谨、求实、客观的态度。

7、选用合适的实验教材

可以在原有的仪器分析实验教材基础上，结合现代仪器分析技术的发展，并结合已有仪器设备的实际情况以及一些热点问题，组织教师编写出一套新的仪器分析实验较教材或讲义。这样可以运用已有的仪器设备有针对性的去学习仪器分析实验课程。但随着新方法、新仪器的引入，必须要在再版教材或讲义中加以补充更新，以便相互吻合，更好地提高实验教学效果。

仪器分析实验的过程，不仅是对原有的基础理论知识学习加以检验、巩固和提高的过程，同时也是理论联系实际的过程。随着科学技术的迅猛发展，应用领域的需求，对高等院校仪器分析实验课程的要求会越来越高。仪器分析实验课程的改进与实践，不仅培养学生系统理论基础和实验技能的提高，而且更重要培养学生的创新能力和科学素养。只有在教学实践中不断积累经验，大胆创新，充分调动学生的积极性和主动性，提高教学质量，才能达到教学改革的目的，这是一个长期的工作，需要不断的去摸索教学的方法和方式。

参考文献：

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仪器分析论文篇（8）

[中图分类号] G648 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2013）10-0029-02

一、引言

仪器分析是化学领域的一个重要分支，它是以物质的物理或物理化学性质为基础建立起来的一种现代化分析方法，利用各种特殊的仪器设备，对物质进行定性和定量分析及形态或结构的分析。仪器分析实验课程理论深、综合性强，已成为化学、化工、材料、地质等学生必须掌握的一门重要课程。仪器分析实验课程不仅使学生加强对理论知识的理解，同时还让学生掌握了物质的检测和分析手段。分析仪器有紫外分析仪、红外光谱仪、色谱分析仪、质谱分析仪、原子吸收仪、核磁共振分析仪、热重分析仪等。由于各学校仪器资源有限，学生不能独自操作实验，因此，可采用仿真仪器分析教学，也就是分析仪器的仿真教学，它是利用建立分析仪器的教学模型，利用计算机、网络技术、仿真技术和信息技术，在计算机上建立一套反应特性与真实分析仪器完全相同的虚拟分析系统进行教学，学生通过操作这台虚拟分析仪器，可以获得与操作真实仪器一样的丰富经验。

仿真仪器分析教学可满足每个学生学习需求，促进学生感性地理解仪器分析中的理论，快速地操作仪器以满足各企事业单位的需求。

二、仿真仪器分析教学的优点

（一）提高教学质量

仪器分析根据分析原理不同，涉及多种类型仪器，且很多仪器价格昂贵，新建本科院校和一些普通本科院校，部分仪器未采购，大型仪器实验由老师演示给学生。而仿真仪器分析提供了仪器操作实训，计算机的普遍使用可使每个学生都能根据仿真系统进行模拟操作，达到了解真实仪器的操作方法，形象理解理论知识。

在操作仿真系统中，每一个仪器的操作步骤都有评分，学生参考评分就可知道自己操作是否正确，如果操作不对可重复操作。同时学生可查阅仪器的说明、结构、原理和方法，从而锻炼他们解决问题和分析问题的能力。

仿真仪器分析教学，基本包括核磁共振分析仪、质谱分析仪、红外分析仪、色谱分析仪等仪器的组成、操作以及相关理论，学生能基本掌握仪器的结构、原理、使用方法、注意事项和数据处理。仿真模拟真实仪器环境的直观、可操作性，在一定程度上激发了学生学习兴趣，让学生对仪器有一个具象认识，是一种图文并茂的教学方式，进而提高教学质量。

（二）低成本

采用仿真仪器分析系统，可大大地降低教学成本。首先，减少购买实验仪器的费用。一台国产热重分析仪需十几万，高效液相色谱需十几万，甚至上百万；其次，无需花钱配置高标准实验室。部分仪器操作条件苛刻，实验室需配置空调、除湿机等；最后，仪器维修费高，有些仪器耗材很贵，部分试剂价格较贵而其用量大，在考虑教学成本的问题上，这些实验就很可能被取消，仿真系统在计算机上进行虚拟操作，这样就无需高价的试剂。

三、仿真仪器分析教学的注意事项

仿真仪器分析教学具有得天独厚的优势，但要获得较好的教学效果，还需注意以下几个方面：

（一）激发学生兴趣

仿真软件教学枯燥难懂，为激发学生兴趣，在每一种分析仪器和分析方法背后都蕴藏着艰辛或有趣的故事，回顾和追踪科学家走过的足迹，能极大地提高学生学习兴趣，激发学生参与科研和追求创新的热情。例如，色谱法起源于20世纪初，1903年俄国植物学家米哈伊尔・茨维特用碳酸钙填充竖立的玻璃管，以石油醚洗脱植物色素的提取液，经过一段时间淋洗后，植物色素在碳酸钙柱中实现分离，在管内形成了具有不同颜色的谱带。1952年英国科学家阿切尔・马丁、理查德・辛格因发明分配色谱分离法而共同获得诺贝尔化学奖。通过这些事实，让学生领会仪器分析在化学界所起的作用，引起学生对仿真软件操作的兴趣。

（二）与真实仪器教学相结合

原子吸收分析仪操作条件复杂，采用仿真软件系统较好，每个学生都能操作。红外光谱仪、紫外光谱仪等操作简单、迅速，这些仪器能满足1人或几人的小组操作，单一采用软件系统，不免有些单调，学生希望进行实际操作，可让他们操作真实仪器，之后操作仿真软件，两者相比较，加深对仪器和理论知识的理解。

（三）重视操作过程

仿真仪器分析，例如北京东方仿真分析仪器仿真软件，每一种分析仪器的操作步骤都有评分，操作正确给满分。在这种情况下，要检查学生获得的分析数据是否正确，例如，学生在仿真紫外分光光度计时，操作满分，但结果不对；有时结果对，但操作不完全对。所以教师要仔细检查学生的操作过程。

教师必须要求学生对仿真系统反复操作，达到熟练程度。在仿真下一个实验前，需要重复练习上一个仿真实验。

（四）重视信息反馈

仿真仪器分析是让学生形象地理解仪器分析理论，同时还要掌握分析仪器的操作。通过提问，可检查学生对以上两点的掌握情况。例如，提问学生气相色谱仪能否分析混合液体？依据什么原理将其分开？载气流速对色谱图有何影响？气化室的温度、柱温对色谱图有何影响等。通过学生的回答可了解他们掌握情况，同时让他们更好地理解仿真仪器分析软件中的操作。

四、仿真仪器分析教学中存在的问题

仿真仪器分析教学在设备、师资投入上具有优势，但也存在不足之处，例如，软件的仿真程度，教学多样性低，还具有一定的机械性，学生学习主动性不足等。

（一）仿真软件开发问题

为提高仪器分析模拟效果，需开发仿真软件，且要求软件种类和功能齐全。软件公司开发的软件大多是常用的几种，而仪器分析所涉及的仪器至少十几种。

同时，科技迅速发展，新仪器层出不穷，使得新仿真软件开发备受重视。而软件开发人员不懂仪器的相关理论和知识，所以要密切跟分析化学专业人士探讨，设计软件操作模块，使模型参数、环境与实际仪器的样品采集、分析相同。

（二）仿真软件升级问题

传统仿真软件有待于升级。例如，仿真原子吸收软件，增加不同种类的阴极灯；气相色谱软件中的检测器，除了热导检测器、氢火焰电离检测器外，还可增加电子俘获检测器和火焰光度检测器等，加深学生对真实仪器的全面认识。某些软件存在缺陷，例如，液相色谱软件，溶剂的设置与否，都被系统默认为初始值，学生可不进行设置；紫外分光光度计软件，紫外光波长若不调整，也有出现正确的实验结果，而误导学生认为自己操作正确等。以上这些问题，影响学生对真实仪器的理解，所以仿真软件升级迫在眉睫。

（三）仿真教学开放性问题

仿真教学不能限于实验室，更应网络化，便于学生利用课外时间，在宿舍或网络上进行自主学习；同时也加大实验室的开放力度，实验教师安排一定时间，让仪器分析课程的学生学习和操作。

五、总结

仿真仪器分析具有明显的优势，被很多教学者认可，在新建本科院校和普通高校中具有较强的实用性，但也存在不足之处。在仿真仪器教学中更需要激发学生兴趣，重视学生操作，学生信息反馈等方面，使学生能理解仪器分析理论，熟练操作仿真系统，同时仿真软件开发和升级也迫在眉睫。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 陈海健.浅谈《仪器分析》应用型人才培养[J].科技创新导报，2011，（21）.

[2] 黄芳，吴晓，霞邵阳.仪器分析课程的教学思考[J].江苏教育学院学报（自然科学），2011，（4）.

仪器分析论文篇（9）

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）51-0120-02

随着科学技术的发展，各学科知识的相互渗透，分析测试技术已经发展为一门独立学科――仪器分析。仪器分析作为现代化的分析测试手段，正在日益广泛地为科研和生产提供大量的有关物质结构和组成的信息，成为科研工作和日常检测不可缺少的组成部分。因而，仪器分析课程现已成为高等院校中许多理工科专业的重要课程，是一门理论和技术含量很高的应用性很强的学科[1，2]。

一、仪器分析教学现状

仪器分析课程的传统授课模式包括课堂教学与实验课程两部分，大部分高校以往的有关现代仪器分析课的教学往往偏重理论教学，特别是对仪器基础知识的课堂讲述；在实验课程中，由于缺少大型精密仪器参与，实验部分通常难于进行。大部分教学只能止于纸上谈兵，极少注重学生动手能力和解决实际问题能力的培养，这就使得学生在仪器分析课程的学习中难以做到理论联系实际，致使教学效果差[3，4]。

河北科技大学为突出学校的办学特色和提升科研层次，近年来加大了教学和科研方面硬件设施的投入。专门成立了为教学科研服务的分析测试研究中心，中心集中了学校的大型精密分析仪器。中心成立初期，因为大型分析仪器价格高、运行费用高、对使用者有一定的精细度的要求，并且传统的模式要求大型仪器专人专用等问题，也出现了大型仪器被神秘化、高端化、利用率低的现象。如何让这些高精尖的硬件设施发挥特长，更好地参与到教学科研当中，打破教学院部和非教学部门的界限，成为分析测试研究中心面临的重大问题。

目前，高校急需培养学生的创新精神和实践能力。针对现代仪器分析课程，如何改进传统的教学模式，使学生能够理论联系实际，提高教学效果，实现实践型的教学模式，不仅是现代仪器分析教学需要解决的问题，也是高校面临的一大改革[5，7]。分析测试研究中心在这种大背景下，开设了《现代仪器分析及应用》课程：主要立足于分析测试中心的现有仪器设备，充分发挥测试中心“仪器全、人员专”的特点，重点讲解现代分析仪器的实际应用、使用方法和制样技术。教学方式上也打破传统教学模式，实验室和大型仪器面向学生开放。通过该课程的学习，学生能够参与到实际样品的测试过程当中，熟悉各项仪器的操作方法，并能够运用课上所学知识进行分析测试，提高了实际应用能力和动手能力，为其在今后的就业中打下良好的基础。在教学中采用理论联系实际的方法，教学内容立足现代仪器分析的实例，介绍仪器的用途和实用技术，并安排一定学时的现场演示和操作。

二、根据专业需求，调整教学内容

我校重点学科专业是化工制药、食品科学、环境科学和材料等，根据其专业涉及较多的检测，大体可分为色谱类、光谱类等，可对有机、无机化合物进行定性、定量分析和结构分析。还有一些新型纳米材料的性能评价和结构表征等，主要是靠高分辨率扫描电镜和X-衍射仪等仪器来完成。根据校内的各专业特色，学校集中配置了各类分析仪器。如何让这些高精尖的分析仪器和教学很好地结合，使学生不仅获得一定的理论知识，还掌握相应的实际操作技能。因此我们开展的现代仪器分析课程的内容也根据专业特色划分为以下几大类别，让这些仪器设备参与到教学当中。

1.色谱学类。高效液相色谱仪、气相色谱仪、液相色谱-质谱联用仪、气相色谱-质谱联用仪、氨基酸分析仪和离子色谱仪、毛细管电泳仪等仪器的原理介绍和操作使用。

2.光谱学类。原子吸收分光光度计、原子荧光分光光度计、电感耦合等离子体发射光谱仪、红外-拉曼光谱仪、紫外-可见分光光度计等仪器的原理介绍和操作使用。

3.波谱学。核磁共振技术的简介和实际应用。

4.材料学部分。高分辨率场发射扫描电镜、透射电镜、X-射线衍射仪、激光粒度分布仪的简介和实际应用。

理论课程以“轻原理、重应用”的原则作为授课内容，使学生在理论课上适当了解各仪器的基本理论之后，着重介绍仪器的典型分析方法和实际应用。然后让学生走出教室，进入实验室。实验课上，以大型仪器为教具，以实际样品的测试过程为教学内容，让学生动手操作大型仪器，真正做到将仪器理论知识和实际操作相结合，一边操作一边讲解要点，让学生既加深了理论课上的分析原理的印象，又通过实际动手获得了技能方面的能力。通过这样教与学的互动，真正做到了理论和实际相结合。

三、分析测试中心的教学优势

1.采用多位专业教师协作授课的方式。分析测试中心首先实现了大型仪器设备的专管共享。所有仪器专人专管专用，责任落实到人，面向全校范围的各科研小组提供测试服务。这不仅有效提高大型仪器设备利用率，最大程度地发挥大型仪器设备的效益。同时中心也打破校内界限，走出了校门，面向全省乃至外省，面向企业和社会，作为第三方，申请了河北省计量认证资质，为社会提供公正数据，服务于区域经济建设。同时利用测试中心实验室自身“仪器全、人员专”的特点，开设《现代仪器分析课程》，针对现代仪器分析课涉及的多种分析仪器，由多位专业操作教师来分别承担此门课程的授课工作。根据每个老师精通的不同类型仪器，给学生介绍本领域最新的研究进展，介绍自身在科研和测试工作中遇到的各种实际问题和解决方案等宝贵的工作经验。同时开放实验室，让学生亲自动手，在老师的一对一个性化指导下，进行实际样品的操作，这样既丰富了授课内容，又有效地理论联系实际，提高了学生的学习积极性，学生普遍反映教学效果良好。

2.及时更新授课内容。目前对于各高等院校的现代仪器分析课程普遍存在一个教材滞后于时代的现状，教材上只反映出一些相对固定的内容，重点突出各仪器发展历史以及原理的讲解，很难展示这门学科的最新进展。而随着科学的进步，分析仪器的发展更是突飞猛进，仪器更新换代的周期也越来越短，仪器可开发的功能也越来越多，应用技术的范围越来越宽，传统的仪器分析教材内容知识更新速度慢，远达不到仪器发展的速度，更达不到应用技术的扩展速度。为此，中心在教学内容上做了大胆的尝试，抛开现有的仪器分析教材，各专业教师根据自己仪器发展特色自己编写课件，在课件准备中各主讲老师在授课内容中更多加入大量新型仪器图片和视频展示，使学生不仅对现代仪器有更加直观的了解，更关注仪器的最新动态和发展趋势。同时再引入社会热点的分析测试实例，例如：在高效液相色谱仪的授课中引入奶粉中三聚氰胺、瘦肉精、苏丹红等的检测；原子吸收仪器的授课内容中引入胶囊壳中铬、环境中的铅含量的测定等等。去除了大型分析仪器的神秘性，大大增强了学生的学习兴趣，并使其能更加积极主动地深入学习。

3.改进教学模式，引入开放性实验。除了课堂教学外，根据分析测试中心现有仪器设备的不同情况，设计了个性化辅导方案。具体为开放实验室，让学生带着问题或者样品进入到实验室，老师根据样品情况指导学生设计具体测试方案，并指导学生自己动手，大型仪器为教具，分析测试学生的样品，并对数据和图谱进行分析和讲解，使学生它不仅有理论上的认识，还学会具体问题具体分析，参与到样品分析的全过程。同时还学会对实验现象的合理判断，对数据的取舍的判断等。另外对于不同领域的实验室和大型仪器，安排一定学时的现场演示和参观，作为知识拓展方面的教学目的，使学生了解仪器分析方面发展的前沿。这样的教学方式和课程设计，学生链接并掌握更多的仪器运用和使用能力。学习和互动相结合的方式培养了学生的积极参与意识，使学生们了解并掌握更多仪器并能够熟练、灵活地运用这些仪器来分析解决问题。

4.引导学生参与科研实践。个性化培养和创新能力的开发是现代高等教育的发展趋势。对于部分有兴趣有能力的学生，对其开放仪器设备具有一定的针对性和方向性，引进个性化辅导的方式，让学生在专业老师的指导下，精选一部仪器，使其更深入地参与实际仪器测试，可以把自己在理论课上设计的测试方法进行实践应用，学会仪器的操作以增强学生的实践能力，并引导学生自助式设计科研题目，尝试进行科学研究，满足不同层次学生的需要。

四、小结

高校仪器分析教学主要由各专业老师通过课堂教学进行讲授，但授课老师对仪器操作经验少，学生实际操作机会少，不利于学生实践技能的培养。由分析中心的专业测试老师教授“现代分析仪器操作与应用”课程，通过减少课堂理论课时，增加实际操作的环节，设计个性化辅导方案，有针对性提高学生的实际操作能力，可让学生真正掌握现代仪器操作使用方法，使学生真正学会仪器的操作，该模式可明显提高学生实际动手技能，有利于学生实践技能的培养。

参考文献：

[1]刘晓宇.食品质量与安全专业中，仪器分析教学的探讨[J].华中农业大学学报，2007，68，（2）.

[2]张静，刘芬芬，龚波林.基于中美两所大学仪器分析实验课程比较的思考[J].实验技术与管理，2012，29（8）.

[3]袁慧，于兆勤，秦哲.新形势下培养提高工科学生工程实践能力的认识与实践[J].高教探索，2007，（2）.

[4]时伟.论大学实践教学体系[J].高等教育研究，2013，34（7）.

仪器分析论文篇（10）

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）43-0033-03

当今社会物质文明高度发展，然而各种环境问题、食品安全问题、产品质量问题层出不穷，如苏丹红、三聚氰胺、毒校服事件等，对人们的生活质量和身体健康造成了极大的危害。对环境污染、产品质量、食品药品质量进行严格的监督管理日益受到社会的关注。实现高效的环境监测、食品药品质量监测都离不开各种仪器分析方法。仪器分析成为化学与材料、生命、环境、医学、药学等学科交叉的热门专业[1]。掌握数种大型仪器分析设备的实验技术对以后的工作有很大的帮助。当前对各种仪器分析方法的研究和应用人才的培养主要是在高校中进行的。仪器分析理论及实验课程也是化学、生物、药学等专业的基础课[2]。通过仪器分析实验不仅能够巩固和提高学生的基础理论知识，掌握先进的分析测试方法和大型精密仪器的使用，而且能提高学生分析、解决问题的能力[3，4]，培养学生的实践能力和学以致用的精神。目前仪器分析实验教学过程中普遍存在如人多机少、教学内容陈旧、课时少、学生积极性不高、上课效果差等弊端[5]。为了改善这种状况，激发学生的学习兴趣，结合本校实际，提出了仪器分析实验教学中的几点改革思路和设想，以培养更多实用探究型人才，使其适应社会的需求。

一、增加仪器种类及数量

对于普通高校首先了解各种生物、医药、环境等企业及质检、防疫、药监、环境监测部门等单位最常用的分析仪器，在学校实验教学经费充足的情况下，购置各行业都需要的、应用广泛的仪器。对于中小型仪器如pH计、气相色谱仪等，可增加数量，做到实验课中1～2人一台仪器。对于中型仪器如高效液相色谱仪也可适当增加数量，做到实验课中2～3人一台仪器。而对于大型分析仪器如GC-MS、LC-MS、NMR，由于仪器运行和维护费用较高，不适合大批量的学生实验，但也可以安排演示实验，学生分批参观。这样就可以避免学生对仪器仅是走马观花，仅认识仪器的外观轮廓。使学生充分接触和操作仪器，增加对仪器操作的兴趣和信心。

二、修改实验内容

传统的仪器分析实验所设立的实验项目少，学时少，且验证性实验所占比例过大，实验内容和实际应用实验的例子比较陈旧，与现代应用脱节，与现实社会问题联系较少，不能体现现代分析技术的发展，不符合该课程特点[6]。经调查，地方本科院校，像化学、化工、生物科学、食品、环境等本科专业均开设仪器分析必修课程。一般为开课一学期，一般只对色谱分析、电分析、光谱分析三大块内容进行初步介绍，对一些新型分析仪器和分析技能触及很少。如HPLC只做简介，气-质、液-质等联用技术更未涉及。且仪器分析实验学时数少，主要集中在验证性实验和规范化操作。实验时简单讲解实验原理、仪器构造和操作注意事项，整个实验过程学生完全缺乏主动性，使学生能力得不到培养和提高[7]。作为地方性本科院校，我校的仪器分析实验课程也存在上述的问题。对此，我们从以下几个方面对仪器分析实验的内容进行了修改，重新编写了仪器分析实验讲义。

1.改变分析样品。结合学生的生活实际和社会热点问题，将传统实验中以人工配制的标准样品作为分析样品，替换为果汁、牙膏、药物、食用油、室内空气等一些与学生生活密切相关的样品。如用库伦分析法测定果汁中的维生素C含量。直接电位法测定牙膏中的氟离子含量，火焰原子吸收法测定头发中的微量元素，原子吸收分光光度法测定中药黄芪中铜的含量；室内空气中苯、甲苯、二甲苯的测定，阿司匹林药物及植物油中维生素E的液相色谱检测，苹果汁的组成分析等实验项目。通过对这些实际样品的分析，使学生了解自己日常用品的一些成分以及这些成分的检测方法，提高学生的实验兴趣。也使学生了解掌握一些产品质量的检测方法，更能适应社会的需求。

此外，在传统仪器分析实验中，样品的制备常常被忽略，试剂都由实验老师配好，学生只是照本宣科，实验过程匆匆完成，不利于学生动手能力提高[3]。而采用实际样品，让学生自主完成样品的采集和制备过程，可以使学生了解和掌握一些样品采集和预处理方法。

2.改进分析方法。传统仪器分析实验由于样品简单，通常分析方法也较为简单。而实际样品则较为复杂，需要样品预处理及加入一些抗干扰试剂，因而实验方法和条件选择较为复杂。为适应社会需求，可参考国标及药典规定的方法，结合自己的实际加以改进。如我校新编的仪器分析讲义中，“原子吸收分光光度法测定中药黄芪中铜的含量”实验参考了药典2010版附录ⅨB.重金属检查法。“差分脉冲阳极溶出伏安法测定水中锌、镉、铅”实验参考了GB/T3914-2008；“液相色谱法测定植物油中各种维生素E”实验参考了GB/T5009.82-2003等。其次还可以参考一些最新的研究论文对分析方法进行改进。如“差分脉冲阳极溶出伏安法测定水中锌、镉、铅”实验中按国标的方法采用玻碳镀汞膜电极为工作电极。由于汞具有挥发性和毒性，会对师生的健康造成影响。我们参考李冬月[8]、李建平[9]等的文献，以无毒、稳定的铋膜玻碳电极为工作电极，测定水样中的锌、镉、铅。实验表明，该方法分析的灵敏度和精密度都较好，可以满足学生实验的要求。

3.开设设计实验和综合实验。为改善传统仪器分析课程内容主要为验证性实验的问题，我们分别在光学分析法、电学分析法和色谱分析法部分各增加了一个设计性实验。由教师给定分析任务，由学生分组自主查阅资料，确定分析方法，列出所需的仪器和试剂，选择合理的实验条件，写出实验方案。老师对拟定的实验方案进行审阅、指导；学生对所用仪器自行安装调试，所用试剂、药品自行配制，并及时记录实验现象和实验数据。实验结束后整理仪器、用品和实验台，检查所用仪器是否正常，经老师检查、确认签字。最后学生对分析结果进行处理，撰写实验报告。在设计实验的整个过程中，老师只对实验方案提修改意见，对实验过程中出现的问题进行指导，整个实验过程完全由学生自主完成。通过这样的训练可以使学生的分析问题解决问题的能力得到有效地提高，不再畏惧独立实验。将来走上工作岗位也更能适应社会的需求。此外我们也在仪器分析实验内容中设置了复杂样品的多组份分析的综合实验。如“苹果汁的组成分析”实验。对苹果汁的营养成分如氨基酸、有机酸、维生素，添加剂如山梨酸钾和苯甲酸钠，有害物质如重金属元素进行分析，并与国家标准进行比较。各种组分的测定分别用不同的仪器不同的方法。通过综合实验可以使学生进一步熟悉各种分析方法，巩固各种仪器的操作使用。同时可以进一步认识物质组成的多样性。

三、开展开放实验

由于仪器分析实验的学时有限，一些综合实验不能在课内学时完成，可以以开放实验的方式，让学生在课外时间完成。如上述“苹果汁的组成分析”实验由五个小实验组成，分别分析苹果汁中的氨基酸、有机酸、维生素C、山梨酸钾和苯甲酸钠、重金属Pb的含量，每一组可以分次完成。此外可以设计同一样品用多种方法进行测定，比较各种方法的灵敏度、精密度等性质。如分别用紫外光谱法、荧光分析法、库伦分析法、液相色谱分析法测定果汁中的维生素C含量。通过开放实验的实施，可以进一步提高学生自主实验、分析问题解决问题等能力，熟悉各种仪器的操作，并对各种仪器的性能有更深的认识。

四、课程设置改革

仪器分析及实验课程作为化学相关专业的基础课，通常被安排在二年级甚至一年级下开设。然而仪器分析又是一门应用性很强的学科，对学化学相关专业的学生将来找工作及考研非常重要。若安排在二年级开设，学生到大四找工作时大部分内容都已经忘了。因此建议将仪器分析课程及实验安排在三年级开设，以利于学生就业和考研。

五、教学方式改进

传统的仪器分析实验教学通常是学生在实验课开始后才见到仪器，且仪器的开关机步骤由教师或实验员完成，学生对仪器的结构和操作步骤不能有充分的认识，且容易对仪器操作产生畏惧心理。解决方法可以是：（1）拍摄介绍仪器结构原理和仪器标准操作步骤的视频，并突出学生容易出错的操作步骤，通过网络课堂让学生预习或课后复习。然后通过设计实验或开放实验来检验学生对仪器操作的掌握程度。（2）可以通过将实验室在时间上和空间上开放，鼓励学生在课前在教师指导下熟悉和操作仪器，或在课后练习独立操作仪器。以此来增强学生仪器分析实验的兴趣和信心。

仪器分析是一门交叉性和应用性很强的学科，在与其相关的领域如化学化工、生物、医药、材料、环境、食品及质量检测等机构都有着广泛的应用，因此仪器分析方向的就业面很广。通过仪器分析实验的教学，学生能够充分了解各类仪器的结构、原理以及操作方法，提升学生理论联系实际和综合研究能力，为今后的工作打下坚实的基础。但要做到真正使学生能适应时代的发展，还需要在以后教学实践中不断积累经验、大胆创新，不断地将改革过程中出现的问题进行修改和完善。在仪器分析课实验教学中，尽可能地培养学生的研究兴趣、良好的科学素养和综合实验技能，使仪器分析实验在培养研究应用型人才方面发挥更好的作用。

参考文献：

[1]史永刚，宋世远，冯新泸，陈崇远.小议《仪器分析》课程教学改革[J].训练与科技，2005，26（5）：52-54.

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[4]陈双华.浅谈仪器分析实验教学与应用型人才的培养[J].中医药管理杂志，2011，21（7）：686-687.

[5]董淑玲，王秀玲.改革仪器分析实验教学，培养实用型人才[J].科技信息，2011，（24）：21-22.

[6]马祥英，陈其锋，许海棠.仪器分析实验课程改进与实践[J].实验科学与技术，2013，11（2）：71-78.

[7]刘素芹.刘慧宏地方本科院校仪器分析教学改革探讨[J].襄樊学院院报，2009，30（8）：60-62.

[8]李冬月，郏建波，王建国.化学修饰铋膜电极的制备和应用研究进展[J].分析化学，2012，40（2）：321-327.

仪器分析论文篇（11）

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）02（b）-0000-00

Construction and Practice of Environmental Instrument Analysis and Experiment Curriculum

Lingling WU， Ling CHEN， Lifang ZHAO， Hao CHEN， Yuan YUAN

（College of Environmental science and engineering， Tongji University， Shanghai 200092）

Abstract Environmental instrumental analysis is one of basic courses for graduates whose major are environmental science and engineering in Tongji University. According to the features of environmental graduates and the advantages of self-development of our college， a series of experiences in the teaching were introduced in this paper， including rational structure of the teaching staff， diversification of teaching methods and teaching models， combination of theory and practice teaching， as well as diversified evaluation system， and so on.

keywords Environmental instrumental analysis； Curriculum construction； Curriculum practice

随着工业化进程的加快，环境污染已经由点源污染转向面源污染，由单一的环境介质转移到大气、水体、土壤以及生物体等多介质，发生了不少震惊世界的污染事件，如举世闻名的“公害”事件。20世纪80～90年代，又发生了一些突发性的严重公害事件，如印度博帕尔农药事件和前苏联切尔诺贝利核电站泄漏事件等[1]。这些事件无疑给人类的生产生活带来了巨大影响。隐藏在这些事件背后的环境问题直接或间接的与化学物质有关。究竟哪些是污染物质、有毒物质？这些物质从何而来？其进入环境之后会发生什么变化？可靠的仪器分析技术能为上述系列问题的正确解答提供依据，也能为环境标准的制定和科学研究、环境管理提供技术支持。

1. 课程开设的必要性

在现代分析化学和分析仪器及其功能不断完善、高灵敏度的新型分析仪器不断涌现的今天，伴随着全球环境问题、污染事件频发，大型分析仪器在污染源解析、污染扩散途径追踪、污染与健康关系以及在环境污染治理效率评价、工艺技术路线改进等多领域发挥着越来越重要的作用，先进高效的化学、生物分析手段已成为环境分析科学的重要工具。这些技术手段涵盖了微量和痕量污染物的识别、污染物形态、价态、结构分析（表面和微区）分析。因此，培养具备先进仪器分析能力是环境教育领域人才培养的重要环节。

同济大学环境科学与工程学院承担着国家、省部级重点科研攻关项目，作为科研一线主力群体的研究生都将在导师的指导下，独立完成某个研究方向上的论文实验研究。为了使学生能够顺利开展论文研究并提升论文质量，掌握分析方法的基本原理和应用技能十分重要，这也是在研究生学习阶段开设环境仪器分析课程的重要原因。

2. 课程建设的特点

“环境仪器分析”是同济大学环境类专业研究生专业学位课程，始于1999年。伴随着环境科学研究的需求，经过十多年课程内容和形式的与时俱进，2011年成为同济大学首批研究生精品课程。本课程重点介绍如何运用现代仪器分析和样品预处理的理论与技术来鉴别和测定环境介质中化学物质的种类、含量、结构和状态。通过本课程的学习，可以使学生依据待测环境样品中各组分的物理、化学性质的不同，选择合适的仪器分析方法进行目标物的分离与富集，建立起准确的“定性”及“定量”的概念，并掌握与此相关的基本理论、测定原理及实验技术，为后继的论文科研和质量提升打好基础。另一方面，研究生在学习本课程后，可以增强对近代仪器分析的发展趋势以及新方法、新技术的理解，掌握环境分析方法和技术的研发技能。

（1） 组建教学团队，丰富教学资源

该课程教学团队有教师7人，其中教授3人，副教授等年青教师4人，其中实验教师2人。教师学历、年龄及学缘结构合理、教学任务分工明确，理论教学与实验教学人员配备合理，为理论教学和实验教学的顺利开展奠定了坚实的基础。各位任课教师的研究领域各具特色，兼顾环境领域多学科融合，因此在教学中能够突出重点。

污染控制与资源化研究国家重点实验室拥有各种光谱类、色谱类和生物类大型仪器，如GC/MS、HPLC/MS、ICP/MS和实时荧光定量PCR等，并且拥有网络平台，可以为学生提供相关课件以及实验室仪器的操作、维护及实验讲解录像。实验教学课程由骨干教师承担，开设有光谱实验、色谱实验和生物实验，可以满足教学需求。由研究生可依据今后论文研究方向选择实验内容，共享国家重点实验室的各类分析仪器的丰富资源，实现了学有所用，学有专用。该课程深受学生欢迎，成为论文实验研究的“预备”课，学生们受益匪浅。

（2） 理论应用相结合

依托同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室的丰富资源，该课程的教学按理论授课和实践相结合的方式进行，更注重分析仪器的基本原理、操作使用要点以及在环境科学研究、环境监测等领域的应用价值。

在学习掌握了相关仪器分析理论后，学生有机会面对分析仪器，训练操作技能，旨在培养学生掌握仪器基本操作技术和基本实验技能。通过实践课程的开展，让同学亲身体验各种分析仪器的功能，以理论指导实践，彰显理论的重要性。动手实践，也能充分调动学生学习基础专业知识的积极性，让学生更有目的地进行理论学习[2-3]。这样的教学方法，不但减少了学生在学习基础知识时的盲目感，也大大提高了学习的主动性，对学生的动手能力也是很好的培养。

（3） 尊重自主，注重实效

鉴于学生兴趣点的不同以及论文研究的需要，该实验课程分光谱、色谱和生物分析技术三个模块供学生自主选择。这在一定程度下，实现了小班教学，使得每个学生都能接触操作自己迫切需要使用的仪器。另一方面，尊重学生自主性，有利于学生的学习兴趣培养。在大方向区分的基础上，又进行了小组模式，使得每位同学参与到其中，并且可以互相讨论，共享不同途径捕获的信息。

通过本课程的学习，使研究生对仪器分析这一领域有较全面的了解，基本掌握仪器分析的各类方法，初步具备根据分析对象选择合适的分析方法及理解相应问题的能力，从而顺利开展科学研究。据研究生反馈，该课程强化了学生的理论基础知识，提高了学生自主分析设计实验的能力，并且减少了研究生论文研究中实验方面的问题。

（4） 撰写教材重实用

随着计算机技术的飞速发展，分析仪器的面貌日新月异，仪器的更新周期越来越短，但是目前教材内容的更新远远落后于新型仪器的更新速度[4]。为了把最先进的内容和教学科研的需求和特色相结合，我们在自编实验讲义的基础上，撰写并于2008年由科学出版社出版了《现代环境分析技术》，并于2013年6月更新出版了《现代环境分析技术》（第2版）。环境分析涉及的分析仪器种类多，面对的环境样品也十分繁多和复杂。因此，该教材根据我国环境领域的实际需求和应用现状，重点围绕环境领域应用范围广、理论与技术相对成熟的方法，具体包括四个方面的内容：① 环境样品分析中常用大型分析仪器的基本原理及其应用；② 环境样品预处理技术的基本原理及其应用，如高效富集、分离方法等；③ 多种仪器和方法的联合技术；④ 环境分析技术的发展，包括新理论、新方法和连续自动化技术等。教材编写过程中注重先进方法的理论性与应用性相结合，科学性、适用性强，更贴近学生的实际需求。

（5） 学习考核多方位

考核是对教师的教学效果和学生的学习效果的检验， 而考核方式也起着引导学生改变学习方式的作用，科学的考核方式会推动学生的学习向最佳方向发展[5]。本课程的期终考核成绩由平时参与和期末考试两部分组成。平常参与通过学生课堂表现（随堂考试、课堂提问）或实验情况（实验操作、实验数据处理等）等各方面综合评定。针对目前大学课程知识容量大，容易出现满堂灌，老师又很难及时、准确了解每一个学生对当堂课所授知识点的掌握情况的现状，我们在随堂考试中引入了同济大学自主研发的“智能交互反馈系统”。该系统可以在课堂上即时了解学生对知识点掌握程度，以减轻学生在学期末的考试压力。期末考试包括基础理论知识考试和实验部分考试。基础理论知识考试旨在考查学生对仪器分析基础理论知识的掌握情况；实验部分考试重在考查学生掌握仪器操作的能力。这种多元化的考评体系， 更加注重评价学生主动参与的过程、善于思考的能力，可以科学合理、全面公正地反映学生课程学习的真实水平。

3. 结语

针对环境类专业研究生开设的“环境仪器分析”课程，为硕士研究生论文质量的提升打下了坚实的基础。“师资队伍多元化，教学模式多样化”是课程教学质量提升的根本保证，充分挖掘和利用高校大型仪器实验平台，为教学服务，是不断提高教学质量的重要举措。

参考文献

[1] 陈玲， 郜洪文. 现代环境分析技术（第2版）[M]， 科学出版社，2013

[2] 白雁， 潘瑾， 李永强， 张威. 研究生现代分析仪器课程教学改革的探索[J]. 实验技术与管理. 2011， 28 （9）： 22-24

[3] 张 娴， 袁 园， 孙雅洁， 施鼎方， 徐竟成. 利用光谱类仪器开设重金属检测实验[J]. 实验室科学，2012， 15（2）： 166-168

[4] 吴秀红， 蒋伏广， 顾兰云， 王京平. 仪器分析课程教学改革探索[J]. 高等理科教育. 2011， 6： 156-158

[5] 陈兰化. 浅谈仪器分析实验教学[J]. 淮北煤炭师范学院学报（自然科学版）. 2009， 30（4）： 88-90