1、 Univ.Chem.2023,38(2),283288 283 收稿：2022-06-09；录用：2022-06-20；网络发表：2022-06-29*通讯作者，Emails:(徐晓文);(张斌)基金资助：山东大学教育教学改革研究项目(2021Y234，2022Y071)；“基础学科拔尖学生培养计划”研究课题(20180212)国外化学教育 doi:10.3866/PKU.DXHX202206024 国外仪器分析课程内容与教学方法的研究国外仪器分析课程内容与教学方法的研究 梁一钒1，郑翔云1,2，徐晓文1,*，邹桂征1，张斌1,*1山东大学化学与化工学院，济南 250100 2山东大学泰山学
2、堂，济南 250100 摘要：摘要：针对国内仪器分析教学中存在的教材相对陈旧、课程内容未能体现学科的最新发展、缺乏有效的考核评价方式和标准等问题，本文收集了国外部分代表性高校化学专业与仪器分析教学相关的现使用教材和课程体系，通过梳理和比较分析，归纳出其特点，希望能对今后仪器分析课程建设、教学内容完善以及考核评价标准的改革提供有益的借鉴。关键词：关键词：分析化学；仪器分析；教学改革；国外化学教育 中图分类号：中图分类号：G64；O6 Investigation on Curricula Contents and Teaching Methods of Instrumental Analysis
3、Overseas Yifan Liang 1,Xiangyun Zheng 1,2,Xiaowen Xu 1,*,Guizheng Zou 1,Bin Zhang 1,*1 School of Chemistry and Chemical Engineering,Shandong University,Jinan 250100,China.2 Taishan College,Shandong University,Jinan 250100,China.Abstract:In view of the problems existing in the teaching of instrumenta
4、l analysis for undergraduate students,such as the outdated teaching materials,course contents,lack of examination and evaluation standards,we summarize the current teaching materials and course systems related to instrumental analysis chemistry in some representative foreign universities.Through com
5、parative analysis,we hope that this paper can provide a powerful reference for our future course construction of instrumental analysis,the improvement of teaching content and the reform of assessment methods.Key Words:Analytical chemistry;Instrumental analysis;Teaching reform;Chemistry education ove
6、rseas 仪器分析化学是高等院校化学专业的核心专业基础课程，包括仪器分析理论和仪器分析实验两门课程。它以物质的物理、化学性质为基础，利用测量仪器对物质进行定性、定量和形态分析，并发展与化学相关的测量策略、原理、方法与技术，以精准获取物质组成、分布、结构与性质的时空变化规律1。随着以高新技术为代表的现代科学的迅猛发展，仪器分析基础研究的重要性以及对尖端分析仪器的依赖性愈加凸显，仪器分析在实际应用中越来越多地呈现出多学科交叉融合发展的时代特征，传统仪器分析课程的教学改革也面临着新的挑战。国内高校化学专业现使用的仪器分析教材中25，由武汉大学主编、高等教育出版社2018年发行的分析化学(第6版下册
7、)和南京大学主编、科学出版社2002年发行的仪器分析是目前较受欢284 大 学 化 学 Vol.38迎的优秀仪器分析教材。其针对分析原理部分和仪器结构的叙述较为清晰，对基本研究思路的介绍直白浅显，但教科书中所涉及的有些分析方法已经相对滞后，不能很好地反映近些年来仪器分析研究及应用的发展方向。同时，在仪器分析教学中还存在学时有限、所学内容有限的问题。作为对仪器分析课程教学内容和教学方式改革的几点思考一文的补充6，本文收集了国外部分代表性高校化学专业与仪器分析教学相关的现使用教材和课程体系，通过梳理和比较分析，对今后仪器分析课程建设、教学内容完善以及考核评价标准的改革思路提出了建议。1 国外仪器分
8、析相关教材概况国外仪器分析相关教材概况 我们对收集到的10本国外仪器分析相关教材进行了归纳整理，按照大体框架将其分为仪器分析类(3种)、分析化学类(5种)和应用研究类(2种)，共三大类，见表1。其中涉及分析化学类的教材也用了较大篇幅来讲述仪器分析的内容。例如Gary主编的Analytical Chemistry(7th Edition)一书分为定量分析方法、仪器分析法、基因研究和实验4大部分共27章节7，其中第2部分1126章是关于仪器分析的内容。从出版时间上看(以最新版本为准)，最早的为2014年(3本)，最新出版的为2021年(1本)。表表1 部分国外仪器分析教材部分国外仪器分析教材 教材
9、名称 出版商授课对象 教材使用国家 Analytical Chemistry from Laboratory to Process Line Analytical Chemistry(7th ed.)Foundations of Analytical Chemistry Fundamentals of Analytical Chemistry(9th ed.)Instrumental Analysis Instrumental Analytical Chemistry Instrumentation,Measurement and Analysis(4th ed.)Principles of
10、Instrumental Analysis(7th ed.)Quantitative Chemical Analysis(9th ed.)Undergraduate Instrumental Analysis(7th ed.)Apple Academic Press,Russia,2016 Wiley,USA,2014 Springer,Spain,2018 Cengage Learning,USA,2014 Oxford,UK,2017 Taylor&Francis,UK,2021 McGraw Hill Education,USA,2017 Cengage Learning,USA,201
11、8 Macmillan,USA,2016 Taylor&Francis,India,2014 研究生本科生本科生/研究生本科生本科生本科生本科生本科生本科生本科生 俄罗斯/美国美国西班牙美国美国英国/美国印度美国美国美国 从教材作者所在国家来看，其中6本的主要作者来自美国，其余教材的作者分别来自西班牙、英国、印度。这些教材均由世界知名的出版机构发行，包括Wiley(3种)、CRC Press(3种)、Cengage Learning(2种)、Oxford University Press(1种)、McGraw Hill Education(1种)、Apple Academic Press(1种
12、)和World Scientific(1种)。从各国引进情况来看，日本东京大学将分析化学(对应Quantitative Chemical Analysis，9th Edition)作为其指定教材；我国华东理工大学于2017年出版了分析化学(对应Analytical Chemistry，7th Edition，李银环等译)。这也在一定程度上说明了这两本教材所具有的使用价值。化学学科的发展与社会生产力的发展和需求密切相关，而物理学、电子技术和高精密制造业的发展则是仪器分析发展进步的巨大驱动力。仪器分析的应用主要体现在临床、环境、药物、食品、材料、质量评定等领域的相关科研与定性定量分析中，其中在分析
13、仪器的原理与制造研究、绿色分析技术及生化分析领域的应用备受关注。国外教材中对于仪器分析在上述几个方面的应用较为重视，甚至会专门著书或增加章节来填补这方面的研究空白。例如偏重仪器原理的Instrumentation,Measurement and Analysis(4th Edition)和Analytical Chemistry A Chemist and Laboratory Technicians Toolkit；研究绿色化学的 Challenges in Green Analytical Chemistry(2nd Edition)和 Green Analytical No.2 doi:
14、10.3866/PKU.DXHX202206024 285Chemistry Past,Present and Perspectives；以及前文中提到的专门为基因研究设立章节的Analytical Chemistry(7th Edition)一书。国外许多教材会借鉴这些领域当中的相关研究作为案例以及拓展阅读加入文中，对此后文不再赘述。2 国外仪器分析相关教材的主要特点国外仪器分析相关教材的主要特点 2.1 内容丰富，结构完整内容丰富，结构完整国外仪器分析教材一般包括电化学分析法、色谱分析法、光谱(波谱)分析法及其他分析法(质谱、热重等)四大部分，这与国内相关教材的主要内容基本一致。这些教材的
15、篇幅都很大，一般都在800页以上，最多的高达1248页。在如此大的框架之上，大部分的教材会将分析方法的基本原理与历史发展、现实生活、科学前沿、实验仪器与操作等相关联，从而将仪器分析的文字性内容与读者学习经历与知识储备相融合，便于读者吸收理解。例如 Fundamentals of Analytical Chemistry(8th Edition)一书中，在每一章节的开头均用对美国该领域中的权威科学家的采访作为引言，一方面可以为读者提供一个了解科学家科研经历的途径，另一方面通过对有关仪器分析发展史的了解也能够引起读者的兴趣，提高其学习意愿8。此外，这些教材非常重视图示化在教学及学习中的作用，制作了
16、大量精美简洁的配图，几乎做到每页都有图形语言(non-verbal language)。从经典仪器的实物图以及关键部件，到具体操作过程与实验现象，贴近实验分析实际过程的同时也将实验仪器搬到了课本中，便于读者自行探索和理解更加细化的知识。教材中的练习题也会配以详细的解释图像，例如Quantitative Chemical Analysis(9th Edition)中详细地在每一类新题型出现时配以直观的图像解释，对于读者快速掌握知识并形成客观理解具有很大的帮助9。2.2 再版次数多，教材内容与时俱进再版次数多，教材内容与时俱进 所选取的教材之中有3本是第7次出版，甚至有两本达到第9次出版，其余的则是近几年内的新编教材。仪器分析方法的建立与改进在很大程度上依赖于物理学上对物质属性的新发现以及精密仪器制造技术和微电子领域的突破。现代化制造业、集成电路以及半导体科学等理论的迅猛发展影响着传统分析方法所使用的仪器乃至方法本身。这些新仪器、新分析方法会在教材每一次的再版当中得以体现，例如Principles of Instrumental Analysis(7th Edition)在电化学章节的最后
