陳 鐵，李曉君，李會(huì)珍，張志軍

（中北大學(xué) 化工與環(huán)境學(xué)院，山西 太原 030051）

【教改創(chuàng)新】

工科院校生物工程專業(yè)生物儀器分析課程教學(xué)設(shè)計(jì)與改進(jìn)

陳 鐵，李曉君，李會(huì)珍，張志軍

（中北大學(xué) 化工與環(huán)境學(xué)院，山西 太原 030051）

針對(duì)目前生物儀器分析課程教學(xué)的現(xiàn)狀和存在的問題，結(jié)合學(xué)校的特點(diǎn)和生物工程專業(yè)的特色，筆者進(jìn)行了教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方法、教師素質(zhì)等的分析，對(duì)生物儀器分析課程教學(xué)進(jìn)行了一系列改革，在實(shí)踐中取得了較好的效果。

工科院校；生物工程；生物儀器分析；教學(xué)改革

中北大學(xué)的前身是1941年八路軍總司令部在太行抗日根據(jù)地創(chuàng)辦的我黨我軍第一所兵工學(xué)校——太行工業(yè)學(xué)校。中北大學(xué)生物工程專業(yè)自2003年成立以來，在強(qiáng)化應(yīng)用型創(chuàng)新工科人才培養(yǎng)的同時(shí)，一直致力于生物工程專業(yè)課程教學(xué)模式的改革與實(shí)踐。生物儀器分析是我校生物工程專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程，隨著分析化學(xué)和儀器科學(xué)的發(fā)展，課程內(nèi)容也日新月異，更新較快、涉及儀器種類繁多，而且連貫性較弱，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中有較大的困難，教學(xué)效果也不令人滿意，主要表現(xiàn)在：①學(xué)科交叉多，課程內(nèi)容多。涉及的學(xué)科包括物理學(xué)、電子學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等，而且隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，新型儀器也不斷涌現(xiàn)，進(jìn)而使更多的學(xué)科融入現(xiàn)代儀器分析的課程中。②儀器科學(xué)發(fā)展速度較快，實(shí)驗(yàn)課程中現(xiàn)有的儀器與主流儀器有差距，學(xué)生學(xué)習(xí)掌握好實(shí)驗(yàn)中所用儀器往往難以勝任畢業(yè)后工作中面對(duì)的儀器，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高。③課程內(nèi)容多而散，學(xué)生不易理解工作原理，甚至容易混淆，比如紅外和紫外、原吸和原子發(fā)射光譜等。④受學(xué)校經(jīng)費(fèi)限制，大型精密儀器采購不足，學(xué)生都沒有見過儀器，更談不上操作，只能做到紙上談兵。⑤教師的知識(shí)更新速度跟不上儀器科學(xué)的發(fā)展速度，講授的課程內(nèi)容與儀器發(fā)展的前沿有較大的脫節(jié)。針對(duì)這種情況，根據(jù)我校的生物工程專業(yè)的特點(diǎn)和培養(yǎng)方案的要求，我們?cè)诮虒W(xué)中作了一些探索，使教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)?zāi)K更加具有實(shí)用性，經(jīng)過實(shí)踐取得了較好的效果。

一、結(jié)合專業(yè)特色，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

傳統(tǒng)的儀器分析涉及的內(nèi)容非常多，包括色譜分析法、光學(xué)分析法、電化學(xué)分析法、熱分析法等多個(gè)領(lǐng)域。面對(duì)教學(xué)內(nèi)容多、課時(shí)少的矛盾，針對(duì)生物工程專業(yè)的就業(yè)需要和培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目標(biāo)，調(diào)整課程內(nèi)容，使學(xué)生在有限的學(xué)時(shí)中掌握最大量的知識(shí)已成為當(dāng)務(wù)之急。生物儀器分析的開課時(shí)間為三年級(jí)的第二個(gè)學(xué)期，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了一部分專業(yè)課和全部的基礎(chǔ)課程，對(duì)有些儀器的原理和使用已有所了解，所以根據(jù)前期課程的開設(shè)情況對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)的取舍。由于本校為工科學(xué)校，專業(yè)課程都以應(yīng)用為主，所以在課程中我們?nèi)趸藘x器工作原理部分，增加了儀器的使用、維護(hù)和保養(yǎng)方面的知識(shí)，并適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)充儀器分析的前沿性知識(shí)，如在氣相色譜中補(bǔ)充了二維氣相色譜方面的知識(shí)，拓寬學(xué)生的知識(shí)面，激發(fā)求知欲。

二、改革教學(xué)方法

生物儀器分析課程各章的內(nèi)容獨(dú)立性較強(qiáng)，理解原理困難，一些大型精密儀器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法難以教授，而且易使學(xué)生興趣降低。運(yùn)用多媒體教學(xué)并輔以傳統(tǒng)的教學(xué)方法，可將儀器的結(jié)構(gòu)圖、構(gòu)造圖、使用方法、工作原理等采用圖片、視頻和動(dòng)畫的形式展示，使學(xué)生更容易理解，并且可以調(diào)節(jié)課堂氣氛，一舉多得。將傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革，開設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是指在教師指導(dǎo)下學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的教學(xué)方式，旨在培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用各種知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。具體程序包括：首先，進(jìn)行學(xué)生的分組，以學(xué)生自愿組對(duì)為主結(jié)合教師指導(dǎo)分配，教師給每組確定一個(gè)合適的題目；第二，學(xué)生通過查詢文獻(xiàn)，確定合適的分析儀器、分析方法、實(shí)驗(yàn)方案；第三，教師和學(xué)生共同論證可行性，并指導(dǎo)修訂，確定最終的方案；最后，學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教師進(jìn)行考核。這種方式，不僅對(duì)學(xué)生的綜合能力提高有很大的幫助，而且有利用培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，有助于學(xué)生將來工作中的團(tuán)隊(duì)合作。針對(duì)大型儀器價(jià)格昂貴，一所高?；蚱笫聵I(yè)單位難以全部擁有，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中難以全部接觸的現(xiàn)象，我們開拓了多種渠道。首先，兄弟院校建立合作機(jī)制，做到大型精密儀器共享；第二，聯(lián)系具有相關(guān)大型儀器的生物類企業(yè)，帶領(lǐng)學(xué)生深入企業(yè)的相關(guān)部門參觀學(xué)習(xí)或?qū)⑸a(chǎn)實(shí)習(xí)有機(jī)結(jié)合。這樣不僅開拓了學(xué)生的視野，而且提高了學(xué)習(xí)效果，學(xué)生參觀、實(shí)習(xí)的過程，也向相關(guān)的單位展現(xiàn)了我專業(yè)學(xué)生的風(fēng)采，有利用學(xué)生的就業(yè)。

三、改進(jìn)考核方法

傳統(tǒng)的儀器分析考核方式基本有兩種，一是閉卷考試，通過試卷的方式將學(xué)生對(duì)儀器原理和使用方法做一考核；另一種為閉卷考試結(jié)合實(shí)驗(yàn)課成績，而其實(shí)驗(yàn)課也基本為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。這兩種方式都難以考察學(xué)生對(duì)儀器的掌握和操控能力，而且會(huì)降低學(xué)生對(duì)平時(shí)學(xué)習(xí)的積極性。通過幾屆學(xué)生的教學(xué)實(shí)踐，我們將傳統(tǒng)的閉卷考試考核方式進(jìn)行了改革，生物儀器分析的課程總成績分為三個(gè)部分，其中理論課采用開卷考試的方式，成績占40%；實(shí)驗(yàn)課成績占40%，對(duì)每次的實(shí)驗(yàn)都進(jìn)行評(píng)分，包括實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、原始數(shù)據(jù)測試精確度、數(shù)據(jù)處理能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等；平時(shí)成績占20%，包括課題問答、seminar等。這種考核方式，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性有很大的提高，而且能夠做到考核公平，使真正有能力的學(xué)生有機(jī)會(huì)獲得更好的分?jǐn)?shù)，更加突出實(shí)用性，而非簡單的教師劃重點(diǎn)，學(xué)生考前突擊這種典型的“大學(xué)式考核方式”。

四、提高教師素質(zhì)，追蹤儀器發(fā)展前沿

生物儀器分析不同于傳統(tǒng)的儀器分析，其內(nèi)容涉及的儀器較為新穎而且更新較快，包括氨基酸分析儀、基因槍、核磁共振儀、生物質(zhì)譜儀等傳統(tǒng)的儀器分析所不涉及的內(nèi)容，這將對(duì)教師的知識(shí)更新提出更高的要求，通過簡單的書本知識(shí)而沒有親自實(shí)踐，教師很難將自己對(duì)儀器的體會(huì)和感受傳授給學(xué)生?；诖?，我們通過選派青年骨干去“985”高校和大型企業(yè)學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，并積極組織專任教師參加儀器公司舉行的產(chǎn)品展銷會(huì)或產(chǎn)品試用會(huì)，以期使教師能更多地接觸和了解儀器發(fā)展的新動(dòng)向，更好地將知識(shí)傳授給學(xué)生，努力做到與社會(huì)和儀器發(fā)展的前沿不脫節(jié)。

通過以上教學(xué)改革措施，我們?cè)趯?shí)踐中得到了較好的效果。提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力，加深了對(duì)生物儀器分析課程的理解，拓寬了學(xué)生的視野，使學(xué)生在將來走到工作崗位中也能勝任大型精密儀器的操作和維護(hù)。只有在教學(xué)實(shí)踐中不斷積累、不斷創(chuàng)新、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，才能給教學(xué)增添活力，使學(xué)生獲得更多有用的知識(shí)，培養(yǎng)更多的能力，對(duì)學(xué)生的就業(yè)有很大的幫助。

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