生物工程專業(yè)精密儀器教學(xué)改革研究論文

　　【摘要】儀器分析實(shí)訓(xùn)是許多理工科高等院校開(kāi)展的重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。針對(duì)目前鄭州輕工業(yè)學(xué)院生物工程專業(yè)精密儀器實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，即“兩多兩少”和“三重三輕”，筆者從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式及考核方式等方面進(jìn)行探索和改革，旨在激發(fā)學(xué)生的積極性和潛能，提高學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識(shí)及動(dòng)手實(shí)踐能力，使該課程更符我校人才培養(yǎng)要求。

　　【關(guān)鍵詞】精密儀器實(shí)訓(xùn)；教學(xué)改革；生物工程專業(yè)

　　大型精密儀器設(shè)備不僅是高校進(jìn)行教學(xué)、科研的重要前提，也是開(kāi)展技能應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的必要工具[1]；儀器分析技術(shù)逐漸成為衡量科研單位和企業(yè)科學(xué)研究水平，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段[2]。因此，基于大型儀器使用的重要性及企事業(yè)單位的人才需求導(dǎo)向，許多高校開(kāi)設(shè)了儀器分析實(shí)訓(xùn)課程，旨在培養(yǎng)能掌握儀器分析的理論知識(shí)，儀器構(gòu)造和主要部件的功能，工程實(shí)踐能力強(qiáng)的高級(jí)專門(mén)人才。長(zhǎng)期以來(lái)，鄭州輕工業(yè)學(xué)院生物工程專業(yè)一直把精密儀器實(shí)訓(xùn)作為一門(mén)重要的專業(yè)課程。該課程的教學(xué)主要圍繞生物工程專業(yè)學(xué)科的發(fā)展需求、技能型人才的培養(yǎng)目標(biāo)、學(xué)生就業(yè)、創(chuàng)業(yè)和相關(guān)科研單位及企業(yè)的實(shí)際需要，開(kāi)設(shè)了應(yīng)用于定性定量分析、微生物發(fā)酵及天然產(chǎn)物分離三類精密儀器的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，包括氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀、連續(xù)流動(dòng)化學(xué)分析儀等精密儀器實(shí)訓(xùn)。但是通過(guò)教學(xué)中的答疑情況、畢業(yè)設(shè)計(jì)中獨(dú)立操作儀器能力及畢業(yè)生回訪中發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)學(xué)生未能很好地掌握上述精密儀器的構(gòu)造、工作原理等理論知識(shí)，儀器維護(hù)意識(shí)薄弱，且很難獨(dú)立地操作儀器，這與該課程的培養(yǎng)要求嚴(yán)重不符，更與我校培養(yǎng)具有較強(qiáng)的理論基礎(chǔ)、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的高級(jí)技能型人才的大目標(biāo)相違背[3]。為了提升大學(xué)生對(duì)相應(yīng)精密儀器的認(rèn)知和使用能力，我校對(duì)該實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)進(jìn)行了一系列的探索和改革。

　　1儀器實(shí)訓(xùn)課程的教學(xué)現(xiàn)狀與存在的不足

　　目前，精密儀器實(shí)訓(xùn)課程實(shí)踐教學(xué)中存在的問(wèn)題可以概括為“兩多兩少”和“三重三輕”。

　�。�1）學(xué)生“聽(tīng)”課多，互動(dòng)少，大部分學(xué)生課前缺少預(yù)習(xí)，儀器理論知識(shí)掌握不牢，學(xué)生上課時(shí)只是“聽(tīng)”課，記憶性地機(jī)械操作儀器設(shè)備。一堂課下來(lái)，師生之間互動(dòng)寥寥無(wú)幾，導(dǎo)致了學(xué)生“無(wú)備”而來(lái)，“空手”而歸的不良局面。

　　（2）實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容多，課時(shí)少，每個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的平均課時(shí)僅四個(gè)左右，教師在有限的時(shí)間里只能簡(jiǎn)單介紹實(shí)驗(yàn)儀器構(gòu)造和原理、操作方法和樣品處理流程[4]，導(dǎo)致學(xué)生很難系統(tǒng)掌握儀器構(gòu)造、工作原理、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和儀器使用方法[5]。

　�。�3）教學(xué)模式重演示，輕實(shí)操，這也是很多高校進(jìn)行儀器分析實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)的共性短板[2,4-6]。這主要是由于學(xué)生人數(shù)多，精密儀器數(shù)量少，此外，那些價(jià)格昂貴，損壞后維修成本大且維修周期長(zhǎng)的儀器，一般也采用演示教學(xué)的模式[6]，導(dǎo)致在實(shí)際教學(xué)中部分學(xué)生只是觀摩，而非切實(shí)地操作[2]。

　�。�4）教學(xué)內(nèi)容重驗(yàn)證，輕創(chuàng)新，實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目側(cè)重采用經(jīng)典的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)性實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目涉及很少，學(xué)生只能完成流水線式的操作，內(nèi)容缺乏創(chuàng)新性和探索性，很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性及今后科研興趣[2,6]，不利于學(xué)生學(xué)以致用。

　�。�5）考核方式重結(jié)果，輕過(guò)程，實(shí)訓(xùn)課程主要以實(shí)訓(xùn)報(bào)告的書(shū)寫(xiě)、數(shù)據(jù)處理及結(jié)果的準(zhǔn)確性為考核指標(biāo)，缺少對(duì)學(xué)生實(shí)訓(xùn)整個(gè)過(guò)程的系統(tǒng)考核，這種考核方式不僅不能反映學(xué)生對(duì)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的掌握程度及儀器使用能力，還造成了有的學(xué)生把時(shí)間和精力僅用在實(shí)訓(xùn)報(bào)告的“撰寫(xiě)”上，忽視了實(shí)訓(xùn)操作重要性[6]。

　　2精密儀器實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革措施

　　2.1注重課前預(yù)習(xí)，鞏固理論知識(shí)

　　由于儀器理論課程與儀器實(shí)訓(xùn)上課時(shí)間存在時(shí)差性，學(xué)生之前學(xué)習(xí)的儀器理論知識(shí)大多都遺忘了。此外，缺少統(tǒng)一的、系統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教材在一定程度上增加了學(xué)生預(yù)習(xí)的工作量和難度。為此，本專業(yè)帶實(shí)訓(xùn)課程的教師合編了一本涵蓋多個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目重點(diǎn)理論知識(shí)、實(shí)訓(xùn)目的和要求、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和流程等內(nèi)容的教材。實(shí)訓(xùn)前3-5周將自編教材發(fā)放給學(xué)生并告知其實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目名稱及要求，讓學(xué)生結(jié)合先修理論課程的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行回顧和強(qiáng)化，這樣不僅能讓學(xué)生鞏固所學(xué)理論知識(shí)，又達(dá)到了預(yù)習(xí)目的。該舉措的實(shí)施有助于學(xué)生對(duì)實(shí)訓(xùn)流程做到有的放矢，有利于教師將精力主要用于學(xué)生實(shí)訓(xùn)操作技能指導(dǎo)和問(wèn)題答疑，增加學(xué)生2.2增加實(shí)訓(xùn)課程課時(shí)儀器實(shí)訓(xùn)課程旨在讓學(xué)生掌握實(shí)訓(xùn)的目的和要求，內(nèi)容和流程，儀器構(gòu)造、工作原理及操作規(guī)范，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，到實(shí)訓(xùn)報(bào)告撰寫(xiě)的每一個(gè)環(huán)節(jié)[7]。課時(shí)安排少導(dǎo)致學(xué)生在有限的教學(xué)時(shí)間里只能走馬觀花，對(duì)課程內(nèi)容似懂非懂，甚至來(lái)不及操作使用儀器。為此，學(xué)院在2017版生物工程專業(yè)本科生培養(yǎng)方案中將該課程安排在第七學(xué)期并將課時(shí)增加至2周，充足的課時(shí)安排為學(xué)生有效完成實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)提供了保證，同時(shí)為學(xué)生開(kāi)展畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)及今后科研起步打下良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

　　2.3開(kāi)展分組輪換實(shí)訓(xùn)，轉(zhuǎn)變教學(xué)模式

　　鑒于學(xué)生多，精密儀器相對(duì)不足的客觀事實(shí)，學(xué)院開(kāi)展了分小組輪換實(shí)訓(xùn)模式。如：學(xué)院目前共有7個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，所有學(xué)生就相應(yīng)地劃分為7組（約6-8人/組），每個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目配備2-4臺(tái)儀器，不同組學(xué)生分別參與不同的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目且經(jīng)一定的學(xué)習(xí)周期后各小組間進(jìn)行項(xiàng)目輪換，保證了每2-3名學(xué)生操作一臺(tái)儀器。這種模式大大提高了儀器資源利用效率，創(chuàng)造了每個(gè)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì)，有效地解決了演示教學(xué)中存在的學(xué)生參與度低等問(wèn)題，提升了實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果[2,6]。此外，在傳統(tǒng)教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，增加了多媒體教學(xué)、開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式[6]。例如：制作、購(gòu)買(mǎi)和網(wǎng)絡(luò)搜索了相關(guān)視頻和flash動(dòng)畫(huà)并講解氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀的結(jié)構(gòu)、工作原理及使用步驟，充分利用了“互聯(lián)網(wǎng)+”及多媒體優(yōu)勢(shì)；采用開(kāi)放式教學(xué)模式的講授發(fā)酵罐實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，以學(xué)生為主導(dǎo)，集思廣益，學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)了生物油脂等發(fā)酵實(shí)驗(yàn)并對(duì)發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行分析。上述多元化教學(xué)手段相結(jié)合的模式在很大程度上縮短了教師授課時(shí)間，增加了學(xué)生操作時(shí)間，提高學(xué)生對(duì)儀器的直觀認(rèn)知度及激發(fā)學(xué)生潛能、凸顯以學(xué)生為本的理念。

　　2.4精編教學(xué)內(nèi)容，增設(shè)創(chuàng)新型、綜合型實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目

　　針對(duì)以驗(yàn)證性項(xiàng)目為實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的弊端，如難易調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性、不利于學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題能力及創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)、與社會(huì)和企業(yè)需求脫節(jié)等[6]，我院教師分別對(duì)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局、兄弟院校、發(fā)酵企業(yè)等多家單位進(jìn)行了考察調(diào)研，最終將一些與企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合緊密、貼近實(shí)際生活背景及社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題、突出專業(yè)特色、綜合性和新穎性較高的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容納入實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)環(huán)節(jié)。例如，采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀定量分析不同香型白酒中塑化劑含量；采用氣相色譜法分析發(fā)酵液中脂肪酸的組成等。上述實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目兼顧了新穎性、趣味性、綜合性和實(shí)用性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲，啟發(fā)了學(xué)生的探索精神，也能讓學(xué)生切實(shí)感受到自己所學(xué)內(nèi)容與實(shí)際生活、生產(chǎn)密切相關(guān)，學(xué)而可用。通過(guò)增設(shè)創(chuàng)新型、綜合型、實(shí)用型項(xiàng)目，不但很好地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的能動(dòng)性，提高了其發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及解決問(wèn)題的能力，同時(shí)又增加其專業(yè)自豪感。

　　2.5改革儀器實(shí)訓(xùn)課程的考核評(píng)價(jià)方法

　　儀器實(shí)訓(xùn)課程的考核要突出一個(gè)“全”字，應(yīng)形成一套涵蓋課前準(zhǔn)備情況、教學(xué)過(guò)程和教學(xué)結(jié)果的考核評(píng)價(jià)體系。結(jié)合課程教學(xué)目標(biāo)，把評(píng)價(jià)體系分為平時(shí)成績(jī)和考試成績(jī)兩個(gè)部分，分別占綜合成績(jī)的70%和30%。其中平時(shí)成績(jī)又包括了預(yù)習(xí)報(bào)告成績(jī)（20%）、指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)（50%）、實(shí)訓(xùn)報(bào)告（30%）。考試成績(jī)包括儀器相關(guān)理論知識(shí)和儀器使用方法兩部分，各占50%。較以往重結(jié)果，輕實(shí)操的片面考核方式，系統(tǒng)而全面的評(píng)價(jià)體系不僅能反映學(xué)生的精密儀器的理論認(rèn)知和動(dòng)手操作能力，還能很好地讓學(xué)生對(duì)實(shí)訓(xùn)的每個(gè)環(huán)節(jié)都引起重視，進(jìn)而提高精密儀器實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量。

　　3結(jié)束語(yǔ)

　　儀器實(shí)訓(xùn)是大學(xué)培養(yǎng)能掌握當(dāng)代儀器理論知識(shí)，且具有獨(dú)立操作技能及解決關(guān)鍵問(wèn)題能力技能型人才的重要途徑之一。針對(duì)目前我校生物工程專業(yè)精密儀器實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)過(guò)程中存在的不足，我們采取了合理安排教學(xué)課時(shí)、精選教學(xué)內(nèi)容、完善教學(xué)模式及改變考核方式等一系列措施，在一定程度上提高了精密儀器的利用率，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和潛能，與我校培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實(shí)、富有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力高級(jí)專門(mén)人才的人才培養(yǎng)定位一致。隨著儀器分析實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的不斷探索與實(shí)踐，我們?nèi)詫⒉粩嗟匕l(fā)現(xiàn)問(wèn)題，不斷地研討和改進(jìn)，為今后的教學(xué)積累豐富的經(jīng)驗(yàn)，不斷地提高教學(xué)質(zhì)量，以期取得更好的效果。

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