工科院校生物工程專業生物儀器分析課程教學設計與改進

陳 鐵，李曉君，李會珍，張志軍

（中北大學 化工與環境學院，山西 太原 030051）

【教改創新】

工科院校生物工程專業生物儀器分析課程教學設計與改進

陳 鐵，李曉君，李會珍，張志軍

（中北大學 化工與環境學院，山西 太原 030051）

針對目前生物儀器分析課程教學的現狀和存在的問題，結合學校的特點和生物工程專業的特色，筆者進行了教學內容、教學方法、考核方法、教師素質等的分析，對生物儀器分析課程教學進行了一系列改革，在實踐中取得了較好的效果。

工科院校；生物工程；生物儀器分析；教學改革

中北大學的前身是1941年八路軍總司令部在太行抗日根據地創辦的我黨我軍第一所兵工學校——太行工業學校。中北大學生物工程專業自2003年成立以來，在強化應用型創新工科人才培養的同時，一直致力于生物工程專業課程教學模式的改革與實踐。生物儀器分析是我校生物工程專業必修的專業基礎課程，隨著分析化學和儀器科學的發展，課程內容也日新月異，更新較快、涉及儀器種類繁多，而且連貫性較弱，學生在學習過程中有較大的困難，教學效果也不令人滿意，主要表現在：①學科交叉多，課程內容多。涉及的學科包括物理學、電子學、電磁學、光學、計算機科學等，而且隨著科學技術的進一步發展，新型儀器也不斷涌現，進而使更多的學科融入現代儀器分析的課程中。②儀器科學發展速度較快，實驗課程中現有的儀器與主流儀器有差距，學生學習掌握好實驗中所用儀器往往難以勝任畢業后工作中面對的儀器，導致學生學習的積極性不高。③課程內容多而散，學生不易理解工作原理，甚至容易混淆，比如紅外和紫外、原吸和原子發射光譜等。④受學校經費限制，大型精密儀器采購不足，學生都沒有見過儀器，更談不上操作，只能做到紙上談兵。⑤教師的知識更新速度跟不上儀器科學的發展速度，講授的課程內容與儀器發展的前沿有較大的脫節。針對這種情況，根據我校的生物工程專業的特點和培養方案的要求，我們在教學中作了一些探索，使教學內容和實驗模塊更加具有實用性，經過實踐取得了較好的效果。

一、結合專業特色，優化教學內容

傳統的儀器分析涉及的內容非常多，包括色譜分析法、光學分析法、電化學分析法、熱分析法等多個領域。面對教學內容多、課時少的矛盾，針對生物工程專業的就業需要和培養創新型人才的目標，調整課程內容，使學生在有限的學時中掌握最大量的知識已成為當務之急。生物儀器分析的開課時間為三年級的第二個學期，學生已經學習了一部分專業課和全部的基礎課程，對有些儀器的原理和使用已有所了解，所以根據前期課程的開設情況對教學內容進行科學的取舍。由于本校為工科學校，專業課程都以應用為主，所以在課程中我們弱化了儀器工作原理部分，增加了儀器的使用、維護和保養方面的知識，并適當地補充儀器分析的前沿性知識，如在氣相色譜中補充了二維氣相色譜方面的知識，拓寬學生的知識面，激發求知欲。

二、改革教學方法

生物儀器分析課程各章的內容獨立性較強，理解原理困難，一些大型精密儀器的結構復雜，采用傳統的教學方法難以教授，而且易使學生興趣降低。運用多媒體教學并輔以傳統的教學方法，可將儀器的結構圖、構造圖、使用方法、工作原理等采用圖片、視頻和動畫的形式展示，使學生更容易理解，并且可以調節課堂氣氛，一舉多得。將傳統的驗證性實驗進行改革，開設設計性實驗課程。設計性實驗是指在教師指導下學生獨立設計實驗方案的教學方式，旨在培養學生綜合運用各種知識解決實際問題的能力。具體程序包括：首先，進行學生的分組，以學生自愿組對為主結合教師指導分配，教師給每組確定一個合適的題目；第二，學生通過查詢文獻，確定合適的分析儀器、分析方法、實驗方案；第三，教師和學生共同論證可行性，并指導修訂，確定最終的方案；最后，學生獨立完成實驗，提交實驗報告，教師進行考核。這種方式，不僅對學生的綜合能力提高有很大的幫助，而且有利用培養學生的團隊協作意識，有助于學生將來工作中的團隊合作。針對大型儀器價格昂貴，一所高校或企事業單位難以全部擁有，學生在實驗中難以全部接觸的現象，我們開拓了多種渠道。首先，兄弟院校建立合作機制，做到大型精密儀器共享；第二，聯系具有相關大型儀器的生物類企業，帶領學生深入企業的相關部門參觀學習或將生產實習有機結合。這樣不僅開拓了學生的視野，而且提高了學習效果，學生參觀、實習的過程，也向相關的單位展現了我專業學生的風采，有利用學生的就業。

三、改進考核方法

傳統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生對儀器原理和使用方法做一考核；另一種為閉卷考試結合實驗課成績，而其實驗課也基本為驗證性實驗。這兩種方式都難以考察學生對儀器的掌握和操控能力，而且會降低學生對平時學習的積極性。通過幾屆學生的教學實踐，我們將傳統的閉卷考試考核方式進行了改革，生物儀器分析的課程總成績分為三個部分，其中理論課采用開卷考試的方式，成績占40%；實驗課成績占40%，對每次的實驗都進行評分，包括實驗方案設計、實驗操作、原始數據測試精確度、數據處理能力、團隊協作能力等；平時成績占20%，包括課題問答、seminar等。這種考核方式，對學生的學習積極性有很大的提高，而且能夠做到考核公平，使真正有能力的學生有機會獲得更好的分數，更加突出實用性，而非簡單的教師劃重點，學生考前突擊這種典型的“大學式考核方式”。

四、提高教師素質，追蹤儀器發展前沿

生物儀器分析不同于傳統的儀器分析，其內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、生物質譜儀等傳統的儀器分析所不涉及的內容，這將對教師的知識更新提出更高的要求，通過簡單的書本知識而沒有親自實踐，教師很難將自己對儀器的體會和感受傳授給學生。基于此，我們通過選派青年骨干去“985”高校和大型企業學習和培訓，并積極組織專任教師參加儀器公司舉行的產品展銷會或產品試用會，以期使教師能更多地接觸和了解儀器發展的新動向，更好地將知識傳授給學生，努力做到與社會和儀器發展的前沿不脫節。

通過以上教學改革措施，我們在實踐中得到了較好的效果。提高了學生的學習興趣和動力，加深了對生物儀器分析課程的理解，拓寬了學生的視野，使學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。只有在教學實踐中不斷積累、不斷創新、總結經驗，才能給教學增添活力，使學生獲得更多有用的知識，培養更多的能力，對學生的就業有很大的幫助。

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1674-9324（2014）29-0027-02