工科院校生物工程专业生物仪器分析课程教学设计与改进

陈铁，李晓君，李会珍，张志军

摘要：针对目前生物仪器分析课程教学的现状和存在的问题，结合学校的特点和生物工程专业的特色，笔者进行了教学内容、教学方法、考核方法、教师素质等的分析，对生物仪器分析课程教学进行了一系列改革，在实践中取得了较好的效果。

关键词：工科院校；生物工程；生物仪器分析；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）29-0027-02

中北大学的前身是1941年八路军总司令部在太行抗日根据地创办的我党我军第一所兵工学校——太行工业学校。中北大学生物工程专业自2003年成立以来，在强化应用型创新工科人才培养的同时，一直致力于生物工程专业课程教学模式的改革与实践。生物仪器分析是我校生物工程专业必修的专业基础课程，随着分析化学和仪器科学的发展，课程内容也日新月异，更新较快、涉及仪器种类繁多，而且连贯性较弱，学生在学习过程中有较大的困难，教学效果也不令人满意，主要表现在：①学科交叉多，课程内容多。涉及的学科包括物理学、电子学、电磁学、光学、计算机科学等，而且随着科学技术的进一步发展，新型仪器也不断涌现，进而使更多的学科融入现代仪器分析的课程中。②仪器科学发展速度较快，实验课程中现有的仪器与主流仪器有差距，学生学习掌握好实验中所用仪器往往难以胜任毕业后工作中面对的仪器，导致学生学习的积极性不高。③课程内容多而散，学生不易理解工作原理，甚至容易混淆，比如红外和紫外、原吸和原子发射光谱等。④受学校经费限制，大型精密仪器采购不足，学生都没有见过仪器，更谈不上操作，只能做到纸上谈兵。⑤教师的知识更新速度跟不上仪器科学的发展速度，讲授的课程内容与仪器发展的前沿有较大的脱节。针对这种情况，根据我校的生物工程专业的特点和培养方案的要求，我们在教学中作了一些探索，使教学内容和实验模块更加具有实用性，经过实践取得了较好的效果。

一、结合专业特色，优化教学内容

传统的仪器分析涉及的内容非常多，包括色谱分析法、光学分析法、电化学分析法、热分析法等多个领域。面对教学内容多、课时少的矛盾，针对生物工程专业的就业需要和培养创新型人才的目标，调整课程内容，使学生在有限的学时中掌握最大量的知识已成为当务之急。生物仪器分析的开课时间为三年级的第二个学期，学生已经学习了一部分专业课和全部的基础课程，对有些仪器的原理和使用已有所了解，所以根据前期课程的开设情况对教学内容进行科学的取舍。由于本校为工科学校，专业课程都以应用为主，所以在课程中我们弱化了仪器工作原理部分，增加了仪器的使用、维护和保养方面的知识，并适当地补充仪器分析的前沿性知识，如在气相色谱中补充了二维气相色谱方面的知识，拓宽学生的知识面，激发求知欲。

二、改革教学方法

生物仪器分析课程各章的内容独立性较强，理解原理困难，一些大型精密仪器的结构复杂，采用传统的教学方法难以教授，而且易使学生兴趣降低。运用多媒体教学并辅以传统的教学方法，可将仪器的结构图、构造图、使用方法、工作原理等采用图片、视频和动画的形式展示，使学生更容易理解，并且可以调节课堂气氛，一举多得。将传统的验证性实验进行改革，开设设计性实验课程。设计性实验是指在教师指导下学生独立设计实验方案的教学方式，旨在培养学生综合运用各种知识解决实际问题的能力。具体程序包括：首先，进行学生的分组，以学生自愿组对为主结合教师指导分配，教师给每组确定一个合适的题目；第二，学生通过查询文献，确定合适的分析仪器、分析方法、实验方案；第三，教师和学生共同论证可行性，并指导修订，确定最终的方案；最后，学生独立完成实验，提交实验报告，教师进行考核。这种方式，不仅对学生的综合能力提高有很大的帮助，而且有利用培养学生的团队协作意识，有助于学生将来工作中的团队合作。针对大型仪器价格昂贵，一所高校或企事业单位难以全部拥有，学生在实验中难以全部接触的现象，我们开拓了多种渠道。首先，兄弟院校建立合作机制，做到大型精密仪器共享；第二，联系具有相关大型仪器的生物类企业，带领学生深入企业的相关部门参观学习或将生产实习有机结合。这样不仅开拓了学生的视野，而且提高了学习效果，学生参观、实习的过程，也向相关的单位展现了我专业学生的风采，有利用学生的就业。

三、改进考核方法

传统的仪器分析考核方式基本有两种，一是闭卷考试，通过试卷的方式将学生对仪器原理和使用方法做一考核；另一种为闭卷考试结合实验课成绩，而其实验课也基本为验证性实验。这两种方式都难以考察学生对仪器的掌握和操控能力，而且会降低学生对平时学习的积极性。通过几届学生的教学实践，我们将传统的闭卷考试考核方式进行了改革，生物仪器分析的课程总成绩分为三个部分，其中理论课采用开卷考试的方式，成绩占40%；实验课成绩占40%，对每次的实验都进行评分，包括实验方案设计、实验操作、原始数据测试精确度、数据处理能力、团队协作能力等；平时成绩占20%，包括课题问答、seminar等。这种考核方式，对学生的学习积极性有很大的提高，而且能够做到考核公平，使真正有能力的学生有机会获得更好的分数，更加突出实用性，而非简单的教师划重点，学生考前突击这种典型的“大学式考核方式”。

四、提高教师素质，追踪仪器发展前沿

生物仪器分析不同于传统的仪器分析，其内容涉及的仪器较为新颖而且更新较快，包括氨基酸分析仪、基因枪、核磁共振仪、生物质谱仪等传统的仪器分析所不涉及的内容，这将对教师的知识更新提出更高的要求，通过简单的书本知识而没有亲自实践，教师很难将自己对仪器的体会和感受传授给学生。基于此，我们通过选派青年骨干去“985”高校和大型企业学习和培训，并积极组织专任教师参加仪器公司举行的产品展销会或产品试用会，以期使教师能更多地接触和了解仪器发展的新动向，更好地将知识传授给学生，努力做到与社会和仪器发展的前沿不脱节。

通过以上教学改革措施，我们在实践中得到了较好的效果。提高了学生的学习兴趣和动力，加深了对生物仪器分析课程的理解，拓宽了学生的视野，使学生在将来走到工作岗位中也能胜任大型精密仪器的操作和维护。只有在教学实践中不断积累、不断创新、总结经验，才能给教学增添活力，使学生获得更多有用的知识，培养更多的能力，对学生的就业有很大的帮助。

参考文献：

[1]朱明华，胡坪.仪器分析[M].北京：高等教育出版社，2008.

[2]刘永和，黄海燕.仪器分析课程应突出实用性和科学性[J].邵阳学院学报（自然科学版），2007，4（4）：84-87.

[3]吴兰，陈明华，薛喜文.生物工程专业本科生生产实习的改革与实践[J].实验室研究与探索，2008，27（11）：125-126.

[4]曹枫，关兆铿，马长华，等.仪器分析实验多媒体教学平台制作与应用[J].中医教育，2008，27（5）：36-37.

[5]魏自民，李成.现代仪器分析教学改革与实践[J].东北农业大学学报（社会科学版），2007，5（2）：50-51.endprint