“双一流”学科和专业联动下仪器分析课程教学的实践与思考

唐伟卓 陈建荣

[摘 要]仪器分析是一门专业性、综合性和交叉性很强的课程，是生物工程类专业的必修课。文章针对长沙学院地方型本科院校的办学定位，结合作者所在学院生物学湖南省一流应用特色学科和生物工程湖南省一流本科专业建设点，就生物工程类专业仪器分析课程的现状、教学方案及课程考核等方面如何开展实践进行深入分析，以此推动课程教学的研究与改革。

[关键词]生物工程类;双一流;仪器分析;教学改革

[基金项目]2019年湖南省普通高等学校教学改革项目“基于‘双一流学科专业联动的生物工程类应用型人才培养研究与实践”（949）

[作者简介]唐伟卓（1985—），男，湖南永州人，博士，长沙学院生物与环境工程学院副教授，主要从事天然活性成分的开发与应用研究;陈建荣（1973—），女，湖南溆浦人，博士，长沙学院生物与环境工程学院教授，主要从事药用植物的功能成分代谢研究。

[中图分类号] G642.0[文献标识码] A[文章编号] 1674-9324（2020）47-0-02[收稿日期] 2020-05-27

仪器分析是指采用复杂或特殊的仪器设备，通过测量物质的某些物理或物理化学性质的参数及其变化来获取物质的化学组成、成分含量及化学结构等信息的一门课程。生物工程类专业包括生物工程和生物制药两个专业。生物工程专业学生的专业课程主要由生物学学科构成，而生物制药专业学生的专业课程主要由药学和生物学两个学科方向的核心课程构成。仪器分析已经成为化学、药学相关学科领域不可或缺的一门课程。本文以地方型本科院校长沙学院为例，在现有生物学一流应用特色学科和生物工程一流专业的基础上，借鉴了国内教师的相关经验[1-2]，就生物工程类专业仪器分析课程的教学研究和实践做一些探索和思考。

一、仪器分析课程的定位

仪器分析是生物工程类专业本科专业高年级学生的专业课。本校该课程面向三年级学生本科生开设，以课堂讲授为主，辅以相关实验内容进行教学。通过对仪器分析课程的学习，使学生了解现代仪器分析的发展及其各类分析方法的对象及应用范围，熟悉各类仪器分析的原理及其仪器的基本结构、重要部件，掌握现代仪器分析的定性、定量实用技术，能根据不同的研究对象和要求选择最合适的分析方法。同时，让学生运用所学仪器分析知识结合生物学学科特点，培养学生在生物及生物医药领域的专业能力，在实际工作中独立分析问题和解决问题的能力。

二、仪器分析课程教学中存在的问题

（一）课程理论和实践课时安排不合理，实践课时偏少

仪器实验是一门实践性很强的课程，需要学生在充分理解理论知识的基础上实地进行仪器操作。现实情况中，与理论教学相比，实验课程安排比例偏低。学生通过上机实践，充分认识和接触仪器设备的机会不多，导致学生实际工作中仪器操作能力的缺乏。

（二）设备种类不全，数量不足

仪器分析课程的主要内容可以分为色谱仪器分析和光谱仪器分析两大块。这些现代仪器设备一般价格较贵、维护成本较高。多数高校实验室在科研方面配置了相关分析仪器，而在教学中这些仪器设备的购置和使用并没有得到重视。使用的教学设备要么年代久远，要么耗损严重，导致理论课上涉及的一些实验项目无法开设实践教学。另外，由于学生人数较多，很多实验项目都是采取大组的形式进行教授，无法保证每个学生都有机会上机操作。

（三）实践课程实验项目的内容和方案设置不科学

仪器分析实验过程一般比较复杂，涉及样品的前处理、仪器的参数设置、实验结果分析等。此外，还涉及实验设备的维护等现实问题。多数情况下，为了减少实验的不可控性。仪器分析实践课程项目选择上，避重就轻现象就比较突出。或者一个实验项目，从实验样品前处理到仪器参数设置等方面，主要都由实验老师提前准备好。学生只是按程序简单地进行一些操作，比如进样、打印报告等，缺乏对整个实验过程的参与。

（四）实验课考核制度不完善

实验课的考核一般主要包括出勤和实验报告两方面。对于仪器分析这门实践性很强的课程，其实验成绩的考核往往只侧重实验报告结果，忽略仪器操作过程。这种考核难以整体上考核学生对实验原理和实验目的的理解，对学生的实验技术提高没有产生良好效果，甚至容易导致学生实验报告互相抄袭现象的发生。这也促使有些学生对仪器分析实验课重视程度不够，仅仅是走过场。

受上述几个方面影响，容易导致仪器分析实际教学过程中理論与实践教学的脱节。学生的学习不完整、不系统、对课程印象不深刻，部分学生学习完课程后，仍然不知道为什么采用这种仪器进行分析，如何使用仪器进行分析，更不知道如何利用该技术解决实际问题。

三、仪器分析课程教学的解决方案

（一）结合行业实际、优化教学大纲

目前，常规的仪器分析课程学习内容主要包括色谱分析、电化学分析、光化学分析和热分析四大部分。按教学大纲编写要求，每一章节都有需要学生掌握、熟悉、了解的知识点以及难点和重点部分，知识体系过于繁杂，容易忽视生物工程类专业学生未来就业后实际工作中的仪器使用情况。通过对长沙市生物医药产业园区进行调研后发现色谱分析（液相色谱、气相色谱、液质、气质联用色谱）和原子分析仪器在实际工作中应用较广。因此，按照地方型高等学校的建设定位，我们对仪器分析的教学大纲进行了调整优化，重点侧重讲解气相色谱、液相色谱、色谱联用及原子吸收光谱章节内容，并设置相应的实验课程，力求实现把课本上学到的知识与地方企业的应用联系起来。同时，我们对仪器分析课程的实践教学大纲也进行了相应修改，精心设计实验项目，淘汰一些应用程度不高的实验项目，强化液相、气相和原子吸收色谱的实践课教学。同时，学校也增加对教学仪器的购置费用，购买数十套色谱分析仪器用于实践教学，优化实验分组，保证每位同学都能够上机操作。另外，针对生物制药专业，我们还专门开设了一周时间的综合实训课程，用于仪器分析和药物分析实践教学。通过一周的集中实验，进一步强化仪器分析的理论教学和实践教学的结合性，提高学生的实践动手能力，为将来的就业奠定基础。

（二）改革教學方法，提高课堂教学质量

传统的课堂教学以老师授课为主，学生主动参与性不高，而且多数老师会将教学课件分享给学生，容易导致学生在实际课堂教学过程中注意力不集中。为了改变这种情况，我们引入学习通在线课程教学。对于课程讲解的内容，提前发布在系统上，要求学生完成相关预习，同时设置考核指标，监督预习情况。通过这种方式，增强了学生学习的主动性，一定程度提高了教师和学生的互动。此外，为了充分利用多媒体教学的优势，改变单纯以PPT形式教学的方式。笔者在实际教学过程中，会尝试在课堂中适时播放相关知识点的视频内容。比如，在介绍液相色谱范式方程内容时，发现学生对于书本和课件中的相关公式和具有应用了解不够透彻，且受限于PPT的教学形式，有的内容无法立体的为学生呈现。因此，通过充分查找相应网络资源，精心筛选了“色谱学堂”公开课的视频内容，每个短视频3—5分钟。在用PPT讲解完范式方程的知识后，为学生播放一次相关视频内容，在实现互相补充的同时，加深学生对该内容的理解。笔者在实际教学中发现，这种“课件+视频”结合教学的方法效果较好。

（三）改革考核方式，考试推动教学

为了真正让学生学到知识，会实际操作和运用仪器，除了优化教学大纲、改革教学方法外，还要有一套符合实际的完整考核体系来督促学生学习。通常，仪器分析的理论课考试多侧重基本概念、原理记忆和计算能力。题型一般为名词解释、选择题、填空题、问答题和计算题。为了适应地方性应用型大学的定位，我们改革了考核方式和考试内容。理论考试里面降低了传统以记忆为主的名词解释、填空题和问答题的主观题型比例，增加综合应用题型。该类题型以实际案例为基础，考查学生解决实际生产过程中的仪器分析相关问题的能力。比如，综合应用题型要求学生按提供的实际案例设计实验方案、改进分析方法或者提供解决仪器分析故障等方面的内容，全面考核学生灵活运用仪器分析方法解决实际问题的能力。另外，仪器分析实验的考核也打破原来仅仅以实验报告成绩为主的情况，加入仪器的操作考核、改变学生对仪器分析实验课程不重视的现象。仪器分析课程考核的分数计算比例为：平时成绩10%，期末卷面成绩50%，操作考试40%。

参考文献

[1]付翠翠，石文兵.从实际问题出发的仪器分析实验教学改革[J].教育教学论坛，2018（25）：111-112.

[2]张萍花，王红艳，卓馨，等.新工科愿景下仪器分析实验教学改革探索[J].湖北第二师范学院学报，2018（2）：226-228.

Abstract： Instrument Analysis is a professional and comprehensive course and a compulsory course for biological engineering majors. This study aims to discuss the teaching model of the course based on the linkage of double first-class discipline and specialty in the local applied university namely Changsha University. It explores the teaching model of the course in terms of the current situation， teaching method， and course evaluation in order to promote the research and reform of the teaching model of Instrument Analysis course for biological engineering majors.

Key words： biological engineering; double first-class; Instrument Analysis; teaching reform