基于“卓越计划”的生物工程专业仪器分析教学改革探讨?

李利+夏帆

摘要：仪器分析课程是生物工程专业的一门必修课程，涉及知识面广、学科交叉性强、技术性和实践性强，学生较难掌握。本文针对教育部“卓越工程师” 教育培养计划（简称卓越计划）的目的和要求，从教学内容、教学方法、课程评价体系以及实践实习等方面探讨了仪器分析课程的改革办法。

关键词：卓越工程师；生物工程；仪器分析；教学改革

中图分类号：H191

仪器分析是以物质的物理和物理化学性质为基础，利用仪器建立起来的一种分析方法[1]。随着科技的发展和社会的进步，新技术和新的分析方法不断出现，大量分析仪器应用于各行各业，仪器分析逐渐演化成为一门重要的课程。目前，《仪器分析》是大多数农、林、水利高校及许多综合性大学中生物、资源、环境、食品、化学及医药等相关专业重要的专业必修课，具有涉及知识面广、学科交叉性强、技术性和实践性强的特点。卓越工程师教育培养计划（简称卓越计划）是我国教育部于2010年6月启动的高等教育中长期发展中的一个重大改革项目，其目的旨培养和造就一大批创新能力强，适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。据统计，我国90%的本科高等院校都参与实施了“卓越计划”。 “卓越计划”对本科工程型人才培养教育提出了应该具备“四个能力”的要求，即具备扎实的工程专业理论知识，掌握专业发展现状与趋势的能力；具有分析、提出方案并予以解决的能力；具有较强的创新意识和技术改造与创新的初步能力；具有信息获取和职业发展学习能力[2]。按照“四个能力”的要求，参与实施“卓越计划”的院校在开设《仪器分析》课程时，不仅限于向学生讲解各类仪器的理论基础、操作方法，更需要培养学生的思维习惯，善于利用仪器来分析问题和解决问题。笔者结合近年来的教学经验，针对仪器分析课程进行了大量的思考，对教学方法进行了大胆的探索和改革，取得了良好的效果。

1、教学内容的改革

仪器分析课程教学内容由理论课教学和实验课教学构成，理论与实践并重。传统的教学模式和教学方法重在培养学生的基础理论知识和仪器操作方法，无法适应“卓越计划”提出的要求，亟需调整教学内容，优化课程结构。

1.1 优化课程结构，加入外出实践课时

目前，仪器分析课程教学主要由理论教学和实验教学。理论课程能够帮助学生了解和掌握各种仪器的基本概念和基本原理，建立初步印象；实验课程能够帮助学生加深仪器的印象，巩固所学理论知识，对培养学生分析、解决问题的能力起着重要的作用。按照“卓越计划”对培养新世纪创新性人才的要求，仪器分析课程的开展更应该偏重训练学生们的创新能力，仅靠理论和实验教学无法有效地结合实际生产应用，因而应该在课程结构中适当添加外出实践课。可以到相关公司、工厂去开设实践课，课时控制在4个学时左右，通过实践走访和参观，了解仪器分析在生产中的应用。

1.2结合专业就业趋势选择适合的理论教学内容

大多数参与实施“卓越计划”的本科院校的生物专业中都设有生物工程专业。生物工程隶属于工科背景，是为生物技术与工程领域培养从事设计、生产、管理和新技术研究开发的工程技术人才。生物工程专业中多数毕业生选择直接参加工作，而实际生产中“高新尖”的仪器一般很少普及，根据这个趋势特点，仪器分析课程的理论教学内容应该有所调整。重点讲授生产中应用较多的光谱分析和色谱分析基础理论及常见仪器，而将新兴的仪器转入自学内容。这样既能在有限的理论教学时间内保证将光谱和色谱理论知识讲的清楚透彻，又因与使用生产密切相关，促使学生愿意听，勤奋学，保证较高的教学效果。

1.3选择合适的实验内容，重视基础操作训练

根据生物工程专业本科生的就业状况，多数直接进入生物公司/工厂，参与销售、管理及技术开发等工作，结合这一特点，着眼于选择生产上常见的仪器设备进行实验设计。经过到企业进行调查走访及统计分析，生产上常见的仪器有紫外分光光度计、气相色谱仪及高效液相色谱仪等，那么进行实验内容安排和选择时，应该更偏重于生产常用仪器的训练。

开展仪器分析实验时，教师不能将注意力仅仅集中在仪器的操作上。因为仪器分析的结果与基础操作的正确性及准确性有关，前处理操作的误差越小，仪器分析数据越准确，因此仪器分析实验应该更加重视基础技能操作，强化基本常识训练[3]。在实验过程中，常常会出现不少学生在基础技能不扎实，常犯与基础常识有关的错误，导致最终仪器分析的数据出现很大偏差。可以考虑在每个实验开始前，开展一些实验常识的训练，如pH计的使用及校正方法的训练、标准样品准确性配制训练、样品的处理及加标回收试验训练等。另外，对学生在实验过程中出现的问题进行有引导性剖析，如：故障检查及排除、异常数据结果的分析及纠正、显色现象的规律等，帮助学生更加清晰地找到问题的症结。

2、革新教学方法及手段

在当前的教学体制下，大学课堂教学主要还是采取“填鸭式”的教学方式，这种教学方式效率低下，不仅老师讲得累，学生听的也累，因此，对现有的教学方式进行革新和调整，采取一些教學手段，强化教学效果，提升课堂效率是非常有必要的。

2.1、引入案例分析进行教学

在选择教学手段时，可以将案例分析引入教学当中。将当前生活中出现的热点事件制作成案例，在教学中进行引用可以调动学生的好奇和兴趣，然后深入浅出地讲解解决方案，让学生觉得真实而生动。比如：在讲解色谱分析理论之前，可以引入“塑化剂”、“三聚氰胺”和“瘦肉精”等热点案例，通过对邻苯二甲酸盐、三聚氰胺以及盐酸克伦特罗物理及化学性质分析，继而引出色谱理论介绍，学生更加容易接受[4]。

2.2、采用任务式教学方法

任务式教学法是教师围绕特定的学习内容，事先向学生们提出具体、可操作的任务，用任务的压力促使学生学习，以达到学习和掌握的特定内容的教学方法。成就动机是任务式教学方法的真正动力。教师可以适当地预先布置一定的任务，让学生们以团队的形式完成，可以让学生们在课堂上讲述任务的完成内容及情况。比如：在讲解高效液相色谱仪时，可以实现布置六通阀原理的任务，让学生在课堂上为其他学员讲解六通阀原理，通过这样的任务形式，讲解六通阀的学生对讲授的内容印象肯定很深刻，从而达到了较好的学习效果。也可以在每次课开始前预先布置问题，让学生在听课过程中找到答案，在每次课结束前点名回答。通过任务式教学方法给每名学生布置任务，即便是学生完成的效果不太理想，也比什么都不做要好。endprint

2.3、注重练习式教学法

教、学、练在学习过程中的关系是息息相关的。仪器分析是实践性非常强的一门课程，“卓越工程师”计划更加注重培养学生的动手能力，因此上好仪器分析课要让学生多加练习，才能增加理解。练习式教学法是通过增加辨识性、推理性的内容让学生加以练习，而能够加深学生认知的一种教学方法，通常在仪器资源不够的情况下开展。

2.4、讨论式教学方法

讨论式教学法是教师通过精心巧妙地设置问题，用探讨问题的方式，创造轻松愉悦的环境，充分調动学生的主观能动性，让学生主动进行自我教育的一种教学方式。讨论式教学法更有利于调动学生们积极思维和独立思考的能力，对于培养创新型人才具有重要意义。在讨论式教学过程中，提问者与讨论者的角色是随时转变的，教师可以提出问题，鼓励学员发表观点，组织和参与相互之间的讨论；也可以由学生提出问题，学生进行解疑，教师进行补充和总结。

3、改革课程评价体系

针对当前仪器分析课程评价体系上存在的弊端，结合“卓越工程师”培养计划的目的和要求，对课程考核评价体系进行全方位的改革。在评价形式方面，采取考勤、课程论文、实验操作、课外作业及课程考试等多种形式；适当增加课程论文、实验操作及课外作业的比重，减少课程考试在评价体系中的比重。充分发挥课程考试培养学生能力的拉动作用，尽可能采用开卷形式，少使用闭卷考试；减少填空题、判断题及选择题等死记硬背内容的比例，增加简单题、论述题的比重，将考试内容由固定的标准答案向无标准答案转变。可以增加实验操作测试，提升实验操作在评价体系中的地位。

4、开展校企合作、校所合作，强化外出实习

利用与校外企业、科研院所的协作机会，调整课程教学计划，利用课程实习环节，组织学生参观校外企业、科研院所实验室，结合工厂现场检测的样品，进行案例分析的，从而弥补校内理论学习的不足；另一方面，可以利用课外实习机会，安排学生到相关企业、环境检测站、质量检验所、进出口检验检疫实验室实习，通过2～3个月的实践训练，熟悉和掌握各类实验仪器和检测方法。

综上所述，“卓越工程师”计划的目的是通过一系列课程的学习，提升学生分析问题、解决问题的能力。通过学习，学生在今后的工作中能够运用仪器分析课程的知识完成相关的工作，并能够有所创新，这就是仪器分析课程开设的目的。作为仪器分析课程的教师，要时刻关注学生思想的变化、知识前沿问题的变化、仪器设备的更新换代、教学条件的改变、现实生产中的问题，变革原有教条式的教学方式，不断调整，充实教学内容，用各种教学方法和手段吸引学生学习，探索并改进符合生物工程专业仪器分析课程的教学模式，培养出符合“卓越工程师”计划需要培养的创新型人才。

参考文献：

[1]蔡向忠，王秀红，李银生. 改革仪器分析实验教学 培养学生创新能力[J]. 实验室研究与探索，2014，33（11）：168～171.

[2]徐守芳，陆宏志. 以科研促教学：新型分析方法在仪器分析教学中的体现[J]. 化学教育，2014，（2）：8～10.

作者简介：李利（1983～），女，博士，讲师，从事生物工程专业教学与研究工作。endprint