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生物工程專業(yè)精密儀器教學(xué)改革研究論文
【摘要】儀器分析實訓(xùn)是許多理工科高等院校開展的重要實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。針對目前鄭州輕工業(yè)學(xué)院生物工程專業(yè)精密儀器實訓(xùn)課程教學(xué)中存在的問題，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)生綜合運用理論知識及動手實踐能力，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，許多高校開設(shè)了儀器分析實訓(xùn)課程，旨在培養(yǎng)能掌握儀器分析的理論知識，儀器構(gòu)造和主要部件的功能，工程實踐能力強(qiáng)的高級專門人才。長期以來，鄭州輕工業(yè)學(xué)院生物工程專業(yè)一直把精密儀器實訓(xùn)作為一門重要的專業(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)的實際需要，開設(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訓(xùn)項目，包括氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀、連續(xù)流動化學(xué)分析儀等精密儀器實訓(xùn)。但是通過教學(xué)中的答疑情況、畢業(yè)設(shè)計中獨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，儀器維護(hù)意識薄弱，且很難獨立地操作儀器，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)、實踐能力和創(chuàng)新能力的高級技能型人才的大目標(biāo)相違背[3]。為了提升大學(xué)生對相應(yīng)精密儀器的認(rèn)知和使用能力，我校對該實訓(xùn)課程教學(xué)進(jìn)行了一系列的探索和改革。
1儀器實訓(xùn)課程的教學(xué)現(xiàn)狀與存在的不足
目前，精密儀器實訓(xùn)課程實踐教學(xué)中存在的問題可以概括為“兩多兩少”和“三重三輕”。
（1）學(xué)生“聽”課多，互動少，大部分學(xué)生課前缺少預(yù)習(xí)，儀器理論知識掌握不牢，學(xué)生上課時只是“聽”課，記憶性地機(jī)械操作儀器設(shè)備。一堂課下來，師生之間互動寥寥無幾，導(dǎo)致了學(xué)生“無備”而來，“空手”而歸的不良局面。
�。�2）實訓(xùn)項目內(nèi)容多，課時少，每個實訓(xùn)項目的平均課時僅四個左右，教師在有限的時間里只能簡單介紹實驗儀器構(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、實訓(xùn)內(nèi)容和儀器使用方法[5]。
（3）教學(xué)模式重演示，輕實操，這也是很多高校進(jìn)行儀器分析實驗、實訓(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，那些價格昂貴，損壞后維修成本大且維修周期長的儀器，一般也采用演示教學(xué)的模式[6]，導(dǎo)致在實際教學(xué)中部分學(xué)生只是觀摩，而非切實地操作[2]。
�。�4）教學(xué)內(nèi)容重驗證，輕創(chuàng)新，實訓(xùn)項目側(cè)重采用經(jīng)典的驗證性實驗，設(shè)計性實訓(xùn)項目涉及很少，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，輕過程，實訓(xùn)課程主要以實訓(xùn)報告的書寫、數(shù)據(jù)處理及結(jié)果的準(zhǔn)確性為考核指標(biāo)，缺少對學(xué)生實訓(xùn)整個過程的系統(tǒng)考核，這種考核方式不僅不能反映學(xué)生對實訓(xùn)內(nèi)容的掌握程度及儀器使用能力，還造成了有的學(xué)生把時間和精力僅用在實訓(xùn)報告的“撰寫”上，忽視了實訓(xùn)操作重要性[6]。
2精密儀器實訓(xùn)教學(xué)改革措施
2.1注重課前預(yù)習(xí)，鞏固理論知識
由于儀器理論課程與儀器實訓(xùn)上課時間存在時差性，學(xué)生之前學(xué)習(xí)的儀器理論知識大多都遺忘了。此外，缺少統(tǒng)一的、系統(tǒng)的實訓(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)帶實訓(xùn)課程的教師合編了一本涵蓋多個實訓(xùn)項目重點理論知識、實訓(xùn)目的和要求、實訓(xùn)內(nèi)容和流程等內(nèi)容的教材。實訓(xùn)前3-5周將自編教材發(fā)放給學(xué)生并告知其實訓(xùn)項目名稱及要求，讓學(xué)生結(jié)合先修理論課程的知識點進(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，又達(dá)到了預(yù)習(xí)目的。該舉措的實施有助于學(xué)生對實訓(xùn)流程做到有的放矢，有利于教師將精力主要用于學(xué)生實訓(xùn)操作技能指導(dǎo)和問題答疑，增加學(xué)生2.2增加實訓(xùn)課程課時儀器實訓(xùn)課程旨在讓學(xué)生掌握實訓(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，實驗數(shù)據(jù)的處理，到實訓(xùn)報告撰寫的每一個環(huán)節(jié)[7]。課時安排少導(dǎo)致學(xué)生在有限的教學(xué)時間里只能走馬觀花，對課程內(nèi)容似懂非懂，甚至來不及操作使用儀器。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)期并將課時增加至2周，充足的課時安排為學(xué)生有效完成實訓(xùn)環(huán)節(jié)提供了保證，同時為學(xué)生開展畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)及今后科研起步打下良好的技術(shù)基礎(chǔ)。
2.3開展分組輪換實訓(xùn)，轉(zhuǎn)變教學(xué)模式
鑒于學(xué)生多，精密儀器相對不足的客觀事實，學(xué)院開展了分小組輪換實訓(xùn)模式。如：學(xué)院目前共有7個實訓(xùn)項目，所有學(xué)生就相應(yīng)地劃分為7組（約6-8人/組），每個實訓(xùn)項目配備2-4臺儀器，不同組學(xué)生分別參與不同的實訓(xùn)項目且經(jīng)一定的學(xué)習(xí)周期后各小組間進(jìn)行項目輪換，保證了每2-3名學(xué)生操作一臺儀器。這種模式大大提高了儀器資源利用效率，創(chuàng)造了每個學(xué)生的動手實踐機(jī)會，有效地解決了演示教學(xué)中存在的學(xué)生參與度低等問題，提升了實訓(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)、開放式實驗教學(xué)模式[6]。例如：制作、購買和網(wǎng)絡(luò)搜索了相關(guān)視頻和flash動畫并講解氣相色譜-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；采用開放式教學(xué)模式的講授發(fā)酵罐實訓(xùn)項目，以學(xué)生為主導(dǎo)，集思廣益，學(xué)生獨立設(shè)計了生物油脂等發(fā)酵實驗并對發(fā)酵過程進(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間，增加了學(xué)生操作時間，提高學(xué)生對儀器的直觀認(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、綜合型實訓(xùn)項目
針對以驗證性項目為實訓(xùn)內(nèi)容的弊端，如難易調(diào)動學(xué)生積極性、不利于學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題能力及創(chuàng)新意識的培養(yǎng)、與社會和企業(yè)需求脫節(jié)等[6]，我院教師分別對質(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)實際結(jié)合緊密、貼近實際生活背景及社會熱點問題、突出專業(yè)特色、綜合性和新穎性較高的實驗內(nèi)容納入實訓(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。上述實訓(xùn)項目兼顧了新穎性、趣味性、綜合性和實用性，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)生切實感受到自己所學(xué)內(nèi)容與實際生活、生產(chǎn)密切相關(guān)，學(xué)而可用。通過增設(shè)創(chuàng)新型、綜合型、實用型項目，不但很好地調(diào)動了學(xué)生的能動性，提高了其發(fā)現(xiàn)問題及解決問題的能力，同時又增加其專業(yè)自豪感。
2.5改革儀器實訓(xùn)課程的考核評價方法
儀器實訓(xùn)課程的考核要突出一個“全”字，應(yīng)形成一套涵蓋課前準(zhǔn)備情況、教學(xué)過程和教學(xué)結(jié)果的考核評價體系。結(jié)合課程教學(xué)目標(biāo)，把評價體系分為平時成績和考試成績兩個部分，分別占綜合成績的70%和30%。其中平時成績又包括了預(yù)習(xí)報告成績（20%）、指導(dǎo)教師評價（50%）、實訓(xùn)報告（30%）�？荚嚦煽儼▋x器相關(guān)理論知識和儀器使用方法兩部分，各占50%。較以往重結(jié)果，輕實操的片面考核方式，系統(tǒng)而全面的評價體系不僅能反映學(xué)生的精密儀器的理論認(rèn)知和動手操作能力，還能很好地讓學(xué)生對實訓(xùn)的每個環(huán)節(jié)都引起重視，進(jìn)而提高精密儀器實訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量。
3結(jié)束語
儀器實訓(xùn)是大學(xué)培養(yǎng)能掌握當(dāng)代儀器理論知識，且具有獨立操作技能及解決關(guān)鍵問題能力技能型人才的重要途徑之一。針對目前我校生物工程專業(yè)精密儀器實訓(xùn)課程教學(xué)過程中存在的不足，我們采取了合理安排教學(xué)課時、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、富有創(chuàng)新精神和實踐能力高級專門人才的人才培養(yǎng)定位一致。隨著儀器分析實訓(xùn)教學(xué)中的不斷探索與實踐，我們?nèi)詫⒉粩嗟匕l(fā)現(xiàn)問題，不斷地研討和改進(jìn)，為今后的教學(xué)積累豐富的經(jīng)驗，不斷地提高教學(xué)質(zhì)量，以期取得更好的效果。
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