生物工程專業教學改革與實踐

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【摘要】儀器分析實訓是許多理工科高等院校開展的重要實踐教學環節。針對目前鄭州輕工業學院生物工程專業精密儀器實訓課程教學中存在的問題，即“兩多兩少”和“三重三輕”，筆者從教學內容、教學模式及考核方式等方面進行探索和改革，旨在激發學生的積極性和潛能，提高學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要求。

【關鍵詞】精密儀器實訓；教學改革；生物工程專業

大型精密儀器設備不僅是高校進行教學、科研的重要前提，也是開展技能應用型和創新型人才培養的必要工具[1]；儀器分析技術逐漸成為衡量科研單位和企業科學研究水平，產品開發和產品質量的重要手段[2]。因此，基于大型儀器使用的重要性及企事業單位的人才需求導向，許多高校開設了儀器分析實訓課程，旨在培養能掌握儀器分析的理論知識，儀器構造和主要部件的功能，工程實踐能力強的高級專門人才。長期以來，鄭州輕工業學院生物工程專業一直把精密儀器實訓作為一門重要的專業課程。該課程的教學主要圍繞生物工程專業學科的發展需求、技能型人才的培養目標、學生就業、創業和相關科研單位及企業的實際需要，開設了應用于定性定量分析、微生物發酵及天然產物分離三類精密儀器的實訓項目，包括氣相色譜質譜聯用儀、連續流動化學分析儀等精密儀器實訓。但是通過教學中的答疑情況、畢業設計中獨立操作儀器能力及畢業生回訪中發現，大多數學生未能很好地掌握上述精密儀器的構造、工作原理等理論知識，儀器維護意識薄弱，且很難獨立地操作儀器，這與該課程的培養要求嚴重不符，更與我校培養具有較強的理論基礎、實踐能力和創新能力的高級技能型人才的大目標相違背[3]。為了提升大學生對相應精密儀器的認知和使用能力，我校對該實訓課程教學進行了一系列的探索和改革。

1儀器實訓課程的教學現狀與存在的不足

目前，精密儀器實訓課程實踐教學中存在的問題可以概括為“兩多兩少”和“三重三輕”。（1）學生“聽”課多，互動少，大部分學生課前缺少預習，儀器理論知識掌握不牢，學生上課時只是“聽”課，記憶性地機械操作儀器設備。一堂課下來，師生之間互動寥寥無幾，導致了學生“無備”而來，“空手”而歸的不良局面。（2）實訓項目內容多，課時少，每個實訓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造和原理、操作方法和樣品處理流程[4]，導致學生很難系統掌握儀器構造、工作原理、實訓內容和儀器使用方法[5]。（3）教學模式重演示，輕實操，這也是很多高校進行儀器分析實驗、實訓教學的共性短板[2,4-6]。這主要是由于學生人數多，精密儀器數量少，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的模式[6]，導致在實際教學中部分學生只是觀摩，而非切實地操作[2]。（4）教學內容重驗證，輕創新，實訓項目側重采用經典的驗證性實驗，設計性實訓項目涉及很少，學生只能完成流水線式的操作，內容缺乏創新性和探索性，很難激發學生的學習積極性及今后科研興趣[2,6]，不利于學生學以致用。（5）考核方式重結果，輕過程，實訓課程主要以實訓報告的書寫、數據處理及結果的準確性為考核指標，缺少對學生實訓整個過程的系統考核，這種考核方式不僅不能反映學生對實訓內容的掌握程度及儀器使用能力，還造成了有的學生把時間和精力僅用在實訓報告的“撰寫”上，忽視了實訓操作重要性[6]。

2精密儀器實訓教學改革措施

2.1注重課前預習，鞏固理論知識。由于儀器理論課程與儀器實訓上課時間存在時差性，學生之前學習的儀器理論知識大多都遺忘了。此外，缺少統一的、系統的實訓教材在一定程度上增加了學生預習的工作量和難度。為此，本專業帶實訓課程的教師合編了一本涵蓋多個實訓項目重點理論知識、實訓目的和要求、實訓內容和流程等內容的教材。實訓前3-5周將自編教材發放給學生并告知其實訓項目名稱及要求，讓學生結合先修理論課程的知識點進行回顧和強化，這樣不僅能讓學生鞏固所學理論知識，又達到了預習目的。該舉措的實施有助于學生對實訓流程做到有的放矢，有利于教師將精力主要用于學生實訓操作技能指導和問題答疑，增加學生參與度及師生間互動，提高實訓課程的上課效率。2.2增加實訓課程課時。儀器實訓課程旨在讓學生掌握實訓的目的和要求，內容和流程，儀器構造、工作原理及操作規范，實驗數據的處理，到實訓報告撰寫的每一個環節[7]。課時安排少導致學生在有限的教學時間里只能走馬觀花，對課程內容似懂非懂，甚至來不及操作使用儀器。為此，學院在2017版生物工程專業本科生培養方案中將該課程安排在第七學期并將課時增加至2周，充足的課時安排為學生有效完成實訓環節提供了保證，同時為學生開展畢業設計環節及今后科研起步打下良好的技術基礎。2.3開展分組輪換實訓，轉變教學模式。鑒于學生多，精密儀器相對不足的客觀事實，學院開展了分小組輪換實訓模式。如：學院目前共有7個實訓項目，所有學生就相應地劃分為7組（約6-8人/組），每個實訓項目配備2-4臺儀器，不同組學生分別參與不同的實訓項目且經一定的學習周期后各小組間進行項目輪換，保證了每2-3名學生操作一臺儀器。這種模式大大提高了儀器資源利用效率，創造了每個學生的動手實踐機會，有效地解決了演示教學中存在的學生參與度低等問題，提升了實訓教學效果[2,6]。此外，在傳統教學模式的基礎上，增加了多媒體教學、開放式實驗教學模式[6]。例如：制作、購買和網絡搜索了相關視頻和flash動畫并講解氣相色譜-質譜聯用儀的結構、工作原理及使用步驟，充分利用了“互聯網+”及多媒體優勢；采用開放式教學模式的講授發酵罐實訓項目，以學生為主導，集思廣益，學生獨立設計了生物油脂等發酵實驗并對發酵過程進行分析。上述多元化教學手段相結合的模式在很大程度上縮短了教師授課時間，增加了學生操作時間，提高學生對儀器的直觀認知度及激發學生潛能、凸顯以學生為本的理念。2.4精編教學內容，增設創新型、綜合型實訓項目。針對以驗證性項目為實訓內容的弊端，如難易調動學生積極性、不利于學生發現問題、解決問題能力及創新意識的培養、與社會和企業需求脫節等[6]，我院教師分別對質量技術監督局、兄弟院校、發酵企業等多家單位進行了考察調研，最終將一些與企業生產實際結合緊密、貼近實際生活背景及社會熱點問題、突出專業特色、綜合性和新穎性較高的實驗內容納入實訓課程教學環節。例如，采用氣相色譜-質譜聯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酵液中脂肪酸的組成等。上述實訓項目兼顧了新穎性、趣味性、綜合性和實用性，激發了學生的學習興趣和求知欲，啟發了學生的探索精神，也能讓學生切實感受到自己所學內容與實際生活、生產密切相關，學而可用。通過增設創新型、綜合型、實用型項目，不但很好地調動了學生的能動性，提高了其發現問題及解決問題的能力，同時又增加其專業自豪感。2.5改革儀器實訓課程的考核評價方法。儀器實訓課程的考核要突出一個“全”字，應形成一套涵蓋課前準備情況、教學過程和教學結果的考核評價體系。結合課程教學目標，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習報告成績（20%）、指導教師評價（50%）、實訓報告（30%）。考試成績包括儀器相關理論知識和儀器使用方法兩部分，各占50%。較以往重結果，輕實操的片面考核方式，系統而全面的評價體系不僅能反映學生的精密儀器的理論認知和動手操作能力，還能很好地讓學生對實訓的每個環節都引起重視，進而提高精密儀器實訓教學質量。

3結束語

儀器實訓是大學培養能掌握當代儀器理論知識，且具有獨立操作技能及解決關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精密儀器實訓課程教學過程中存在的不足，我們采取了合理安排教學課時、精選教學內容、完善教學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，增強了學生的學習自主性，激發了學生的學習興趣和潛能，與我校培養基礎扎實、富有創新精神和實踐能力高級專門人才的人才培養定位一致。隨著儀器分析實訓教學中的不斷探索與實踐，我們仍將不斷地發現問題，不斷地研討和改進，為今后的教學積累豐富的經驗，不斷地提高教學質量，以期取得更好的效果。

參考文獻

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[2]陳文娟.基于技能型人才培養的《儀器分析》實訓教學改革研究[J].安徽農學通報,2018,24(9):157-159.

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[5]周立敏,楊桂朋,高先池,等.儀器分析實驗教學的思考與實踐[J].實驗科學與技術,2016,14(1):148-149.

[6]孫萍.儀器分析實驗教學改革的初探與實踐[J].廣州化工,2017,45(4):144-145.

[7]馬祥英,陳其鋒,許海棠.儀器分析實驗課程改進與實踐[J].實驗科學與技術,2013,11(2):76-78.147

作者:胡曉龍 遲 雷 張 勇 何培新 鄭 燕 張書銘 單位:1.鄭州輕工業學院食品與生物工程學院 2.食品生產與安全河南省協同創新中心