生物工程专业教学改革与实践

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【摘要】仪器分析实训是许多理工科高等院校开展的重要实践教学环节。针对目前郑州轻工业学院生物工程专业精密仪器实训课程教学中存在的问题，即“两多两少”和“三重三轻”，笔者从教学内容、教学模式及考核方式等方面进行探索和改革，旨在激发学生的积极性和潜能，提高学生综合运用理论知识及动手实践能力，使该课程更符我校人才培养要求。

【关键词】精密仪器实训；教学改革；生物工程专业

大型精密仪器设备不仅是高校进行教学、科研的重要前提，也是开展技能应用型和创新型人才培养的必要工具[1]；仪器分析技术逐渐成为衡量科研单位和企业科学研究水平，产品开发和产品质量的重要手段[2]。因此，基于大型仪器使用的重要性及企事业单位的人才需求导向，许多高校开设了仪器分析实训课程，旨在培养能掌握仪器分析的理论知识，仪器构造和主要部件的功能，工程实践能力强的高级专门人才。长期以来，郑州轻工业学院生物工程专业一直把精密仪器实训作为一门重要的专业课程。该课程的教学主要围绕生物工程专业学科的发展需求、技能型人才的培养目标、学生就业、创业和相关科研单位及企业的实际需要，开设了应用于定性定量分析、微生物发酵及天然产物分离三类精密仪器的实训项目，包括气相色谱质谱联用仪、连续流动化学分析仪等精密仪器实训。但是通过教学中的答疑情况、毕业设计中独立操作仪器能力及毕业生回访中发现，大多数学生未能很好地掌握上述精密仪器的构造、工作原理等理论知识，仪器维护意识薄弱，且很难独立地操作仪器，这与该课程的培养要求严重不符，更与我校培养具有较强的理论基础、实践能力和创新能力的高级技能型人才的大目标相违背[3]。为了提升大学生对相应精密仪器的认知和使用能力，我校对该实训课程教学进行了一系列的探索和改革。

1仪器实训课程的教学现状与存在的不足

目前，精密仪器实训课程实践教学中存在的问题可以概括为“两多两少”和“三重三轻”。（1）学生“听”课多，互动少，大部分学生课前缺少预习，仪器理论知识掌握不牢，学生上课时只是“听”课，记忆性地机械操作仪器设备。一堂课下来，师生之间互动寥寥无几，导致了学生“无备”而来，“空手”而归的不良局面。（2）实训项目内容多，课时少，每个实训项目的平均课时仅四个左右，教师在有限的时间里只能简单介绍实验仪器构造和原理、操作方法和样品处理流程[4]，导致学生很难系统掌握仪器构造、工作原理、实训内容和仪器使用方法[5]。（3）教学模式重演示，轻实操，这也是很多高校进行仪器分析实验、实训教学的共性短板[2,4-6]。这主要是由于学生人数多，精密仪器数量少，此外，那些价格昂贵，损坏后维修成本大且维修周期长的仪器，一般也采用演示教学的模式[6]，导致在实际教学中部分学生只是观摩，而非切实地操作[2]。（4）教学内容重验证，轻创新，实训项目侧重采用经典的验证性实验，设计性实训项目涉及很少，学生只能完成流水线式的操作，内容缺乏创新性和探索性，很难激发学生的学习积极性及今后科研兴趣[2,6]，不利于学生学以致用。（5）考核方式重结果，轻过程，实训课程主要以实训报告的书写、数据处理及结果的准确性为考核指标，缺少对学生实训整个过程的系统考核，这种考核方式不仅不能反映学生对实训内容的掌握程度及仪器使用能力，还造成了有的学生把时间和精力仅用在实训报告的“撰写”上，忽视了实训操作重要性[6]。

2精密仪器实训教学改革措施

2.1注重课前预习，巩固理论知识。由于仪器理论课程与仪器实训上课时间存在时差性，学生之前学习的仪器理论知识大多都遗忘了。此外，缺少统一的、系统的实训教材在一定程度上增加了学生预习的工作量和难度。为此，本专业带实训课程的教师合编了一本涵盖多个实训项目重点理论知识、实训目的和要求、实训内容和流程等内容的教材。实训前3-5周将自编教材发放给学生并告知其实训项目名称及要求，让学生结合先修理论课程的知识点进行回顾和强化，这样不仅能让学生巩固所学理论知识，又达到了预习目的。该举措的实施有助于学生对实训流程做到有的放矢，有利于教师将精力主要用于学生实训操作技能指导和问题答疑，增加学生参与度及师生间互动，提高实训课程的上课效率。2.2增加实训课程课时。仪器实训课程旨在让学生掌握实训的目的和要求，内容和流程，仪器构造、工作原理及操作规范，实验数据的处理，到实训报告撰写的每一个环节[7]。课时安排少导致学生在有限的教学时间里只能走马观花，对课程内容似懂非懂，甚至来不及操作使用仪器。为此，学院在2017版生物工程专业本科生培养方案中将该课程安排在第七学期并将课时增加至2周，充足的课时安排为学生有效完成实训环节提供了保证，同时为学生开展毕业设计环节及今后科研起步打下良好的技术基础。2.3开展分组轮换实训，转变教学模式。鉴于学生多，精密仪器相对不足的客观事实，学院开展了分小组轮换实训模式。如：学院目前共有7个实训项目，所有学生就相应地划分为7组（约6-8人/组），每个实训项目配备2-4台仪器，不同组学生分别参与不同的实训项目且经一定的学习周期后各小组间进行项目轮换，保证了每2-3名学生操作一台仪器。这种模式大大提高了仪器资源利用效率，创造了每个学生的动手实践机会，有效地解决了演示教学中存在的学生参与度低等问题，提升了实训教学效果[2,6]。此外，在传统教学模式的基础上，增加了多媒体教学、开放式实验教学模式[6]。例如：制作、购买和网络搜索了相关视频和flash动画并讲解气相色谱-质谱联用仪的结构、工作原理及使用步骤，充分利用了“互联网+”及多媒体优势；采用开放式教学模式的讲授发酵罐实训项目，以学生为主导，集思广益，学生独立设计了生物油脂等发酵实验并对发酵过程进行分析。上述多元化教学手段相结合的模式在很大程度上缩短了教师授课时间，增加了学生操作时间，提高学生对仪器的直观认知度及激发学生潜能、凸显以学生为本的理念。2.4精编教学内容，增设创新型、综合型实训项目。针对以验证性项目为实训内容的弊端，如难易调动学生积极性、不利于学生发现问题、解决问题能力及创新意识的培养、与社会和企业需求脱节等[6]，我院教师分别对质量技术监督局、兄弟院校、发酵企业等多家单位进行了考察调研，最终将一些与企业生产实际结合紧密、贴近实际生活背景及社会热点问题、突出专业特色、综合性和新颖性较高的实验内容纳入实训课程教学环节。例如，采用气相色谱-质谱联用仪定量分析不同香型白酒中塑化剂含量；采用气相色谱法分析发酵液中脂肪酸的组成等。上述实训项目兼顾了新颖性、趣味性、综合性和实用性，激发了学生的学习兴趣和求知欲，启发了学生的探索精神，也能让学生切实感受到自己所学内容与实际生活、生产密切相关，学而可用。通过增设创新型、综合型、实用型项目，不但很好地调动了学生的能动性，提高了其发现问题及解决问题的能力，同时又增加其专业自豪感。2.5改革仪器实训课程的考核评价方法。仪器实训课程的考核要突出一个“全”字，应形成一套涵盖课前准备情况、教学过程和教学结果的考核评价体系。结合课程教学目标，把评价体系分为平时成绩和考试成绩两个部分，分别占综合成绩的70%和30%。其中平时成绩又包括了预习报告成绩（20%）、指导教师评价（50%）、实训报告（30%）。考试成绩包括仪器相关理论知识和仪器使用方法两部分，各占50%。较以往重结果，轻实操的片面考核方式，系统而全面的评价体系不仅能反映学生的精密仪器的理论认知和动手操作能力，还能很好地让学生对实训的每个环节都引起重视，进而提高精密仪器实训教学质量。

3结束语

仪器实训是大学培养能掌握当代仪器理论知识，且具有独立操作技能及解决关键问题能力技能型人才的重要途径之一。针对目前我校生物工程专业精密仪器实训课程教学过程中存在的不足，我们采取了合理安排教学课时、精选教学内容、完善教学模式及改变考核方式等一系列措施，在一定程度上提高了精密仪器的利用率，增强了学生的学习自主性，激发了学生的学习兴趣和潜能，与我校培养基础扎实、富有创新精神和实践能力高级专门人才的人才培养定位一致。随着仪器分析实训教学中的不断探索与实践，我们仍将不断地发现问题，不断地研讨和改进，为今后的教学积累丰富的经验，不断地提高教学质量，以期取得更好的效果。

参考文献

[1]胡亚云.有效提高大型仪器设备利用率的探讨[J].实验室研究与探索,2013,32(1):180-183.

[2]陈文娟.基于技能型人才培养的《仪器分析》实训教学改革研究[J].安徽农学通报,2018,24(9):157-159.

[3]李可,赵颖颖,栗俊广,等.以肉类为载体的食品添加剂课程教学改革与实践[J].轻工科技,2017(8):148-149.

[4]杨梅,常文贵吴菊,等.应用型本科院校仪器分析实验的教学改革[J].广州化工,2018,46(12):164-165.

[5]周立敏,杨桂朋,高先池,等.仪器分析实验教学的思考与实践[J].实验科学与技术,2016,14(1):148-149.

[6]孙萍.仪器分析实验教学改革的初探与实践[J].广州化工,2017,45(4):144-145.

[7]马祥英,陈其锋,许海棠.仪器分析实验课程改进与实践[J].实验科学与技术,2013,11(2):76-78.147

作者:胡晓龙 迟 雷 张 勇 何培新 郑 燕 张书铭 单位:1.郑州轻工业学院食品与生物工程学院 2.食品生产与安全河南省协同创新中心