生物技術專業《儀器分析》課程立體化教學模式探索

王世雄等

摘 要：隨著現代教育技術的發展，立體化教學模式已成為當前教學研究與改革的重要方向。通過樹立教學目標立體化、教學資源立體化、教學過程立體化和考核評價立體化的“四立”教學模式，能有效提高生物技術專業學生對該課程的掌握能力，繼而推進應用型本科高校學生的學習能力、實踐能力和創新能力。

關鍵詞：生物技術；儀器分析；立體化教學

中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）05-153-03

Abstract：As the development of modern educational technology，three-dimensional teaching & learning mode has become an important direction of current teaching research and reform.To construct three-dimensional teaching & learning mode by establishing the multi-dimensioning of teaching goals，building digital teaching resources based on campus network，implementing of a variety of teaching methods and using modern teaching appraise pluralism，it can improve the learning ability，practice ability and innovation ability of application-oriented universities undergraduates.

Key words：Biotechnology；Instrument analysis；Three-dimensional teaching & learning mode

儀器分析是指使用現代精密儀器對物質的物理化學特性進行定性或定量分析，具有靈敏度高、選擇性好、快速準確等特點，是現代分析化學應用最廣泛的方法和技術[1]。生物技術專業是以細胞和生物大分子為學習和研究對象的學科，而儀器分析是研究和跟蹤細胞、糖、蛋白、脂質、代謝物等物質理化特性的主要研究手段。因此，儀器分析課程不僅僅是化學專業的主干課程，也是生物技術專業的重要基礎課程，更是一門實用性較強的工具課程[2]。該課程旨在通過理論和實驗教學，使學生熟練掌握各種大型儀器的原理、操作的基本技能；同時突出其在化學、生物、環境領域的應用，拓寬學生的知識面，激發學生對儀器分析課程的興趣，提高學生運用綜合知識能力和創新能力[3]。其從內容上體現的是“量”的化學、“量”的測試以及“量”的評價，大量繁瑣復雜的數學運算、嚴謹的邏輯推理和認真細致的實驗操作是“儀器分析”留給許多學生的普遍印象。但是，目前高等院校《儀器分析》課程課內學時較少、實驗硬件設備薄弱和現代儀器使用有限等問題十分突出。因此，如何有效利用《儀器分析》課程平臺，在教學中激發學生學習興趣、提高創新素質，已成為當今高校教育面臨的共同挑戰。近年來，立體化教學模式的提出為《儀器分析》課程的尷尬境界提供了有效途徑。所謂立體化教學模式，是以能力培養為核心，以教學資源為平臺，動用所有教學要素的立體化、全方位的教學體系，符合創新人才的培養需求，是樹立學生創新意識、激發學生創新思維、培養學生創新能力的重要途徑[4]。筆者通過多年的《儀器分析》課程教學，從教學目標、教學資源、教學過程和考核評價等4個立體化過程的構建，探討了該課程立體化教學模式的改革途徑。

1 立體化教學的內涵及體現

1.1 內涵 所謂立體化教學模式，就是以課程為單元，在教學中對教材內容、教學形式、教學空間進行全方位整體設計，有效發揮教師的主導作用，充分實現學生在情感、認知等多方面的自主構建[5]。通過立體化教學模式，構建多方位、多層次、多元化的立體化教學資源，搭建立體化教學服務和管理平臺，能有效提高大學生的實踐和創新能力，培養他們終身學習的方法與習慣[6-7]。立體化教學的優勢是能使學生在不知不覺中汲取知識，它將理性知識融于感性材料的形象化中，寓教于樂，寓學于趣，集視、聽、思于一體，將動與靜、聲與影相結合，融趣味性的材料于枯燥的理論學習之中，全方位的動態材料形成對學生多種感覺器官的沖擊，在聲情并茂之中，學生印象深刻，不易遺忘[8]。

1.2 體現 （1）教學內容的立體化。教學內容不僅反映出科學性、時代性、思想性和體系性，還要理論聯系實際，貼近大學生的生活，具有吸引力。課程形式不僅通過靜態的文字、圖片來表現，還通過影像、視頻、音響、網絡資料以及電視節目等方式穿插于課堂教學。（2）教學手段的立體化。采用多樣性的教學手段和方法，不僅有傳統的理論知識講授，還要善于運用多媒體等現代教育科技組織教學環節和課堂互動。（3）教學時空的立體化。在教學空間上，體現出空間的立體化，要求既要有傳統課堂教學，也要將課外、校外實驗實踐教學活動有機結合起來。在教學時間上，保證時間的連續性，體現出第一課堂向第二課堂延伸，學校教育向社會、家庭教育延伸[8]。

2 《儀器分析》課程立體化教學模式

2.1 教學目標的立體化 教學目標是教學模式所要達到的基本目的，樹立教學目標，是實施立體化教學模式的前提。應用型本科院校立體化教學模式的教學目標，要體現基礎知識、素質能力、職業技能等3個方面的有機結合，針對未來就業方向，強調學生的學習能力和應用能力。具體到《儀器分析》課程，表現如下：

2.1.1 基礎知識目標 （1）理解各儀器的工作原理；（2）掌握各儀器的分析測定方法；（3）掌握各儀器的結構和保養、維護及故障排除方法；（4）掌握數據處理的方法及檢驗報告的標準格式和要求。

2.1.2 素質能力目標 （1）掌握各種儀器分析的通用基本操作技能；（2）分析和解決實際問題的能力；（3）具有一定的信息遷移能力；（4）具有較好的邏輯思維能力及綜合分析能力。

2.1.3 職業技能目標 （1）嚴謹求實，愛崗敬業；（2）責任意識，誠信意識；（3）職業道德和工作作風；（4）團隊協作能力。

2.2 教學資源的立體化 將多種教學資源納入教學設計系統，使多種媒體教學資源與其它要素有機結合，達到優化教學過程的目的，既方便學生對教學資源的使用，又發揮了系統優勢，避免資源的重復建設。具體到《儀器分析》課程，表現如下：

2.2.1 充分使用精品課程資源 了解和搜集應用型本科院校已有《儀器分析》課程的精品課程資源（包括國家級、省級、校級不同層次），根據院校特點、教學實際和學生情況，去粗取精，充分利用強大的網絡資源，搜索電子圖片及影像資料，制作多媒體課件、動畫和視頻，使學生從視覺和聽覺上對儀器分析的方法有所感受認識，并最終達到文字敘述圖片化、平面內容立體化、靜態模式動態化、復雜過程簡單化的效果。同時，在備課過程中根據大綱和教學方案的要求，寫出每節課的電子講稿，并將成型的講稿、課件放到校園網上。這樣學生在課下業余時間可以隨時下載預習或復習，上課時就可以集中精力聽課而不用忙于記錄，從而提高課堂教學效率。

2.2.2 整合立體化實訓資源 在應用型人才的培養過程中，實現校企合作，實現二者各自的優勢互補，使二者的教育資源與實踐條件得到充分利用，形成應用型人才培養的基本模式[9]。在《儀器分析》教學中，為使有機結合教育理論和實踐的教育方針得到更好的貫徹，宿州學院開展了校企合作，加強實訓基地建設，構建教學與就業相互貫通的實踐教學模式。一方面促進了學校教學計劃、教學方法的優化，辦學條件得到進一步改善，另一方面企業實現了利益最大化，從而呈現“雙贏”[10]。

2.3 教學過程的立體化

2.3.1 精選教材，優選內容 以應用為目的，以培養技能為主，精選教學內容以“實用、夠用”為主要原則，為學生的可持續發展奠定良好基礎。因此，應抓住各種分析方法的共性、個性和相互關系，適當調整教學內容的順序，簡化學習內容。立體化教材的建設注重學生主動參與、綜合運用和開發創新精神的培養，在指導方式上鼓勵學生獨立分析問題、解決問題，從而使實踐教學與理論教學并重。根據生物技術專業特點、學生的知識結構狀況對教材進行合理的取舍，節選出與專業密切相關的教學內容，把知識傳授的重點放在生產和科研活動中應用較廣、實用性較強的原子吸收分光光度法、原子發射光譜分析法、紫外-可見分光光度分析法、紅外光譜分析法、分子發光分析法、氣相色譜法、高效液相色譜法等常用儀器分析方法上，突出實用性與科學性，同時兼顧學科發展前沿，適當增加毛細管電泳技術等與生物技術緊密相關的內容[11]。同時，增加了定量分析方法的評價、數據處理及分析方法的內容，旨在構建“實用、夠用、能學、會學”的知識體系。

2.3.2 創造立體化的學習環境 立體化教學方法提倡自主學習，樹立以學生為本的教育理念，主要表現為以培養學生創新精神和創新能力為核心的現代教學方法[5]。要實行立體化教學，就要推行“學生學習主動化、教師講授多樣化、學習支持立體化”的教學理念。網絡課程是開展網絡教學最直接、最有效的教學資源，它可以使學生的學習不受時間和空間的限制，且更具有彈性，有利于培養學生自主學習以及發現問題、分析問題、解決問題的能力；同時，通過網絡構建了師生間的溝通交流平臺，可以實現師生間的隨時溝通和交流，極大提高了教學效率。

2.3.3 加強實踐教學比重 立體化教材為實踐教學創造了良好的環境和條件，在立體化教材建設過程中，課程相關的實踐環節要能夠結合理論教學的改革和科技的發展，將部分演示性、驗證性實驗加入到網絡實驗課程部分，在正常教學中開出基礎訓練實驗。同時，積極引導學生根據實驗室現有的儀器設備提出了設計型實驗內容，如自來水水質的評價、中草藥提取液有效成分的測定、生化樣品中重金屬的測定和蔬菜中金屬元素的測定等。學生可按自己的興趣選擇實驗課題查閱有關文獻，設計出完整的實驗方案，其中包括采集樣品、樣品處理、儀器設備、實驗報告。這一過程使學生的創新能力和實踐能力極大提高，開闊了視野[12]。基礎訓練實驗、綜合性以及設計性的實驗項目，形成模塊分明、結構合理、層次清晰、開放性強的實踐教學新體系（圖1）。另外，在儀器分析課程教學過程中，可以將實驗與畢業設計相結合，進行任務驅動教學，按論文的要求完成實驗報告，從題目選取→實驗方案確定→取樣采集→實驗實施→數據分析與處理→實驗報告，全部由學生自主或團隊協作完成，教師加以指導，讓學生熟練掌握常用分析儀器的操作技能。經過訓練，學生進入實習崗位后，很快能選定畢業設計題目，在幫助用人單位解決實際問題的同時，也提高了實驗技能，按時保質的完成畢業論文，深受用人單位歡迎。

2.4 考核與評價立體化 立體化的教學模式對于考核體制，更傾向于重過程、輕考試，改變以期末考試為主的成績評定方法，可以避免學生考前突擊、死記硬背，調動學生平時學習的積極性。當某一學生在教學過程中表現出獨特的感悟、見解時，應及時給予學生個性化的評價及記錄，倡導自主性學習風氣，形成探究式的學習氛圍。考核評價組成中既有學生對掌握知識、技能、技術等認知和技能領域的，也包括學生的學習態度、習慣、興趣、意志、品德及個性發展等情感領域的。立體化的評價考核成績主要由以下3部分組成：平時成績占20%，理論考核和實踐考核各占40%。平時成績由出勤、作業、課堂討論和學習態度組成，每一部分各占5%。理論考核就是期末的理論考試。為了實踐教學的可行性以及持續性，可以采取靈活了實踐方式，即基礎實驗結束后，同學可以選擇去企業實習和進行設計性實驗，不同的實踐形式采取不同的考核方式。如果學生選擇企業實習，實踐成績由實習企業的評價和實習報告組成，每一部分各占40%；如果選擇設計性實驗（興趣小組），實踐成績則由實驗方案和實驗報告組成，每一部分各占40%。

3 結語

實踐證明，《儀器分析》立體化教學模式能從本質上改變“教與學”的關系，并使教學資源最大限度（包括時間與空間）地服務于教師和學生。學生可以全方位、立體化地接受和存儲教學信息，提高了學習興趣和自主學習的能力，符合創新人才的培養需求，是樹立學生創新意識、激發學生創新思維、培養學生創新能力的重要途徑。

參考文獻

[1]崔連義.儀器分析實驗教學改革之實踐[J].實驗室研究與探索，2011，30：189-192.

[2]陳國.生物技術儀器分析課程的特點與教學探索[J].輕工科技，2014，10：125-126.

[3]劉寧，李健，吳春，黎晨晨，等.“儀器分析” 研究性教學國內外現狀[J].實驗室科學，2014，17：1-3.

[4]唐文武，王漢青，王志勇，等.立體化教學模式的構建與實踐——以創新能力培養為視角[J].湖南工業大學學報：社會科學版，2011，16：105-107.

[5]馬金鐘.適應創新人才培養的立體化教學模式研究[D].延邊：延邊大學，2005.

[6]朱亞娜.立體化教學資源支持下的高校課堂互動教學研究——以西北師范大學《現代教育技術》公共課為例[D].蘭州：西北師范大學，2012.

[7]姚紀明，張振國，董桂玉，等.石油工程專業“地震勘探原理”立體化教學模式探索[J].科教文匯，2014，64-66.

[8]孔婷婷，張戈.論高校國防教育立體化教學模式探索與實踐[J].教師，2014，29：101-102.

[9]郭伶，于金玲.校企合作實訓基地培養應用型人才探析[J].前沿，2013，24：11-12.

[10]譚焱，林鸝.構建高等職業教育校企合作互動模式的實證研究[J].河北師范大學學報，2013，15（7）：87-90.

[11]段志芳.生物技術專業《現代儀器分析》課程教學探索[J].廣東化工，2012，38：151-152.

[12]張學軍，王鎖萍.全面改革實驗教學 培養學生創新能力[J].實驗室研究與探索，2005，24：4-6.

（責編：張宏民）