“雙一流”學科和專業聯動下儀器分析課程教學的實踐與思考

唐偉卓 陳建榮

[摘 要]儀器分析是一門專業性、綜合性和交叉性很強的課程，是生物工程類專業的必修課。文章針對長沙學院地方型本科院校的辦學定位，結合作者所在學院生物學湖南省一流應用特色學科和生物工程湖南省一流本科專業建設點，就生物工程類專業儀器分析課程的現狀、教學方案及課程考核等方面如何開展實踐進行深入分析，以此推動課程教學的研究與改革。

[關鍵詞]生物工程類;雙一流;儀器分析;教學改革

[基金項目]2019年湖南省普通高等學校教學改革項目“基于‘雙一流學科專業聯動的生物工程類應用型人才培養研究與實踐”（949）

[作者簡介]唐偉卓（1985—），男，湖南永州人，博士，長沙學院生物與環境工程學院副教授，主要從事天然活性成分的開發與應用研究;陳建榮（1973—），女，湖南溆浦人，博士，長沙學院生物與環境工程學院教授，主要從事藥用植物的功能成分代謝研究。

[中圖分類號] G642.0[文獻標識碼] A[文章編號] 1674-9324（2020）47-0-02[收稿日期] 2020-05-27

儀器分析是指采用復雜或特殊的儀器設備，通過測量物質的某些物理或物理化學性質的參數及其變化來獲取物質的化學組成、成分含量及化學結構等信息的一門課程。生物工程類專業包括生物工程和生物制藥兩個專業。生物工程專業學生的專業課程主要由生物學學科構成，而生物制藥專業學生的專業課程主要由藥學和生物學兩個學科方向的核心課程構成。儀器分析已經成為化學、藥學相關學科領域不可或缺的一門課程。本文以地方型本科院校長沙學院為例，在現有生物學一流應用特色學科和生物工程一流專業的基礎上，借鑒了國內教師的相關經驗[1-2]，就生物工程類專業儀器分析課程的教學研究和實踐做一些探索和思考。

一、儀器分析課程的定位

儀器分析是生物工程類專業本科專業高年級學生的專業課。本校該課程面向三年級學生本科生開設，以課堂講授為主，輔以相關實驗內容進行教學。通過對儀器分析課程的學習，使學生了解現代儀器分析的發展及其各類分析方法的對象及應用范圍，熟悉各類儀器分析的原理及其儀器的基本結構、重要部件，掌握現代儀器分析的定性、定量實用技術，能根據不同的研究對象和要求選擇最合適的分析方法。同時，讓學生運用所學儀器分析知識結合生物學學科特點，培養學生在生物及生物醫藥領域的專業能力，在實際工作中獨立分析問題和解決問題的能力。

二、儀器分析課程教學中存在的問題

（一）課程理論和實踐課時安排不合理，實踐課時偏少

儀器實驗是一門實踐性很強的課程，需要學生在充分理解理論知識的基礎上實地進行儀器操作。現實情況中，與理論教學相比，實驗課程安排比例偏低。學生通過上機實踐，充分認識和接觸儀器設備的機會不多，導致學生實際工作中儀器操作能力的缺乏。

（二）設備種類不全，數量不足

儀器分析課程的主要內容可以分為色譜儀器分析和光譜儀器分析兩大塊。這些現代儀器設備一般價格較貴、維護成本較高。多數高校實驗室在科研方面配置了相關分析儀器，而在教學中這些儀器設備的購置和使用并沒有得到重視。使用的教學設備要么年代久遠，要么耗損嚴重，導致理論課上涉及的一些實驗項目無法開設實踐教學。另外，由于學生人數較多，很多實驗項目都是采取大組的形式進行教授，無法保證每個學生都有機會上機操作。

（三）實踐課程實驗項目的內容和方案設置不科學

儀器分析實驗過程一般比較復雜，涉及樣品的前處理、儀器的參數設置、實驗結果分析等。此外，還涉及實驗設備的維護等現實問題。多數情況下，為了減少實驗的不可控性。儀器分析實踐課程項目選擇上，避重就輕現象就比較突出。或者一個實驗項目，從實驗樣品前處理到儀器參數設置等方面，主要都由實驗老師提前準備好。學生只是按程序簡單地進行一些操作，比如進樣、打印報告等，缺乏對整個實驗過程的參與。

（四）實驗課考核制度不完善

實驗課的考核一般主要包括出勤和實驗報告兩方面。對于儀器分析這門實踐性很強的課程，其實驗成績的考核往往只側重實驗報告結果，忽略儀器操作過程。這種考核難以整體上考核學生對實驗原理和實驗目的的理解，對學生的實驗技術提高沒有產生良好效果，甚至容易導致學生實驗報告互相抄襲現象的發生。這也促使有些學生對儀器分析實驗課重視程度不夠，僅僅是走過場。

受上述幾個方面影響，容易導致儀器分析實際教學過程中理論與實踐教學的脫節。學生的學習不完整、不系統、對課程印象不深刻，部分學生學習完課程后，仍然不知道為什么采用這種儀器進行分析，如何使用儀器進行分析，更不知道如何利用該技術解決實際問題。

三、儀器分析課程教學的解決方案

（一）結合行業實際、優化教學大綱

目前，常規的儀器分析課程學習內容主要包括色譜分析、電化學分析、光化學分析和熱分析四大部分。按教學大綱編寫要求，每一章節都有需要學生掌握、熟悉、了解的知識點以及難點和重點部分，知識體系過于繁雜，容易忽視生物工程類專業學生未來就業后實際工作中的儀器使用情況。通過對長沙市生物醫藥產業園區進行調研后發現色譜分析（液相色譜、氣相色譜、液質、氣質聯用色譜）和原子分析儀器在實際工作中應用較廣。因此，按照地方型高等學校的建設定位，我們對儀器分析的教學大綱進行了調整優化，重點側重講解氣相色譜、液相色譜、色譜聯用及原子吸收光譜章節內容，并設置相應的實驗課程，力求實現把課本上學到的知識與地方企業的應用聯系起來。同時，我們對儀器分析課程的實踐教學大綱也進行了相應修改，精心設計實驗項目，淘汰一些應用程度不高的實驗項目，強化液相、氣相和原子吸收色譜的實踐課教學。同時，學校也增加對教學儀器的購置費用，購買數十套色譜分析儀器用于實踐教學，優化實驗分組，保證每位同學都能夠上機操作。另外，針對生物制藥專業，我們還專門開設了一周時間的綜合實訓課程，用于儀器分析和藥物分析實踐教學。通過一周的集中實驗，進一步強化儀器分析的理論教學和實踐教學的結合性，提高學生的實踐動手能力，為將來的就業奠定基礎。

（二）改革教學方法，提高課堂教學質量

傳統的課堂教學以老師授課為主，學生主動參與性不高，而且多數老師會將教學課件分享給學生，容易導致學生在實際課堂教學過程中注意力不集中。為了改變這種情況，我們引入學習通在線課程教學。對于課程講解的內容，提前發布在系統上，要求學生完成相關預習，同時設置考核指標，監督預習情況。通過這種方式，增強了學生學習的主動性，一定程度提高了教師和學生的互動。此外，為了充分利用多媒體教學的優勢，改變單純以PPT形式教學的方式。筆者在實際教學過程中，會嘗試在課堂中適時播放相關知識點的視頻內容。比如，在介紹液相色譜范式方程內容時，發現學生對于書本和課件中的相關公式和具有應用了解不夠透徹，且受限于PPT的教學形式，有的內容無法立體的為學生呈現。因此，通過充分查找相應網絡資源，精心篩選了“色譜學堂”公開課的視頻內容，每個短視頻3—5分鐘。在用PPT講解完范式方程的知識后，為學生播放一次相關視頻內容，在實現互相補充的同時，加深學生對該內容的理解。筆者在實際教學中發現，這種“課件+視頻”結合教學的方法效果較好。

（三）改革考核方式，考試推動教學

為了真正讓學生學到知識，會實際操作和運用儀器，除了優化教學大綱、改革教學方法外，還要有一套符合實際的完整考核體系來督促學生學習。通常，儀器分析的理論課考試多側重基本概念、原理記憶和計算能力。題型一般為名詞解釋、選擇題、填空題、問答題和計算題。為了適應地方性應用型大學的定位，我們改革了考核方式和考試內容。理論考試里面降低了傳統以記憶為主的名詞解釋、填空題和問答題的主觀題型比例，增加綜合應用題型。該類題型以實際案例為基礎，考查學生解決實際生產過程中的儀器分析相關問題的能力。比如，綜合應用題型要求學生按提供的實際案例設計實驗方案、改進分析方法或者提供解決儀器分析故障等方面的內容，全面考核學生靈活運用儀器分析方法解決實際問題的能力。另外，儀器分析實驗的考核也打破原來僅僅以實驗報告成績為主的情況，加入儀器的操作考核、改變學生對儀器分析實驗課程不重視的現象。儀器分析課程考核的分數計算比例為：平時成績10%，期末卷面成績50%，操作考試40%。

參考文獻

[1]付翠翠，石文兵.從實際問題出發的儀器分析實驗教學改革[J].教育教學論壇，2018（25）：111-112.

[2]張萍花，王紅艷，卓馨，等.新工科愿景下儀器分析實驗教學改革探索[J].湖北第二師范學院學報，2018（2）：226-228.

Abstract： Instrument Analysis is a professional and comprehensive course and a compulsory course for biological engineering majors. This study aims to discuss the teaching model of the course based on the linkage of double first-class discipline and specialty in the local applied university namely Changsha University. It explores the teaching model of the course in terms of the current situation， teaching method， and course evaluation in order to promote the research and reform of the teaching model of Instrument Analysis course for biological engineering majors.

Key words： biological engineering; double first-class; Instrument Analysis; teaching reform