生物科學專業儀器分析實驗課程教學初探*

劉玉婷，田 嫄，陳 琳，朱麗萍，韓淑梅

(貴州大學生命科學學院， 貴州 貴陽 550025)

儀器分析是基于物質的物化性質，利用各類儀器及設備對物質相關參數進行實驗室測定并由此推斷其組成和結構的分析科學，現代儀器分析課程更是一門多學科匯集、相互融合滲透的綜合性學科[1]。隨著分析技術不斷發展，現今的儀器分析手段越趨高效、靈敏、智能化，并廣泛應用于醫藥及食品分析、環境監測、生化研究等領域[2-3]。在高校理工科類專業中，尤其是分析化學相關專業，儀器分析往往是作為必修科目，課時數多且實驗課比重大。然而對于生物學領域內生物科學專業而言，儀器分析中涉及的部分分析技術僅作為檢測手段，并沒有受到足夠的重視，甚至少數高校沒有專門針對生物科學專業開設儀器分析課程。儀器分析尤其是大型精密儀器分析能夠為生物學分析提供精準的定性、定量等數據，對生物學領域的科學研究具有關鍵性作用[4]。

在就業形勢日益嚴峻的今天，熟練掌握儀器分析手段、具備獨立操作能力和解決分析問題的能力已經成為了學生實現就業的先決條件[5]。因此，繼續深化針對生物類專業儀器分析的實驗教學的改革已是大勢所趨。現就我院生物科學專業儀器分析課程實驗教學過程中存在的問題及教學改革展開討論，以期尋求更為有效的改善途徑，提升學生專業分析技能，培養其在科研中發現問題和解決問題的能力,助力我院專業型、綜合型人才的培養。

1 現狀和問題

1.1 輕實驗重理論

與分析化學類專業不同，我院生物科學專業是在學生三年級時以專業選修的形式開設儀器分析課程，最終考核方式是以理論試卷形式開展考試。因此，長期以來同學們都把重心放在理論應試上，輕實驗重理論的現象明顯。加之學生前期物化理論知識基礎薄弱，且水平不一，對于課程及實驗中專業知識接受度較低。同時，學生缺乏實驗課前主動預習的認知。僅僅依靠實驗課上有限的講解時間難以做到面面俱到，也不利于學生對實驗過程的理解和思考，實驗課也就演變成了簡單的操作課。

1.2 實驗設置及安排欠合理

生物科學專業儀器分析實驗課時僅占理論課時的三分之一，學生能夠專注于實驗的時間并不多。尤其原子吸收光譜法和高效液相色譜色譜法這類需要借助大型儀器開展實驗課的項目，學生能夠親自上機操作的時間和機會更是有限，不利于培養其分析實驗的動手能力[6]。其次，實驗項目中驗證性實驗居多，與實際生活難以接軌，學生多數只是按部就班完成實驗步驟，難以激發其實驗的主動性。

1.3 教學模式僵化

以往的實驗教學中，多數都是老師針對實驗中涉及的原理和操作做統一講授后，由學生重復實驗指導書上的操作內容。指導教學過程中缺乏創新性引導，不利于學生對實驗和科研問題的導向性思考和拓展。

1.4 實驗考核機制不健全

在實驗考核過程中，對預習和總結思考部分的考查力度不夠。尤其以小組為單位進行實驗后的報告，各部分內容和結論都是模板式的，沒有突出學生個人在實驗和操作過程中各自承擔的任務和解決的問題，以及就實驗細節差異展開的討論。如果繼續沿用以往主要就內容完整性和結果準確度進行考核的方式，難以體現學生的個體差異，也有礙于激發學生參與實驗、主動科研的潛能及其學術思維的培養。

2 改進措施

2.1 優化理論課程安排

在大部分同學物化知識積累不扎實的背景下，深挖儀器分析中的物化知識細節對于學生對儀器實驗方法的實際應用益處不大。生物科學專業學生對大部分儀器分析方法還是以用為主，適當降低理論難度、增加實驗和操作的課時占比更有助于培養學生的實操和應用能力。

2.2 調整實驗項目的設置

學生自大一進校以來會有一系列實驗課程學習，隨著培養計劃的推進會越來越趨于專業化培養，各門實驗課也會越來越集中。在制定實驗項目的過程中兼顧學生的培養方案，規避掉重復性實驗項目，將實驗課時用在“刀刃”上。借助學院大型儀器共享平臺集中安排、分段運行開展探索性實驗項目，讓學生最大程度參與和完成實驗。結合學校SRT大創項目、實驗室開放項目等手段，共同促進學生獨立操作、自主分析和解決科研問題的能力。

2.3 多觀點多角度指導學生實驗

儀器分析實驗教學中基礎的驗證性實驗較為常見，但相較于模式化講解實驗理論部分，更應該找到關鍵點和拓展點。例如，有別于簡單觀察實驗現象和指標測量，分光光度計實驗中應著重啟發學生思考和分析在利用不同參比溶液繪制出的樣品吸收譜圖、以及最終的測量結果出現差異的原因；在原子吸收光譜法測定水樣的Cu元素含量實驗中，水樣直接來源于學生周圍的生活環境，將生活實際引入實驗教學，引導和建立學生對開展實驗和對生態環境安全問題的興趣[7]；同時，原子吸收光譜實驗中涉及到氣體鋼瓶的使用，應該在實驗開始前著重介紹其使用過程中的安全隱患和注意事項，提升學生的實驗安全意識[8]。

2.4 完善實驗考核機制

細化考核方案，分別對實驗前的預習、實驗中的操作以及實驗后的思考和拓展進行分段考核，并強化預習和實驗課后思考總結環節的考核。避免以千篇一律的實驗結果對每一個獨立個體進行綜合考查，給予同學們更廣闊的拓展空間，并能夠加強同學們對實驗的重視程度，培養和促進其獨立思考和解決實驗問題的能力[9]。

3 結 語

通過兩年來立足專業、面向行業的儀器分析教學實踐和改進，以學生為主體，對生物科學專業學生開展了基于其專業特性的精準教育。在學生掌握實驗應用技術的基礎上，提升其獨立操作能力和探索能力。推進多元化的教學和考核方案，促使老師和學生在該門課程中實現“雙贏”，盡力做到學生學有所得，老師教有所長。改善實驗教學質量的同時強化學生的實驗動手能力，并通過引入學院大型儀器共享平臺，在有效促進實驗教學開展的同時提高了實驗室設備和資源的利用率。

儀器分析實驗教學的改革需要投入大量的時間與精力，前路漫漫，還有很多問題有待發現和解決。截至目前，多系統集成的儀器分析網絡教學平臺的投入使用被證明是改善儀器分析實驗教學過程的有力措施[10]，但這需要多部門多平臺的交互協作，對相應的硬件設施、軟件系統以及資金投入都有較高的要求。隨著科技的進一步發展和行業領域的縱深變革，教學過程中也還會產生新的問題，這需要儀器分析的教學老師保持與時俱進的態度，持續關注教學過程中學生反饋的信息，在幫助他們解決具體問題的同時助力高校人才的培養。