生物技術(shù)專業(yè)《儀器分析》課程立體化教學(xué)模式探索

王世雄等

摘 要：隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展，立體化教學(xué)模式已成為當(dāng)前教學(xué)研究與改革的重要方向。通過(guò)樹(shù)立教學(xué)目標(biāo)立體化、教學(xué)資源立體化、教學(xué)過(guò)程立體化和考核評(píng)價(jià)立體化的“四立”教學(xué)模式，能有效提高生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生對(duì)該課程的掌握能力，繼而推進(jìn)應(yīng)用型本科高校學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：生物技術(shù)；儀器分析；立體化教學(xué)

中圖分類號(hào) G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 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(xiàn)代精密儀器對(duì)物質(zhì)的物理化學(xué)特性進(jìn)行定性或定量分析，具有靈敏度高、選擇性好、快速準(zhǔn)確等特點(diǎn)，是現(xiàn)代分析化學(xué)應(yīng)用最廣泛的方法和技術(shù)[1]。生物技術(shù)專業(yè)是以細(xì)胞和生物大分子為學(xué)習(xí)和研究對(duì)象的學(xué)科，而儀器分析是研究和跟蹤細(xì)胞、糖、蛋白、脂質(zhì)、代謝物等物質(zhì)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(xué)專業(yè)的主干課程，也是生物技術(shù)專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，更是一門實(shí)用性較強(qiáng)的工具課程[2]。該課程旨在通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生熟練掌握各種大型儀器的原理、操作的基本技能；同時(shí)突出其在化學(xué)、生物、環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用，拓寬學(xué)生的知識(shí)面，激發(fā)學(xué)生對(duì)儀器分析課程的興趣，提高學(xué)生運(yùn)用綜合知識(shí)能力和創(chuàng)新能力[3]。其從內(nèi)容上體現(xiàn)的是“量”的化學(xué)、“量”的測(cè)試以及“量”的評(píng)價(jià)，大量繁瑣復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬐评砗驼J(rèn)真細(xì)致的實(shí)驗(yàn)操作是“儀器分析”留給許多學(xué)生的普遍印象。但是，目前高等院?！秲x器分析》課程課內(nèi)學(xué)時(shí)較少、實(shí)驗(yàn)硬件設(shè)備薄弱和現(xiàn)代儀器使用有限等問(wèn)題十分突出。因此，如何有效利用《儀器分析》課程平臺(tái)，在教學(xué)中激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高創(chuàng)新素質(zhì)，已成為當(dāng)今高校教育面臨的共同挑戰(zhàn)。近年來(lái)，立體化教學(xué)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(xué)模式，是以能力培養(yǎng)為核心，以教學(xué)資源為平臺(tái)，動(dòng)用所有教學(xué)要素的立體化、全方位的教學(xué)體系，符合創(chuàng)新人才的培養(yǎng)需求，是樹(shù)立學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要途徑[4]。筆者通過(guò)多年的《儀器分析》課程教學(xué)，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)資源、教學(xué)過(guò)程和考核評(píng)價(jià)等4個(gè)立體化過(guò)程的構(gòu)建，探討了該課程立體化教學(xué)模式的改革途徑。

1 立體化教學(xué)的內(nèi)涵及體現(xiàn)

1.1 內(nèi)涵 所謂立體化教學(xué)模式，就是以課程為單元，在教學(xué)中對(duì)教材內(nèi)容、教學(xué)形式、教學(xué)空間進(jìn)行全方位整體設(shè)計(jì)，有效發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，充分實(shí)現(xiàn)學(xué)生在情感、認(rèn)知等多方面的自主構(gòu)建[5]。通過(guò)立體化教學(xué)模式，構(gòu)建多方位、多層次、多元化的立體化教學(xué)資源，搭建立體化教學(xué)服務(wù)和管理平臺(tái)，能有效提高大學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)他們終身學(xué)習(xí)的方法與習(xí)慣[6-7]。立體化教學(xué)的優(yōu)勢(shì)是能使學(xué)生在不知不覺(jué)中汲取知識(shí)，它將理性知識(shí)融于感性材料的形象化中，寓教于樂(lè)，寓學(xué)于趣，集視、聽(tīng)、思于一體，將動(dòng)與靜、聲與影相結(jié)合，融趣味性的材料于枯燥的理論學(xué)習(xí)之中，全方位的動(dòng)態(tài)材料形成對(duì)學(xué)生多種感覺(jué)器官的沖擊，在聲情并茂之中，學(xué)生印象深刻，不易遺忘[8]。

1.2 體現(xiàn) （1）教學(xué)內(nèi)容的立體化。教學(xué)內(nèi)容不僅反映出科學(xué)性、時(shí)代性、思想性和體系性，還要理論聯(lián)系實(shí)際，貼近大學(xué)生的生活，具有吸引力。課程形式不僅通過(guò)靜態(tài)的文字、圖片來(lái)表現(xiàn)，還通過(guò)影像、視頻、音響、網(wǎng)絡(luò)資料以及電視節(jié)目等方式穿插于課堂教學(xué)。（2）教學(xué)手段的立體化。采用多樣性的教學(xué)手段和方法，不僅有傳統(tǒng)的理論知識(shí)講授，還要善于運(yùn)用多媒體等現(xiàn)代教育科技組織教學(xué)環(huán)節(jié)和課堂互動(dòng)。（3）教學(xué)時(shí)空的立體化。在教學(xué)空間上，體現(xiàn)出空間的立體化，要求既要有傳統(tǒng)課堂教學(xué)，也要將課外、校外實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)有機(jī)結(jié)合起來(lái)。在教學(xué)時(shí)間上，保證時(shí)間的連續(xù)性，體現(xiàn)出第一課堂向第二課堂延伸，學(xué)校教育向社會(huì)、家庭教育延伸[8]。

2 《儀器分析》課程立體化教學(xué)模式

2.1 教學(xué)目標(biāo)的立體化 教學(xué)目標(biāo)是教學(xué)模式所要達(dá)到的基本目的，樹(shù)立教學(xué)目標(biāo)，是實(shí)施立體化教學(xué)模式的前提。應(yīng)用型本科院校立體化教學(xué)模式的教學(xué)目標(biāo)，要體現(xiàn)基礎(chǔ)知識(shí)、素質(zhì)能力、職業(yè)技能等3個(gè)方面的有機(jī)結(jié)合，針對(duì)未來(lái)就業(yè)方向，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和應(yīng)用能力。具體到《儀器分析》課程，表現(xiàn)如下：

2.1.1 基礎(chǔ)知識(shí)目標(biāo) （1）理解各儀器的工作原理；（2）掌握各儀器的分析測(cè)定方法；（3）掌握各儀器的結(jié)構(gòu)和保養(yǎng)、維護(hù)及故障排除方法；（4）掌握數(shù)據(jù)處理的方法及檢驗(yàn)報(bào)告的標(biāo)準(zhǔn)格式和要求。

2.1.2 素質(zhì)能力目標(biāo) （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(shí)際問(wèn)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(yè)技能目標(biāo) （1）嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)，愛(ài)崗敬業(yè)；（2）責(zé)任意識(shí)，誠(chéng)信意識(shí)；（3）職業(yè)道德和工作作風(fēng)；（4）團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

2.2 教學(xué)資源的立體化 將多種教學(xué)資源納入教學(xué)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，使多種媒體教學(xué)資源與其它要素有機(jī)結(jié)合，達(dá)到優(yōu)化教學(xué)過(guò)程的目的，既方便學(xué)生對(duì)教學(xué)資源的使用，又發(fā)揮了系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，避免資源的重復(fù)建設(shè)。具體到《儀器分析》課程，表現(xiàn)如下：

2.2.1 充分使用精品課程資源 了解和搜集應(yīng)用型本科院校已有《儀器分析》課程的精品課程資源（包括國(guó)家級(jí)、省級(jí)、校級(jí)不同層次），根據(jù)院校特點(diǎn)、教學(xué)實(shí)際和學(xué)生情況，去粗取精，充分利用強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)資源，搜索電子圖片及影像資料，制作多媒體課件、動(dòng)畫和視頻，使學(xué)生從視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)上對(duì)儀器分析的方法有所感受認(rèn)識(shí)，并最終達(dá)到文字?jǐn)⑹鰣D片化、平面內(nèi)容立體化、靜態(tài)模式動(dòng)態(tài)化、復(fù)雜過(guò)程簡(jiǎn)單化的效果。同時(shí)，在備課過(guò)程中根據(jù)大綱和教學(xué)方案的要求，寫出每節(jié)課的電子講稿，并將成型的講稿、課件放到校園網(wǎng)上。這樣學(xué)生在課下業(yè)余時(shí)間可以隨時(shí)下載預(yù)習(xí)或復(fù)習(xí)，上課時(shí)就可以集中精力聽(tīng)課而不用忙于記錄，從而提高課堂教學(xué)效率。

2.2.2 整合立體化實(shí)訓(xùn)資源 在應(yīng)用型人才的培養(yǎng)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)校企合作，實(shí)現(xiàn)二者各自的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，使二者的教育資源與實(shí)踐條件得到充分利用，形成應(yīng)用型人才培養(yǎng)的基本模式[9]。在《儀器分析》教學(xué)中，為使有機(jī)結(jié)合教育理論和實(shí)踐的教育方針得到更好的貫徹，宿州學(xué)院開(kāi)展了校企合作，加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)，構(gòu)建教學(xué)與就業(yè)相互貫通的實(shí)踐教學(xué)模式。一方面促進(jìn)了學(xué)校教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)方法的優(yōu)化，辦學(xué)條件得到進(jìn)一步改善，另一方面企業(yè)實(shí)現(xiàn)了利益最大化，從而呈現(xiàn)“雙贏”[10]。

2.3 教學(xué)過(guò)程的立體化

2.3.1 精選教材，優(yōu)選內(nèi)容 以應(yīng)用為目的，以培養(yǎng)技能為主，精選教學(xué)內(nèi)容以“實(shí)用、夠用”為主要原則，為學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。因此，應(yīng)抓住各種分析方法的共性、個(gè)性和相互關(guān)系，適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容的順序，簡(jiǎn)化學(xué)習(xí)內(nèi)容。立體化教材的建設(shè)注重學(xué)生主動(dòng)參與、綜合運(yùn)用和開(kāi)發(fā)創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，在指導(dǎo)方式上鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，從而使實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)并重。根據(jù)生物技術(shù)專業(yè)特點(diǎn)、學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)狀況對(duì)教材進(jìn)行合理的取舍，節(jié)選出與專業(yè)密切相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容，把知識(shí)傳授的重點(diǎn)放在生產(chǎn)和科研活動(dòng)中應(yīng)用較廣、實(shí)用性較強(qiáng)的原子吸收分光光度法、原子發(fā)射光譜分析法、紫外-可見(jiàn)分光光度分析法、紅外光譜分析法、分子發(fā)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(shí)用性與科學(xué)性，同時(shí)兼顧學(xué)科發(fā)展前沿，適當(dāng)增加毛細(xì)管電泳技術(shù)等與生物技術(shù)緊密相關(guān)的內(nèi)容[11]。同時(shí)，增加了定量分析方法的評(píng)價(jià)、數(shù)據(jù)處理及分析方法的內(nèi)容，旨在構(gòu)建“實(shí)用、夠用、能學(xué)、會(huì)學(xué)”的知識(shí)體系。

2.3.2 創(chuàng)造立體化的學(xué)習(xí)環(huán)境 立體化教學(xué)方法提倡自主學(xué)習(xí)，樹(shù)立以學(xué)生為本的教育理念，主要表現(xiàn)為以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力為核心的現(xiàn)代教學(xué)方法[5]。要實(shí)行立體化教學(xué)，就要推行“學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)化、教師講授多樣化、學(xué)習(xí)支持立體化”的教學(xué)理念。網(wǎng)絡(luò)課程是開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)最直接、最有效的教學(xué)資源，它可以使學(xué)生的學(xué)習(xí)不受時(shí)間和空間的限制，且更具有彈性，有利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)以及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力；同時(shí)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了師生間的溝通交流平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)師生間的隨時(shí)溝通和交流，極大提高了教學(xué)效率。

2.3.3 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)比重 立體化教材為實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)造了良好的環(huán)境和條件，在立體化教材建設(shè)過(guò)程中，課程相關(guān)的實(shí)踐環(huán)節(jié)要能夠結(jié)合理論教學(xué)的改革和科技的發(fā)展，將部分演示性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)加入到網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程部分，在正常教學(xué)中開(kāi)出基礎(chǔ)訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，積極引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的儀器設(shè)備提出了設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如自來(lái)水水質(zhì)的評(píng)價(jià)、中草藥提取液有效成分的測(cè)定、生化樣品中重金屬的測(cè)定和蔬菜中金屬元素的測(cè)定等。學(xué)生可按自己的興趣選擇實(shí)驗(yàn)課題查閱有關(guān)文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)出完整的實(shí)驗(yàn)方案，其中包括采集樣品、樣品處理、儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這一過(guò)程使學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力極大提高，開(kāi)闊了視野[12]?；A(chǔ)訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)、綜合性以及設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，形成模塊分明、結(jié)構(gòu)合理、層次清晰、開(kāi)放性強(qiáng)的實(shí)踐教學(xué)新體系（圖1）。另外，在儀器分析課程教學(xué)過(guò)程中，可以將實(shí)驗(yàn)與畢業(yè)設(shè)計(jì)相結(jié)合，進(jìn)行任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)，按論文的要求完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，從題目選取→實(shí)驗(yàn)方案確定→取樣采集→實(shí)驗(yàn)實(shí)施→數(shù)據(jù)分析與處理→實(shí)驗(yàn)報(bào)告，全部由學(xué)生自主或團(tuán)隊(duì)協(xié)作完成，教師加以指導(dǎo)，讓學(xué)生熟練掌握常用分析儀器的操作技能。經(jīng)過(guò)訓(xùn)練，學(xué)生進(jìn)入實(shí)習(xí)崗位后，很快能選定畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，在幫助用人單位解決實(shí)際問(wèn)題的同時(shí)，也提高了實(shí)驗(yàn)技能，按時(shí)保質(zhì)的完成畢業(yè)論文，深受用人單位歡迎。

2.4 考核與評(píng)價(jià)立體化 立體化的教學(xué)模式對(duì)于考核體制，更傾向于重過(guò)程、輕考試，改變以期末考試為主的成績(jī)?cè)u(píng)定方法，可以避免學(xué)生考前突擊、死記硬背，調(diào)動(dòng)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)的積極性。當(dāng)某一學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中表現(xiàn)出獨(dú)特的感悟、見(jiàn)解時(shí)，應(yīng)及時(shí)給予學(xué)生個(gè)性化的評(píng)價(jià)及記錄，倡導(dǎo)自主性學(xué)習(xí)風(fēng)氣，形成探究式的學(xué)習(xí)氛圍?？己嗽u(píng)價(jià)組成中既有學(xué)生對(duì)掌握知識(shí)、技能、技術(shù)等認(rèn)知和技能領(lǐng)域的，也包括學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、習(xí)慣、興趣、意志、品德及個(gè)性發(fā)展等情感領(lǐng)域的。立體化的評(píng)價(jià)考核成績(jī)主要由以下3部分組成：平時(shí)成績(jī)占20%，理論考核和實(shí)踐考核各占40%。平時(shí)成績(jī)由出勤、作業(yè)、課堂討論和學(xué)習(xí)態(tài)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(shí)踐教學(xué)的可行性以及持續(xù)性，可以采取靈活了實(shí)踐方式，即基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，同學(xué)可以選擇去企業(yè)實(shí)習(xí)和進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，不同的實(shí)踐形式采取不同的考核方式。如果學(xué)生選擇企業(yè)實(shí)習(xí)，實(shí)踐成績(jī)由實(shí)習(xí)企業(yè)的評(píng)價(jià)和實(shí)習(xí)報(bào)告組成，每一部分各占40%；如果選擇設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)（興趣小組），實(shí)踐成績(jī)則由實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)報(bào)告組成，每一部分各占40%。

3 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，《儀器分析》立體化教學(xué)模式能從本質(zhì)上改變“教與學(xué)”的關(guān)系，并使教學(xué)資源最大限度（包括時(shí)間與空間）地服務(wù)于教師和學(xué)生。學(xué)生可以全方位、立體化地接受和存儲(chǔ)教學(xué)信息，提高了學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)的能力，符合創(chuàng)新人才的培養(yǎng)需求，是樹(shù)立學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要途徑。

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（責(zé)編：張宏民）