實踐導向型教學在研究生課程改革中的探索
——以“生物分析測試技術與儀器”課程為例

趙鴻雁，嚴秋香，胡茂志

（揚州大學 a.測試中心；b.江蘇高校動物重要疫病與人獸共患病防控協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 揚州 225009）

引言

2021年5月13日，在教育部召開的新聞通氣會上，教育部高校學生司司長王輝表示，“要發(fā)揮高等教育人才蓄水池作用，適度擴大研究生、專升本招錄規(guī)模，把升學擴招同調整學科專業(yè)結構統(tǒng)籌推進，著力培養(yǎng)更多應用型、復合型人才”［1］。我國研究生教育肩負著為科教興國和農業(yè)現(xiàn)代化戰(zhàn)略培養(yǎng)高素質、實踐型、創(chuàng)造型人才的重任。21世紀是生命科學的世紀，生物技術研究已被我國列入高技術發(fā)展規(guī)劃的重點領域?，F(xiàn)代生物技術的發(fā)展要借助分析測試技術與科學儀器，分析測試技術與科學儀器的發(fā)展是生物技術發(fā)展的“天花板”，培養(yǎng)具有高水平分析技術和獨立操作生物學儀器的人才，將為我國生命科學的發(fā)展提供有力的支持。

一、“生物分析測試技術與儀器”課程體系存在的問題

（一）教學內容更新慢

相較于其他必修科目，我國高校“生物分析測試技術與儀器”課程開設較晚，且普遍受重視程度不高，目前全國還沒有統(tǒng)一的“生物分析測試技術與儀器”課程的教材。揚州大學于2010年前后開設了“生物分析測試技術與儀器”課程，根據(jù)揚州大學測試中心已購買的儀器將此課程細化，由各個儀器負責人授課。所用教材由各位授課教師獨立編纂，授課內容主要包括儀器的相關背景（如儀器的發(fā)展史、應用學科的基礎知識及學科的發(fā)展概況等）、儀器的工作原理、儀器在各領域中的應用、儀器使用界面簡介和儀器的上機操作等。近年來，其他基礎學科的不斷革新既促進了生物技術的蓬勃發(fā)展，又推動了交叉邊緣學科的不斷興起。例如：化學與生物學交叉形成了生物化學，涉及生物材料、內分泌學等；物理與生物學交叉形成了物理生物學，包括生物力學、生物光譜成像等；計算機與生物學交叉形成了生物計量學，涉及生物信息學等，這加速了分析儀器更新?lián)Q代和新型儀器的誕生。由于經費的限制，本校測試中心儀器的更新速度趕不上儀器更新的速度，從而導致“生物分析測試技術與儀器”課程教材更新慢，沒有做到與時俱進，與國際接軌。

（二）實踐環(huán)節(jié)比重小

大多數(shù)高校在設置課程時采用先理論再實踐的順序，這種教學模式的優(yōu)點是先讓學生儲備必要的理論知識，再將知識應用到實踐中，但是在實施過程中，往往會出現(xiàn)學生在單純學習理論知識時感覺枯燥乏味，沒有學習興趣，而且理論課與實踐課間隔的時間較長，學生容易忘記理論知識，也不清楚理論知識能解決現(xiàn)實中的哪些問題，無法將理論轉化為實踐，導致理論和實踐脫節(jié)。另外，本校儀器室空間有限，每間最多容納20人，而選修“生物分析測試技術與儀器”課程的學生人數(shù)較多，通常有150人左右。在上機實踐時，授課教師要將學生進行分組，通常一臺儀器對應七八個學生，學生直接操作儀器的時間非常有限。此外，在上機前，大多數(shù)生物樣品是需要進行提前處理的，而且生物類樣品通常處理時間較長，在課堂中讓學生從頭到尾體驗一次完整的實驗較困難。以“高內涵細胞成像分析儀檢測細胞凋亡”為例，細胞接種在成像專用培養(yǎng)板上，待增殖至每孔60%左右處理，使用凋亡試劑盒處理細胞，之后放入高內涵成像艙內采集圖像，待采集結束后設計分析方法，并利用高內涵內置的分析軟件進行分析統(tǒng)計，最終輸入結果并進行結果分析，該實驗時間跨度最快也要1天左右，而且全程經費投入近千元。所以以目前的條件，研究生只能利用儀器自帶的標準板（供應商已經做好細胞熒光染色并進行固定）粗略地體驗采集和數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計部分。近年來，受新冠肺炎疫情的影響，理論課可以在線上進行，而實踐課必須在線下進行，線下的授課時間要根據(jù)當?shù)氐男鹿诜窝滓咔榍闆r進行實時調整，這就進一步削弱了實踐課的效果。

（三）課程考核單一化

傳統(tǒng)的考核方式多為卷面考試，考核形式單一。這種考核方式只能讓學生紙上談兵，無法體現(xiàn)學生的綜合能力，而且忽視了對學生動手能力的考查。因此，多元化的考核方式能夠有效評價學生的學習效果，激發(fā)學生的學習熱情，鼓勵學生將理論知識應用于科研工作中。本?！吧锓治鰷y試技術與儀器”課程的考核方式是開放式卷面考試，讓學生挑選一個自己感興趣或將來需要使用的儀器，根據(jù)自己的研究課題結合某臺儀器的應用，設計出一套實驗流程，最后以卷面的方式展示出來，最終由授課教師根據(jù)卷面的工整度、實驗設計的邏輯性、實際操作的可行性等評判打分。這種開放式的考核方式較傳統(tǒng)的問答式考核方式更靈活，更加個性化，但是仍然無法體現(xiàn)學生的實際動手能力。

（四）課程特色不突出

揚州大學在“生物分析測試技術與儀器”課程設置探索初期，未突出該課程學科交叉和實踐性強的特點，而是和其他課程設置雷同，偏重課程的理論學習，忽視了實踐課的重要性。課程教學采取傳統(tǒng)的方式，在其實驗課環(huán)節(jié)，因為場地和教學經費的限制，只讓學生觀看教師操作，學生實際動手的機會很少。“生物分析測試技術與儀器”課程和其他基礎學科課程性質不同，該課程具有較強的實踐性，課程設置的最終目的是讓學生在教師的指導下利用儀器特征設計畢業(yè)論文、建立實驗方法，并能夠獨立操作儀器，獲得官方認證的儀器操作證。為了達到課程目標，揚州大學在“生物分析測試技術與儀器”課程教學過程中勢必要將重心轉移到實踐上，理論知識更貼近實踐內容，讓學生有更多的機會接觸儀器，直觀地了解儀器的構造、原理及應用范圍。此外，揚州大學“生物分析測試技術與儀器”課程的開課時間安排在研一的第一個學期，此時的學生剛剛接觸科研工作，并不了解自己的研究方向，對測試中心的儀器了解甚少，更別說自己獨立設計畢業(yè)課題了，在面對零基礎的學生時，即使增加了課程實踐的比重，教學效果依舊甚微。到了研二，多數(shù)學生已進入實驗室學習了一年左右，對導師的研究方向有了深入的了解，自己的課題也初步成形。此時，他們亟須儀器操作技能、分析測試技術和數(shù)據(jù)分析處理能力?！吧锓治鰷y試技術與儀器”課程應針對不同的受眾，調整教學內容和難度，在不同的學習階段設置初級和中高級研究生課程，這樣才能保證教學效果，突出課程的實踐性。

（五）學生的學習動力不足

在傳統(tǒng)的“理論課程—實驗課程—閉卷考核”教學模式下，課程教學目標不明確、教學內容與實際應用脫軌、教學方式單調等，導致研究生的學習動力不足，學習效果不佳。課程教學理念應當定位于實踐導向性的體驗式教學，將理論學習和實踐體驗融合在一起，提高學生的動手能力，有利于學生將來就業(yè)。課程內容設置應該與時俱進，展現(xiàn)科技前沿的發(fā)展動態(tài)，結合本校的生物類研究方向，進行項目導向型教學。課程教學模式應當構建“教—學—研”互動模式，充分調動學生的積極性，讓學生真正掌握科研的門道，體會科研的樂趣。目前，教師的教學內容范圍廣，但在授課時與學生的互動較少，不能確切地掌握學生對本課程的真正需求［2］。因此，授課教師應“對癥下藥”，有針對性地指導學生將理論知識融合到實際科研工作中。

二、實踐導向下課程建設的優(yōu)化方案

（一）優(yōu)化教師梯隊，更新教學內容

高校教師的教學水平不僅決定了高校的教學質量，還對我國高等教育的整體水平有著深遠的影響［3］。因此，必須采取相應的措施提升教師的教學水平。揚州大學在教師的崗前培訓過程中，邀請名師向青年教師深入淺出地闡述高等教育方法，剖析高等教育的意義，點明高等教育的目的。此外，揚州大學為了激勵教師的教學熱情，提高教師的教學水平，開展了各種教學活動。例如：微課教學比賽、教學技能講座、最受歡迎教師評比等。為了提高課程教學團隊理論和實踐相結合的能力，揚州大學測試中心積極與企業(yè)合作，邀請儀器供應商、儀器軟件應用工程師、儀器硬件工程師等一線工程技術人員來校開展講座，并選派教學團隊成員參加相關儀器培訓和應用交流會議。教師只有通過不斷學習、吸收科技發(fā)展的前沿知識，并與自身的研究成果相結合，才能在設置課程內容時推陳出新，緊跟行業(yè)發(fā)展步伐，順應生物學的發(fā)展趨勢，保證教學內容的先進性和實踐性，切實提高研究生的創(chuàng)新和實踐能力。

（二）構建綜合型教學模式，設計項目型教學方案

我們要充分發(fā)揮揚州大學新型信息技術的優(yōu)勢，大力開展“生物分析測試技術與儀器”虛擬仿真課程。揚州大學已建有虛擬仿真實驗教學中心，面向全校師生開放。相較于傳統(tǒng)的實驗課，虛擬仿真實驗教學模式大大節(jié)約了成本，增加了受眾數(shù)量，有效提高了學生的動手能力。此外，開設視頻公開課、國家級精品資源共享課，以及教師個人的相關課程公眾號等，這些都是提高教學效果的有效手段［4］。

傳統(tǒng)的教學方案往往知識點分散、導向性不強，學生不知道如何將所學知識應用到科研工作中。為了提高研究生的科研水平，揚州大學面向研究生設置了校級科研項目，研究生可以根據(jù)自己的研究方向，結合國內外科技熱點和前沿設計研究方案，申請校級科研項目，學校也會根據(jù)創(chuàng)新性、可行性及社會效應等對學生申請的項目進行評估，項目通過審核后下?lián)芙涃M。授課教師會根據(jù)大部分學生的項目設計方案，著重儀器在項目中的應用，引導學生理論與實踐相結合。

（三）設置進階式教學課程，滿足學生在不同學習階段的需求

揚州大學在多年“生物分析測試技術與儀器”課程教學實踐中發(fā)現(xiàn)，不同學習階段的研究生對本課程的需求的側重點不同。研一的學生需要系統(tǒng)地了解各種分析測試技術和儀器的原理及應用范圍，以便選擇合適的測試技術服務自己未來的研究課題。此時，他們的專業(yè)知識儲備不足，科研方向不明確，過多的儀器操作訓練只會讓他們更加迷茫，失去學習動力，所以揚州大學針對研一的學生設置了“生物分析測試技術與儀器”初級課程，教學偏重基礎知識，授課教師對各個儀器原理、構造及應用進行精講，讓學生對生物類分析測試技術與儀器有初步的了解。實驗課也是以演示為主，讓學生對各個儀器的上機操作有一個直觀的印象。研二的學生對本專業(yè)有了深入的了解，畢業(yè)課題設計也初步成形，針對這一群體，揚州大學設置了進階課程，提高了實踐比重。暑期開課前會對選課學生進行調查問卷，讓學生選擇自己感興趣或在實際科研工作中需要利用的儀器進行深入學習，讓學生深入學習樣品前處理、儀器的上機操作及后期數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方法等。經過兩年的進階式教學實踐后，各課題組對該課程的教學效果做出了積極的響應。

（四）多維度考核，提高學生的積極性

改革傳統(tǒng)的卷面考試方式，開展多種考核形式，建立良好的課程評價體系。課程教學效果評價應正確反映學生對課程理論知識的掌握情況、實踐能力和綜合素質，所以課程評價應結合考試成績和平時表現(xiàn)這兩個方面。卷面考試內容要更加開放，貼合實際教學內容，理論聯(lián)系實際。目前，本課程的卷面考試主要采取開放性問答模式，讓學生選擇一臺自己感興趣或在將來需要使用的儀器，結合自己的研究方向設計一套實驗方案或實驗方法。這種考核方式雖然可以檢測學生的應用能力，激發(fā)學生的學習熱情，激勵學生對自己的研究方向進行探索，但仍需增加上機考核的形式，鼓勵學生進行實踐操作，理論與實踐相結合，為將來開展科研工作打下堅實的基礎。

（五）建立儀器實訓平臺，頒發(fā)權威培訓證書

揚州大學測試中心是國家計量認證所、司法鑒定所認證了的擁有頒發(fā)權威資格證書的機構。研究生畢業(yè)就業(yè)時，企業(yè)更傾向于實踐動手能力強的求職者，研究生的研究項目及實驗內容更偏重實踐操作和實際應用，且能獨立操作儀器的學生更受企業(yè)的青睞。所以，應由專業(yè)的教師集中對學生進行實踐操作的培訓，包括樣品前處理、軟件使用及硬件的維護等。培訓結束后，由任課教師評估學生的上機操作水平，通過考核后頒發(fā)權威培訓證書，這樣既能激發(fā)學生的學習動力，又能為其將來就業(yè)提供有力保障。

結語

為了推動我國生命科學的發(fā)展，培養(yǎng)具有高水平的分析技術和實踐操作能力的生物學人才迫在眉睫。我們以“生物分析測試技術與儀器”課程改革為突破口，以實踐為導向，構建綜合型教學模式，設計項目型教學方案，采取進階式課程設置，開展多維度考核方式，建立儀器實訓平臺，頒發(fā)權威培訓證書，將實踐融入課程教學的方方面面，滲透到教師教學理念中，為社會培養(yǎng)出一批高素質的分析技術人才，彰顯本?？蒲猩a效益一條龍的應用型教育特色。