教学改革论文：生物器械实验教学变革探索范文
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作者：周杰刘学群单位：中南民族大学生命科学学院
仪器分析理论与实践脱节
由于生物仪器分析课堂理论教学教材的更新落后于学院实验室仪器设备的更新，有的仪器只在书本上见过，而自己实验室拥有的仪器设备书本上却没有，仪器分析理论与实践脱节的矛盾严重影响了教学效果。虽然有些院校的实验室拥有许多先进的大型精密贵重仪器设备，但是很多学生直到毕业都不知道自己的身边就拥有这么好的资源，更不用说去了解、掌握和使用，造成了资源的巨大浪费。作为课堂理论教学的延伸，生物仪器分析现场实验教学对应用型人才的培养起到决定性的作用。
随着国内经济飞速发展，许多单位经费充分，购买了许多先进的仪器设备，对应用型人才提出了新的要求:掌握最前沿的科学仪器，特别是科学分析仪器的基本原理和使用方法，以及应用科学分析仪器解决相应问题的能力。但是现实情况是生物仪器分析的专门化人才培养与当前经济社会发展对应用型人才的高要求发生严重脱节现象。从这一点上看，充分利用实验室的资源，坚持实验室拥有什么仪器就学习什么仪器的原则，改革生物仪器分析现场实验教学模式，与时惧进，培养适应社会需要的应用型人才势在必行。
根据实验室实际拥有的仪器设备，编写教案
生物仪器分析是一门实用性很强的学科，由于仪器分析技术的发展很快，教材内容难以作到及时更新，所以在实际教学中要不断引入最新内容，将仪器分析技术的最新发展和应用引入到教学内容中，使学生了解和掌握本领域内科技发展的最前沿。同时生命科学领域的研究者对于当代各类分析仪器的原理、组成、特点等各方面应当具备基本的了解，才能在科学研究中有的放矢地善用这些工具以达到研究的目的。针对这一特点，我们结合本院实际拥有的仪器设备，对生物仪器分析现场实验教学进行改革。由各实验室具体负责，首先根据实验室实际拥有的仪器设备进行分类，安排最熟悉仪器的教师、研究生和仪器管理人员进行备课，编写备课教案，并对备课的思路、方法做出统一部署。
(1)思路
学院近几年发展迅速，购置了大量生物仪器设备，因此，针对目前学院学科发展特点及专业发展方向，对学院实际拥有的大型仪器进行分类，合理分配备课、教学任务，编写重点突出仪器的原理、性能及该仪器所涵盖的测试功能、操作方法及操作注意事项的备课教案。目的就是把实验室拥有的资源全部释放给学生，把生命科学学院实验室变成生物仪器分析的实践基地。
(2)方法
把生物仪器分析现场实验教学的任务分配给两个综合实验室，由实验室主任及实验室负责仪器管理的实验技术人员根据每台仪器的实际使用情况，具体安排备课及讲课人员名单。并共同商讨每台仪器需要讲授的内容，按时进行备课，编写教案。并及时上缴备课教案，由实验室统一检查备课效果，以充分确保备课教案的质量和实用性。
学院的每一位教师和研究生都有自己的专业方向和专业特点，使用的仪器及技术分析都有自己的特色和专长。随着许多先进的设备、精密的仪器不断出现，尤其是仪器分析理论发展的非常快，要适应教学及科研工作的需要，就要不断提高自身素质，不断更新知识。所以他们都利用业余时间查阅国内外文献，及时掌握学科发展的前沿和动态，在备课过程中增加相关的内容，把仪器发展的最新信息带给学生。同时研究生是大型仪器设备具体操作使用的主力军，对仪器的性能及仪器所涵盖的测试功能、仪器的操作方法及操作过程中容易出现的问题及注意事项，都有全面而切合实际的掌握和经验，最适合也最应该参与实验室“生物仪器分析”现场实验教学的任务。
实验室技术管理人员根据实验室仪器的实际使用情况，对实验室所有的仪器设备进行分类、分配。每一位教师和研究生合作负责一台或几台自己最熟悉、与自己的科研成果联系最密切，而且经常使用的仪器，对仪器的构造、工作原理、操作方法及结合自己的科研实际对样品处理、数据分析等进行详细、准确、系统地备课并编写备课教案。目前我国的一些大型精密贵重仪器设备仍然依赖进口，仪器的使用说明书及操作界面都是英文版，为了正确地使用仪器，必须把英文翻译成中文，只有这样才能正确使用仪器，充分开发利用仪器的所有功能。在备课的过程中，通过安排仪器工程师进行现场仪器培训讲座，并通过研究生的协助来完成翻译工作。对于操作过程复杂的仪器，请工程师或操作熟练的研究生规范操作并全程录象，制做成光盘作为教案的一部分。例如测序仪从PumpBlock的清洁与维护、安装毛细管、灌胶、样品的准备、测序程序的运行到测序结果的分析，都进行了详细、规范的操作录象，对关键环节进行了详细解说，对容易出现的问题进行了重点突出。通过科学分类和合理分配工作任务，在实验室全体人员的共同努力，把本实验室所涉及的所有大、中、小各种仪器全部进行了详细的备课、编写了备课教案，为《生物仪器分析》现场实验教学提供了有力的基础和保障。
改革生物仪器分析现场实验教学方法
(1)精彩的开篇
生物仪器分析课堂理论教学已对生物分析仪器的构造、工作原理、分析方法等相关内容做了理论上的解说，使学生掌握了相关的理论知识。而作为课堂理论教学的延伸，生物仪器分析现场实验教学是学生消化理论知识，真正掌握生物仪器使用的关键一步。一个好的开始是成功的一半，生命科学仪器的种类及仪器分析方法有很多，在讲解各种仪器的分析使用方法之前，必须做一个引导性的介绍。
现场实验教学重点介绍该类仪器及方法在现实生活、生产中的应用及对生命科学事业发展的贡献，激发学生的学习兴趣。我们的做法是，通过介绍仪器发展的历史提高学生的兴趣。例如，在显微镜的实验教学中，通过介绍本实验室拥有的从普通的光学显微镜、电子显微镜、荧光显微镜到激光扫描共聚焦显微镜等本学院拥有的显微镜发展历史，增强学生的自豪感和学习兴趣。另外，进一步介绍本学院教师使用该仪器及分析方法取得的最新科研成果，并把教师科研成果的图片或结果展示给学生看，使学生感受到科学研究就在身边，仪器分析无处不在，从而激发他们的学习热情。
(2)灵活的教学方法
灵活多样的教学方法，可以提高学生的学习兴趣，轻松愉快地接受所学的知识。教学常用的方法是以风趣幽默、言简意赅的语言引入主题，通过启发提问、讲授与讨论、对照比较等多种教学手段使学生迅速掌握仪器的特点，提高教学效率。在讲课的过程中可以通过一些有趣的问题来调动学生的学习主动性。除了重点教授基本内容及重点、难点外，还在教学的过程穿插一些小型讨论，在讨论中发现问题、分析问题、解决问题，活跃气氛。例如，讲到最基本的仪器使用时，以pH计的使用为例，通过现场实物的操作演示，从标准液的配置、测试电极的保护与使用及酸碱度的标定，每一个细节都需要仔细、认真、科学合理。使学生真实感受到严谨、规范的操作才是利己利人的最好做法，即保护了仪器又保证了实验结果;否则，即损害了仪器又可能使整个实验过程有毁于一旦，浪费大量的人力物力。以此培养学生求真务实、科学严谨的作风。
(3)丰富的教学手段
充分利用网络信息及仪器厂家附赠的模拟软件，同时不断跟踪国内外专业教学软件开发的最新动态，丰富教学资源内容。例如，在讲高压液相色谱的原理、构造及操作分析时，把仪器厂家附赠的模拟软件全部展示给学生使学生对仪器的原理、构造、操作方法一目了然，有了丰富的感性认识之后，可以进一步加深对理论知识的理解和巩固。教材上介绍的仪器不可能有机会全部实际操作，就容易造成理论与实际相脱节的矛盾，而利用丰富的多媒体手段，就可以使仪器的结构功能及操作方法逼真地展现在学生的面前，不但减少了学时数，而且提高了学习效率。
(4)实验教学任务落实到实验室
适当调整师资，打破一门课只有一名教师授课的教学模式，而是把实验教学任务落实到实验室，组成一个生物仪器分析课程现场实验教学的教学团队，让精通每种仪器的教师、研究生和仪器技术管理人员担任实验室仪器的实验教学任务。生物仪器分析课与其他课程不同，教师不但要有专业理论知识，更要有丰富的仪器分析经验，只有这样才能保证理论与实践的有机结合，收到良好的教学效果。
(5)组织专题或学术讲座
聘请相关专家以专题或学术讲座的形式介绍实验室拥有的仪器及生命科学领域相关仪器发展的前沿知识，包括仪器厂家的工程师、学术专家、本院教师等多方面人才。其内容有些是涉及本学院拥有的仪器或生命科学领域相关仪器的最新发展和研究动态，有些是利用仪器分析原理取得的科研成果。由于讲座结合学生实际，能做到通俗易懂，又保证有一定学术价值，使广大学生开阔了眼界，及时了解生命科学发展的最前沿，又掌握了大型精密仪器的基本原理和性能，为学生后续的就业和考研提供了有利的支持，收到了较好的教学效果。
改革生物仪器分析现场实验教学的措施
知识与能力相交融、动手与动脑相协调是生物仪器分析课堂理论教学和现场实验教学两个相辅相成的方面。理论教学使学生熟悉每种仪器分析方法和基本理论，可以培养学生的思维和创新能力，而生物仪器分析现场实验教学则是在学生掌握仪器分析基本原理和基本方法的基础上，使学生逐步学会运用仪器分析理论和实验技术解决与本专业学科相关实际问题的方法和技能。
(1)原则
改革生物仪器分析现场实验教学措施的基本原则，就是充分利用本学院拥有的大型精密仪器，坚持有什么仪器就学什么仪器的原则，采用因材施教和分层次教学模式。
(2)加强实验的预习及基本操作技能训练
有预习才有准备，学生要做好实验必须要课下进行预习，提前对实验所涉及的仪器及专业知识进行预习，了解和掌握各类仪器的使用。这是仪器分析实验必不可少的重要环节，对提高仪器分析实验课的教学质量具有重要作用。对于基础简单的仪器操作，教师要根据具体情况，对关键环节及容易出现问题地方进行重点介绍，并亲自操作演示。例如移液器的使用、凝胶的制备、比色皿的对比使用等，使学生对生物技术的基本技能熟练而准确地掌握。
(3)注重分析仪器的现场观摩及实际应用考察
对于大型精密的贵重仪器设备，为了培养学生的实验技能及分析问题、解决问题的能力等综合素质，理论课教师在授课前可以提前带学生进行分析仪器的现场观摩及实际应用考察，增加学生的感性认识。这个过程也让学生对学院拥有的先进仪器设备产生自豪感，增强学生在理论授课时的理解力。
(4)实验设计
根据学生学习的一般规律和学生个体的实际情况，把仪器分析实验分为三个阶段，即:基础实验阶段、综合设计实验和参与课题的科研实验阶段。根据因材施教和分层次教学的原则，组织学生进行实验教学。
①基础实验阶段
本阶段涉及生物仪器分析的基础、经典实验，是配合各专业理论课教学的以演示性、验证性为主的实验，是面向全体学生的基础性实验教学，它包括生物样品的预制备及各种普通常用生物仪器的使用。通过这些验证性的实验，学生能掌握仪器分析的基本原理、操作技能和仪器的使用范围。本阶段的实验是在教师的指导下由学生独立完成。通过采用人工配置的简单试样分析对象，保证人人动手亲自操作，使学生有充分的时间使用仪器进行操作，重在培养学生的动手能力和观察能力;通过基础实验阶段使学生熟悉一般实验操作技能以及实验数据的采集、处理、分析和综合能力。
②综合设计实验阶段
配合学生的毕业论文设计及日后的考研和就业，经指导教师同意并指导，使学生在掌握基本实验技能的基础上，充分利用实验室现有的仪器设备，完成自选的综合设计型实验。本阶段是面向学习能力较强，专业知识扎实，同时又有参与实验设计、了解实验室大型仪器设备要求的同学。本阶段综合了现代科技发展的新知识、新技术和新方法的实验，是以学生为主体的实践教学方法，重在培养学生综合运用所学知识和技能解决实际问题的能力和创新意识，如作物遗传育种、基因工程等。教师可根据实验室的设备条件，引导学生设计出与生活关系密切相关的综合性实验方案，例如水稻的转基因遗传转化等。学生根据自己的兴趣爱好自由组合，以个人或小组为单位任选一题进行实验方案的设计，包括采样、预处理、测定和数据处理等各个环节的实验方案。由指导教师集中审阅、指导实验方案。然后小组内分工协作，各负其责，自行准备实验材料，熟悉所用仪器的工作原理及操作方法，进行试样预处理和上机测试，分析数据并撰写实验报告。该阶段并不要求学生独立完成，而是让学生在综合性的设计实验中，熟悉科学研究的过程和方法，消除科学研究的神秘面纱，拉近与科学研究的距离，进一步熟悉实验室拥有的仪器设备的性能，让学生体会到参与科学研究的乐趣。
③参与课题的科研实验阶段
本阶段的实验是针对基础好，学有余力，对仪器分析课程具有浓厚兴趣，同时又对科研工作有强烈要求的学生设立的。学生通过与专业课教师的交流，了解教师的研究方向和研究课题，根据自己的兴趣爱好主动地参加教师的科研课题、课外科技活动项目和毕业设计。根据双向选择的原则自由组合，指导教师要对学生提出要求并针对实际情况进行辅导，同时结合开放实验室的管理制度，要求并督促学生参加实验室的仪器培训班，取得上岗合格证后，方可进入教师的科研团队。参与科研的学生需要阅读有关课题的相关国内外文献至少2篇以上，写出科研计划和开题报告，由教师进行审核并确定其可行性。在实验的过程中，教师与学生进行及时的交流与沟通，通过PPT的形式向教师做出汇报，使教师及时了解学生的实验进展及存在的问题，有针对性地进行辅导和改进。实验实施过程中，开放实验室提供必要的实验场地、仪器设备，学生根据自己的情况自主安排时间，预约进入开放实验室进行实验。
这一过程可以作为毕业论文的前期工作，激发学生的积极性。综合设计实验阶段和参与课题的科研实验阶段，充分体现了因材施教和分层次教学的改革模式。同时教师在科研过程中所表现出来的科学、严谨工作态度和作风对学生也起到潜移默化的作用。在此过程中，学生的创造思维能力，从事科学研究的基本素质和技能会得到不断提高。
实验室开放
仪器分析课程的课时很难满足学生的科研需要。仅仅通过前面几个环节的实验，学院拥有的大量精密贵重仪器这一丰富的资源也不能得到充分的利用。所以，为了充分利用自身的资源，培养学生的实际能力，为今后的考研和就业提供有利的支持，学院为学生设立了全天侯开放实验室，学生可以随时预约自己的实验时间，合理安排实验和科研时间，充分利用了本学院拥有的丰富的仪器设备资源。开放实验室对实验室的管理人员和实验技术人员提出了更高的要求。我们要求实验技术人员积极参与科研、仪器培训现场实验教学中，不断提高自身素质，使生物仪器分析现场实验教学效果有了明显提高，实验室的各项管理工作也因此上了一个新的台阶。
结语
我们根据生命科学学院具体的教学、实践条件和实际拥有的仪器设备情况，对生物仪器分析现场实验教学进行了改革。我们遵循学习的一般规律，以人为本，从学生的实际需要出发，也从本学院自身的条件出发，坚持有什么则学什么、用什么，充分利用自身拥有的资源，努力调动学生的学习积极性和主动性;坚持因材施教和分层次教学的模式，深化了学生对仪器分析理论知识的理解和掌握;通过训练学生的实验操作技能，提高了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，培养了他们的科研创新能力和严谨的科学态度。由于具备了良好的理论与实践素质，近几年本学院学生的考研和就业情况都有了明显改善，实践证明我们的改革取得了可喜的收获。
