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生物科學(xué)專業(yè)儀器分析實驗課程教學(xué)初探*

2023-01-16 11:09:00劉玉婷朱麗萍韓淑梅
廣州化工 2022年10期
關(guān)鍵詞:實驗課儀器實驗教學(xué)

劉玉婷,田 嫄,陳 琳,朱麗萍,韓淑梅

(貴州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 貴州 貴陽 550025)

儀器分析是基于物質(zhì)的物化性質(zhì),利用各類儀器及設(shè)備對物質(zhì)相關(guān)參數(shù)進行實驗室測定并由此推斷其組成和結(jié)構(gòu)的分析科學(xué),現(xiàn)代儀器分析課程更是一門多學(xué)科匯集、相互融合滲透的綜合性學(xué)科[1]。隨著分析技術(shù)不斷發(fā)展,現(xiàn)今的儀器分析手段越趨高效、靈敏、智能化,并廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥及食品分析、環(huán)境監(jiān)測、生化研究等領(lǐng)域[2-3]。在高校理工科類專業(yè)中,尤其是分析化學(xué)相關(guān)專業(yè),儀器分析往往是作為必修科目,課時數(shù)多且實驗課比重大。然而對于生物學(xué)領(lǐng)域內(nèi)生物科學(xué)專業(yè)而言,儀器分析中涉及的部分分析技術(shù)僅作為檢測手段,并沒有受到足夠的重視,甚至少數(shù)高校沒有專門針對生物科學(xué)專業(yè)開設(shè)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(xué)分析提供精準(zhǔn)的定性、定量等數(shù)據(jù),對生物學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)研究具有關(guān)鍵性作用[4]。

在就業(yè)形勢日益嚴(yán)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(jīng)成為了學(xué)生實現(xiàn)就業(yè)的先決條件[5]。因此,繼續(xù)深化針對生物類專業(yè)儀器分析的實驗教學(xué)的改革已是大勢所趨。現(xiàn)就我院生物科學(xué)專業(yè)儀器分析課程實驗教學(xué)過程中存在的問題及教學(xué)改革展開討論,以期尋求更為有效的改善途徑,提升學(xué)生專業(yè)分析技能,培養(yǎng)其在科研中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力,助力我院專業(yè)型、綜合型人才的培養(yǎng)。

1 現(xiàn)狀和問題

1.1 輕實驗重理論

與分析化學(xué)類專業(yè)不同,我院生物科學(xué)專業(yè)是在學(xué)生三年級時以專業(yè)選修的形式開設(shè)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(xué)們都把重心放在理論應(yīng)試上,輕實驗重理論的現(xiàn)象明顯。加之學(xué)生前期物化理論知識基礎(chǔ)薄弱,且水平不一,對于課程及實驗中專業(yè)知識接受度較低。同時,學(xué)生缺乏實驗課前主動預(yù)習(xí)的認(rèn)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(xué)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(shè)置及安排欠合理

生物科學(xué)專業(yè)儀器分析實驗課時僅占理論課時的三分之一,學(xué)生能夠?qū)W⒂趯嶒灥臅r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(xué)生能夠親自上機操作的時間和機會更是有限,不利于培養(yǎng)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(xué)生多數(shù)只是按部就班完成實驗步驟,難以激發(fā)其實驗的主動性。

1.3 教學(xué)模式僵化

以往的實驗教學(xué)中,多數(shù)都是老師針對實驗中涉及的原理和操作做統(tǒng)一講授后,由學(xué)生重復(fù)實驗指導(dǎo)書上的操作內(nèi)容。指導(dǎo)教學(xué)過程中缺乏創(chuàng)新性引導(dǎo),不利于學(xué)生對實驗和科研問題的導(dǎo)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(yù)習(xí)和總結(jié)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(nèi)容和結(jié)論都是模板式的,沒有突出學(xué)生個人在實驗和操作過程中各自承擔(dān)的任務(wù)和解決的問題,以及就實驗細(xì)節(jié)差異展開的討論。如果繼續(xù)沿用以往主要就內(nèi)容完整性和結(jié)果準(zhǔn)確度進行考核的方式,難以體現(xiàn)學(xué)生的個體差異,也有礙于激發(fā)學(xué)生參與實驗、主動科研的潛能及其學(xué)術(shù)思維的培養(yǎng)。

2 改進措施

2.1 優(yōu)化理論課程安排

在大部分同學(xué)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(xì)節(jié)對于學(xué)生對儀器實驗方法的實際應(yīng)用益處不大。生物科學(xué)專業(yè)學(xué)生對大部分儀器分析方法還是以用為主,適當(dāng)降低理論難度、增加實驗和操作的課時占比更有助于培養(yǎng)學(xué)生的實操和應(yīng)用能力。

2.2 調(diào)整實驗項目的設(shè)置

學(xué)生自大一進校以來會有一系列實驗課程學(xué)習(xí),隨著培養(yǎng)計劃的推進會越來越趨于專業(yè)化培養(yǎng),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(xué)生的培養(yǎng)方案,規(guī)避掉重復(fù)性實驗項目,將實驗課時用在“刀刃”上。借助學(xué)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(xué)生最大程度參與和完成實驗。結(jié)合學(xué)校SRT大創(chuàng)項目、實驗室開放項目等手段,共同促進學(xué)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(dǎo)學(xué)生實驗

儀器分析實驗教學(xué)中基礎(chǔ)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(yīng)該找到關(guān)鍵點和拓展點。例如,有別于簡單觀察實驗現(xiàn)象和指標(biāo)測量,分光光度計實驗中應(yīng)著重啟發(fā)學(xué)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(jié)果出現(xiàn)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(xué)生周圍的生活環(huán)境,將生活實際引入實驗教學(xué),引導(dǎo)和建立學(xué)生對開展實驗和對生態(tài)環(huán)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(yīng)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(xué)生的實驗安全意識[8]。

2.4 完善實驗考核機制

細(xì)化考核方案,分別對實驗前的預(yù)習(xí)、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(yù)習(xí)和實驗課后思考總結(jié)環(huán)節(jié)的考核。避免以千篇一律的實驗結(jié)果對每一個獨立個體進行綜合考查,給予同學(xué)們更廣闊的拓展空間,并能夠加強同學(xué)們對實驗的重視程度,培養(yǎng)和促進其獨立思考和解決實驗問題的能力[9]。

3 結(jié) 語

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

儀器分析實驗教學(xué)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(fā)現(xiàn)和解決。截至目前,多系統(tǒng)集成的儀器分析網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的投入使用被證明是改善儀器分析實驗教學(xué)過程的有力措施[10],但這需要多部門多平臺的交互協(xié)作,對相應(yīng)的硬件設(shè)施、軟件系統(tǒng)以及資金投入都有較高的要求。隨著科技的進一步發(fā)展和行業(yè)領(lǐng)域的縱深變革,教學(xué)過程中也還會產(chǎn)生新的問題,這需要儀器分析的教學(xué)老師保持與時俱進的態(tài)度,持續(xù)關(guān)注教學(xué)過程中學(xué)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(yǎng)。

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