生物技术专业《仪器分析》课程立体化教学模式探索

摘 要：随着现代教育技术的发展，立体化教学模式已成为当前教学研究与改革的重要方向。通过树立教学目标立体化、教学资源立体化、教学过程立体化和考核评价立体化的“四立”教学模式，能有效提高生物技术专业学生对该课程的掌握能力，继而推进应用型本科高校学生的学习能力、实践能力和创新能力。

关键词：生物技术；仪器分析；立体化教学

中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 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

仪器分析是指使用现代精密仪器对物质的物理化学特性进行定性或定量分析，具有灵敏度高、选择性好、快速准确等特点，是现代分析化学应用最广泛的方法和技术[1]。生物技术专业是以细胞和生物大分子为学习和研究对象的学科，而仪器分析是研究和跟踪细胞、糖、蛋白、脂质、代谢物等物质理化特性的主要研究手段。因此，仪器分析课程不仅仅是化学专业的主干课程，也是生物技术专业的重要基础课程，更是一门实用性较强的工具课程[2]。该课程旨在通过理论和实验教学，使学生熟练掌握各种大型仪器的原理、操作的基本技能；同时突出其在化学、生物、环境领域的应用，拓宽学生的知识面，激发学生对仪器分析课程的兴趣，提高学生运用综合知识能力和创新能力[3]。其从内容上体现的是“量”的化学、“量”的测试以及“量”的评价，大量繁琐复杂的数学运算、严谨的逻辑推理和认真细致的实验操作是“仪器分析”留给许多学生的普遍印象。但是，目前高等院校《仪器分析》课程课内学时较少、实验硬件设备薄弱和现代仪器使用有限等问题十分突出。因此，如何有效利用《仪器分析》课程平台，在教学中激发学生学习兴趣、提高创新素质，已成为当今高校教育面临的共同挑战。近年来，立体化教学模式的提出为《仪器分析》课程的尴尬境界提供了有效途径。所谓立体化教学模式，是以能力培养为核心，以教学资源为平台，动用所有教学要素的立体化、全方位的教学体系，符合创新人才的培养需求，是树立学生创新意识、激发学生创新思维、培养学生创新能力的重要途径[4]。笔者通过多年的《仪器分析》课程教学，从教学目标、教学资源、教学过程和考核评价等4个立体化过程的构建，探讨了该课程立体化教学模式的改革途径。

1 立体化教学的内涵及体现

1.1 内涵 所谓立体化教学模式，就是以课程为单元，在教学中对教材内容、教学形式、教学空间进行全方位整体设计，有效发挥教师的主导作用，充分实现学生在情感、认知等多方面的自主构建[5]。通过立体化教学模式，构建多方位、多层次、多元化的立体化教学资源，搭建立体化教学服务和管理平台，能有效提高大学生的实践和创新能力，培养他们终身学习的方法与习惯[6-7]。立体化教学的优势是能使学生在不知不觉中汲取知识，它将理性知识融于感性材料的形象化中，寓教于乐，寓学于趣，集视、听、思于一体，将动与静、声与影相结合，融趣味性的材料于枯燥的理论学习之中，全方位的动态材料形成对学生多种感觉器官的冲击，在声情并茂之中，学生印象深刻，不易遗忘[8]。

1.2 体现 （1）教学内容的立体化。教学内容不仅反映出科学性、时代性、思想性和体系性，还要理论联系实际，贴近大学生的生活，具有吸引力。课程形式不仅通过静态的文字、图片来表现，还通过影像、视频、音响、网络资料以及电视节目等方式穿插于课堂教学。（2）教学手段的立体化。采用多样性的教学手段和方法，不仅有传统的理论知识讲授，还要善于运用多媒体等现代教育科技组织教学环节和课堂互动。（3）教学时空的立体化。在教学空间上，体现出空间的立体化，要求既要有传统课堂教学，也要将课外、校外实验实践教学活动有机结合起来。在教学时间上，保证时间的连续性，体现出第一课堂向第二课堂延伸，学校教育向社会、家庭教育延伸[8]。

2 《仪器分析》课程立体化教学模式

2.1 教学目标的立体化 教学目标是教学模式所要达到的基本目的，树立教学目标，是实施立体化教学模式的前提。应用型本科院校立体化教学模式的教学目标，要体现基础知识、素质能力、职业技能等3个方面的有机结合，针对未来就业方向，强调学生的学习能力和应用能力。具体到《仪器分析》课程，表现如下：

2.1.1 基础知识目标 （1）理解各仪器的工作原理；（2）掌握各仪器的分析测定方法；（3）掌握各仪器的结构和保养、维护及故障排除方法；（4）掌握数据处理的方法及检验报告的标准格式和要求。

2.1.2 素质能力目标 （1）掌握各种仪器分析的通用基本操作技能；（2）分析和解决实际问题的能力；（3）具有一定的信息迁移能力；（4）具有较好的逻辑思维能力及综合分析能力。

2.1.3 职业技能目标 （1）严谨求实，爱岗敬业；（2）责任意识，诚信意识；（3）职业道德和工作作风；（4）团队协作能力。

2.2 教学资源的立体化 将多种教学资源纳入教学设计系统，使多种媒体教学资源与其它要素有机结合，达到优化教学过程的目的，既方便学生对教学资源的使用，又发挥了系统优势，避免资源的重复建设。具体到《仪器分析》课程，表现如下：

2.2.1 充分使用精品课程资源 了解和搜集应用型本科院校已有《仪器分析》课程的精品课程资源（包括国家级、省级、校级不同层次），根据院校特点、教学实际和学生情况，去粗取精，充分利用强大的网络资源，搜索电子图片及影像资料，制作多媒体课件、动画和视频，使学生从视觉和听觉上对仪器分析的方法有所感受认识，并最终达到文字叙述图片化、平面内容立体化、静态模式动态化、复杂过程简单化的效果。同时，在备课过程中根据大纲和教学方案的要求，写出每节课的电子讲稿，并将成型的讲稿、课件放到校园网上。这样学生在课下业余时间可以随时下载预习或复习，上课时就可以集中精力听课而不用忙于记录，从而提高课堂教学效率。

2.2.2 整合立体化实训资源 在应用型人才的培养过程中，实现校企合作，实现二者各自的优势互补，使二者的教育资源与实践条件得到充分利用，形成应用型人才培养的基本模式[9]。在《仪器分析》教学中，为使有机结合教育理论和实践的教育方针得到更好的贯彻，宿州学院开展了校企合作，加强实训基地建设，构建教学与就业相互贯通的实践教学模式。一方面促进了学校教学计划、教学方法的优化，办学条件得到进一步改善，另一方面企业实现了利益最大化，从而呈现“双赢”[10]。

2.3 教学过程的立体化

2.3.1 精选教材，优选内容 以应用为目的，以培养技能为主，精选教学内容以“实用、够用”为主要原则，为学生的可持续发展奠定良好基础。因此，应抓住各种分析方法的共性、个性和相互关系，适当调整教学内容的顺序，简化学习内容。立体化教材的建设注重学生主动参与、综合运用和开发创新精神的培养，在指导方式上鼓励学生独立分析问题、解决问题，从而使实践教学与理论教学并重。根据生物技术专业特点、学生的知识结构状况对教材进行合理的取舍，节选出与专业密切相关的教学内容，把知识传授的重点放在生产和科研活动中应用较广、实用性较强的原子吸收分光光度法、原子发射光谱分析法、紫外-可见分光光度分析法、红外光谱分析法、分子发光分析法、气相色谱法、高效液相色谱法等常用仪器分析方法上，突出实用性与科学性，同时兼顾学科发展前沿，适当增加毛细管电泳技术等与生物技术紧密相关的内容[11]。同时，增加了定量分析方法的评价、数据处理及分析方法的内容，旨在构建“实用、够用、能学、会学”的知识体系。

2.3.2 创造立体化的学习环境 立体化教学方法提倡自主学习，树立以学生为本的教育理念，主要表现为以培养学生创新精神和创新能力为核心的现代教学方法[5]。要实行立体化教学，就要推行“学生学习主动化、教师讲授多样化、学习支持立体化”的教学理念。网络课程是开展网络教学最直接、最有效的教学资源，它可以使学生的学习不受时间和空间的限制，且更具有弹性，有利于培养学生自主学习以及发现问题、分析问题、解决问题的能力；同时，通过网络构建了师生间的沟通交流平台，可以实现师生间的随时沟通和交流，极大提高了教学效率。

2.3.3 加强实践教学比重 立体化教材为实践教学创造了良好的环境和条件，在立体化教材建设过程中，课程相关的实践环节要能够结合理论教学的改革和科技的发展，将部分演示性、验证性实验加入到网络实验课程部分，在正常教学中开出基础训练实验。同时，积极引导学生根据实验室现有的仪器设备提出了设计型实验内容，如自来水水质的评价、中草药提取液有效成分的测定、生化样品中重金属的测定和蔬菜中金属元素的测定等。学生可按自己的兴趣选择实验课题查阅有关文献，设计出完整的实验方案，其中包括采集样品、样品处理、仪器设备、实验报告。这一过程使学生的创新能力和实践能力极大提高，开阔了视野[12]。基础训练实验、综合性以及设计性的实验项目，形成模块分明、结构合理、层次清晰、开放性强的实践教学新体系（图1）。另外，在仪器分析课程教学过程中，可以将实验与毕业设计相结合，进行任务驱动教学，按论文的要求完成实验报告，从题目选取→实验方案确定→取样采集→实验实施→数据分析与处理→实验报告，全部由学生自主或团队协作完成，教师加以指导，让学生熟练掌握常用分析仪器的操作技能。经过训练，学生进入实习岗位后，很快能选定毕业设计题目，在帮助用人单位解决实际问题的同时，也提高了实验技能，按时保质的完成毕业论文，深受用人单位欢迎。

2.4 考核与评价立体化 立体化的教学模式对于考核体制，更倾向于重过程、轻考试，改变以期末考试为主的成绩评定方法，可以避免学生考前突击、死记硬背，调动学生平时学习的积极性。当某一学生在教学过程中表现出独特的感悟、见解时，应及时给予学生个性化的评价及记录，倡导自主性学习风气，形成探究式的学习氛围。考核评价组成中既有学生对掌握知识、技能、技术等认知和技能领域的，也包括学生的学习态度、习惯、兴趣、意志、品德及个性发展等情感领域的。立体化的评价考核成绩主要由以下3部分组成：平时成绩占20%，理论考核和实践考核各占40%。平时成绩由出勤、作业、课堂讨论和学习态度组成，每一部分各占5%。理论考核就是期末的理论考试。为了实践教学的可行性以及持续性，可以采取灵活了实践方式，即基础实验结束后，同学可以选择去企业实习和进行设计性实验，不同的实践形式采取不同的考核方式。如果学生选择企业实习，实践成绩由实习企业的评价和实习报告组成，每一部分各占40%；如果选择设计性实验（兴趣小组），实践成绩则由实验方案和实验报告组成，每一部分各占40%。

3 结语

实践证明，《仪器分析》立体化教学模式能从本质上改变“教与学”的关系，并使教学资源最大限度（包括时间与空间）地服务于教师和学生。学生可以全方位、立体化地接受和存储教学信息，提高了学习兴趣和自主学习的能力，符合创新人才的培养需求，是树立学生创新意识、激发学生创新思维、培养学生创新能力的重要途径。

参考文献

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（责编：张宏民）