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作者：周杰劉學群單位：中南民族大學生命科學學院

儀器分析理論與實踐脫節

由于生物儀器分析課堂理論教學教材的更新落后于學院實驗室儀器設備的更新，有的儀器只在書本上見過，而自己實驗室擁有的儀器設備書本上卻沒有，儀器分析理論與實踐脫節的矛盾嚴重影響了教學效果。雖然有些院校的實驗室擁有許多先進的大型精密貴重儀器設備，但是很多學生直到畢業都不知道自己的身邊就擁有這么好的資源，更不用說去了解、掌握和使用，造成了資源的巨大浪費。作為課堂理論教學的延伸，生物儀器分析現場實驗教學對應用型人才的培養起到決定性的作用。

隨著國內經濟飛速發展，許多單位經費充分，購買了許多先進的儀器設備，對應用型人才提出了新的要求:掌握最前沿的科學儀器，特別是科學分析儀器的基本原理和使用方法，以及應用科學分析儀器解決相應問題的能力。但是現實情況是生物儀器分析的專門化人才培養與當前經濟社會發展對應用型人才的高要求發生嚴重脫節現象。從這一點上看，充分利用實驗室的資源，堅持實驗室擁有什么儀器就學習什么儀器的原則，改革生物儀器分析現場實驗教學模式，與時懼進，培養適應社會需要的應用型人才勢在必行。

根據實驗室實際擁有的儀器設備，編寫教案

生物儀器分析是一門實用性很強的學科，由于儀器分析技術的發展很快，教材內容難以作到及時更新，所以在實際教學中要不斷引入最新內容，將儀器分析技術的最新發展和應用引入到教學內容中，使學生了解和掌握本領域內科技發展的最前沿。同時生命科學領域的研究者對于當代各類分析儀器的原理、組成、特點等各方面應當具備基本的了解，才能在科學研究中有的放矢地善用這些工具以達到研究的目的。針對這一特點，我們結合本院實際擁有的儀器設備，對生物儀器分析現場實驗教學進行改革。由各實驗室具體負責，首先根據實驗室實際擁有的儀器設備進行分類，安排最熟悉儀器的教師、研究生和儀器管理人員進行備課，編寫備課教案，并對備課的思路、方法做出統一部署。

(1)思路

學院近幾年發展迅速，購置了大量生物儀器設備，因此，針對目前學院學科發展特點及專業發展方向，對學院實際擁有的大型儀器進行分類，合理分配備課、教學任務，編寫重點突出儀器的原理、性能及該儀器所涵蓋的測試功能、操作方法及操作注意事項的備課教案。目的就是把實驗室擁有的資源全部釋放給學生，把生命科學學院實驗室變成生物儀器分析的實踐基地。

(2)方法

把生物儀器分析現場實驗教學的任務分配給兩個綜合實驗室，由實驗室主任及實驗室負責儀器管理的實驗技術人員根據每臺儀器的實際使用情況，具體安排備課及講課人員名單。并共同商討每臺儀器需要講授的內容，按時進行備課，編寫教案。并及時上繳備課教案，由實驗室統一檢查備課效果，以充分確保備課教案的質量和實用性。

學院的每一位教師和研究生都有自己的專業方向和專業特點，使用的儀器及技術分析都有自己的特色和專長。隨著許多先進的設備、精密的儀器不斷出現，尤其是儀器分析理論發展的非常快，要適應教學及科研工作的需要，就要不斷提高自身素質，不斷更新知識。所以他們都利用業余時間查閱國內外文獻，及時掌握學科發展的前沿和動態，在備課過程中增加相關的內容，把儀器發展的最新信息帶給學生。同時研究生是大型儀器設備具體操作使用的主力軍，對儀器的性能及儀器所涵蓋的測試功能、儀器的操作方法及操作過程中容易出現的問題及注意事項，都有全面而切合實際的掌握和經驗，最適合也最應該參與實驗室“生物儀器分析”現場實驗教學的任務。

實驗室技術管理人員根據實驗室儀器的實際使用情況，對實驗室所有的儀器設備進行分類、分配。每一位教師和研究生合作負責一臺或幾臺自己最熟悉、與自己的科研成果聯系最密切，而且經常使用的儀器，對儀器的構造、工作原理、操作方法及結合自己的科研實際對樣品處理、數據分析等進行詳細、準確、系統地備課并編寫備課教案。目前我國的一些大型精密貴重儀器設備仍然依賴進口，儀器的使用說明書及操作界面都是英文版，為了正確地使用儀器，必須把英文翻譯成中文，只有這樣才能正確使用儀器，充分開發利用儀器的所有功能。在備課的過程中，通過安排儀器工程師進行現場儀器培訓講座，并通過研究生的協助來完成翻譯工作。對于操作過程復雜的儀器，請工程師或操作熟練的研究生規范操作并全程錄象，制做成光盤作為教案的一部分。例如測序儀從PumpBlock的清潔與維護、安裝毛細管、灌膠、樣品的準備、測序程序的運行到測序結果的分析，都進行了詳細、規范的操作錄象，對關鍵環節進行了詳細解說，對容易出現的問題進行了重點突出。通過科學分類和合理分配工作任務，在實驗室全體人員的共同努力，把本實驗室所涉及的所有大、中、小各種儀器全部進行了詳細的備課、編寫了備課教案，為《生物儀器分析》現場實驗教學提供了有力的基礎和保障。

改革生物儀器分析現場實驗教學方法

(1)精彩的開篇

生物儀器分析課堂理論教學已對生物分析儀器的構造、工作原理、分析方法等相關內容做了理論上的解說，使學生掌握了相關的理論知識。而作為課堂理論教學的延伸，生物儀器分析現場實驗教學是學生消化理論知識，真正掌握生物儀器使用的關鍵一步。一個好的開始是成功的一半，生命科學儀器的種類及儀器分析方法有很多，在講解各種儀器的分析使用方法之前，必須做一個引導性的介紹。

現場實驗教學重點介紹該類儀器及方法在現實生活、生產中的應用及對生命科學事業發展的貢獻，激發學生的學習興趣。我們的做法是，通過介紹儀器發展的歷史提高學生的興趣。例如，在顯微鏡的實驗教學中，通過介紹本實驗室擁有的從普通的光學顯微鏡、電子顯微鏡、熒光顯微鏡到激光掃描共聚焦顯微鏡等本學院擁有的顯微鏡發展歷史，增強學生的自豪感和學習興趣。另外，進一步介紹本學院教師使用該儀器及分析方法取得的最新科研成果，并把教師科研成果的圖片或結果展示給學生看，使學生感受到科學研究就在身邊，儀器分析無處不在，從而激發他們的學習熱情。

(2)靈活的教學方法

靈活多樣的教學方法，可以提高學生的學習興趣，輕松愉快地接受所學的知識。教學常用的方法是以風趣幽默、言簡意賅的語言引入主題，通過啟發提問、講授與討論、對照比較等多種教學手段使學生迅速掌握儀器的特點，提高教學效率。在講課的過程中可以通過一些有趣的問題來調動學生的學習主動性。除了重點教授基本內容及重點、難點外，還在教學的過程穿插一些小型討論，在討論中發現問題、分析問題、解決問題，活躍氣氛。例如，講到最基本的儀器使用時，以pH計的使用為例，通過現場實物的操作演示，從標準液的配置、測試電極的保護與使用及酸堿度的標定，每一個細節都需要仔細、認真、科學合理。使學生真實感受到嚴謹、規范的操作才是利己利人的最好做法，即保護了儀器又保證了實驗結果;否則，即損害了儀器又可能使整個實驗過程有毀于一旦，浪費大量的人力物力。以此培養學生求真務實、科學嚴謹的作風。

(3)豐富的教學手段

充分利用網絡信息及儀器廠家附贈的模擬軟件，同時不斷跟蹤國內外專業教學軟件開發的最新動態，豐富教學資源內容。例如，在講高壓液相色譜的原理、構造及操作分析時，把儀器廠家附贈的模擬軟件全部展示給學生使學生對儀器的原理、構造、操作方法一目了然，有了豐富的感性認識之后，可以進一步加深對理論知識的理解和鞏固。教材上介紹的儀器不可能有機會全部實際操作，就容易造成理論與實際相脫節的矛盾，而利用豐富的多媒體手段，就可以使儀器的結構功能及操作方法逼真地展現在學生的面前，不但減少了學時數，而且提高了學習效率。

(4)實驗教學任務落實到實驗室

適當調整師資，打破一門課只有一名教師授課的教學模式，而是把實驗教學任務落實到實驗室，組成一個生物儀器分析課程現場實驗教學的教學團隊，讓精通每種儀器的教師、研究生和儀器技術管理人員擔任實驗室儀器的實驗教學任務。生物儀器分析課與其他課程不同，教師不但要有專業理論知識，更要有豐富的儀器分析經驗，只有這樣才能保證理論與實踐的有機結合，收到良好的教學效果。

(5)組織專題或學術講座

聘請相關專家以專題或學術講座的形式介紹實驗室擁有的儀器及生命科學領域相關儀器發展的前沿知識，包括儀器廠家的工程師、學術專家、本院教師等多方面人才。其內容有些是涉及本學院擁有的儀器或生命科學領域相關儀器的最新發展和研究動態，有些是利用儀器分析原理取得的科研成果。由于講座結合學生實際，能做到通俗易懂，又保證有一定學術價值，使廣大學生開闊了眼界，及時了解生命科學發展的最前沿，又掌握了大型精密儀器的基本原理和性能，為學生后續的就業和考研提供了有利的支持，收到了較好的教學效果。

改革生物儀器分析現場實驗教學的措施

知識與能力相交融、動手與動腦相協調是生物儀器分析課堂理論教學和現場實驗教學兩個相輔相成的方面。理論教學使學生熟悉每種儀器分析方法和基本理論，可以培養學生的思維和創新能力，而生物儀器分析現場實驗教學則是在學生掌握儀器分析基本原理和基本方法的基礎上，使學生逐步學會運用儀器分析理論和實驗技術解決與本專業學科相關實際問題的方法和技能。

(1)原則

改革生物儀器分析現場實驗教學措施的基本原則，就是充分利用本學院擁有的大型精密儀器，堅持有什么儀器就學什么儀器的原則，采用因材施教和分層次教學模式。

(2)加強實驗的預習及基本操作技能訓練

有預習才有準備，學生要做好實驗必須要課下進行預習，提前對實驗所涉及的儀器及專業知識進行預習，了解和掌握各類儀器的使用。這是儀器分析實驗必不可少的重要環節，對提高儀器分析實驗課的教學質量具有重要作用。對于基礎簡單的儀器操作，教師要根據具體情況，對關鍵環節及容易出現問題地方進行重點介紹，并親自操作演示。例如移液器的使用、凝膠的制備、比色皿的對比使用等，使學生對生物技術的基本技能熟練而準確地掌握。

(3)注重分析儀器的現場觀摩及實際應用考察

對于大型精密的貴重儀器設備，為了培養學生的實驗技能及分析問題、解決問題的能力等綜合素質，理論課教師在授課前可以提前帶學生進行分析儀器的現場觀摩及實際應用考察，增加學生的感性認識。這個過程也讓學生對學院擁有的先進儀器設備產生自豪感，增強學生在理論授課時的理解力。

(4)實驗設計

根據學生學習的一般規律和學生個體的實際情況，把儀器分析實驗分為三個階段，即:基礎實驗階段、綜合設計實驗和參與課題的科研實驗階段。根據因材施教和分層次教學的原則，組織學生進行實驗教學。

①基礎實驗階段

本階段涉及生物儀器分析的基礎、經典實驗，是配合各專業理論課教學的以演示性、驗證性為主的實驗，是面向全體學生的基礎性實驗教學，它包括生物樣品的預制備及各種普通常用生物儀器的使用。通過這些驗證性的實驗，學生能掌握儀器分析的基本原理、操作技能和儀器的使用范圍。本階段的實驗是在教師的指導下由學生獨立完成。通過采用人工配置的簡單試樣分析對象，保證人人動手親自操作，使學生有充分的時間使用儀器進行操作，重在培養學生的動手能力和觀察能力;通過基礎實驗階段使學生熟悉一般實驗操作技能以及實驗數據的采集、處理、分析和綜合能力。

②綜合設計實驗階段

配合學生的畢業論文設計及日后的考研和就業，經指導教師同意并指導，使學生在掌握基本實驗技能的基礎上，充分利用實驗室現有的儀器設備，完成自選的綜合設計型實驗。本階段是面向學習能力較強，專業知識扎實，同時又有參與實驗設計、了解實驗室大型儀器設備要求的同學。本階段綜合了現代科技發展的新知識、新技術和新方法的實驗，是以學生為主體的實踐教學方法，重在培養學生綜合運用所學知識和技能解決實際問題的能力和創新意識，如作物遺傳育種、基因工程等。教師可根據實驗室的設備條件，引導學生設計出與生活關系密切相關的綜合性實驗方案，例如水稻的轉基因遺傳轉化等。學生根據自己的興趣愛好自由組合，以個人或小組為單位任選一題進行實驗方案的設計，包括采樣、預處理、測定和數據處理等各個環節的實驗方案。由指導教師集中審閱、指導實驗方案。然后小組內分工協作，各負其責，自行準備實驗材料，熟悉所用儀器的工作原理及操作方法，進行試樣預處理和上機測試，分析數據并撰寫實驗報告。該階段并不要求學生獨立完成，而是讓學生在綜合性的設計實驗中，熟悉科學研究的過程和方法，消除科學研究的神秘面紗，拉近與科學研究的距離，進一步熟悉實驗室擁有的儀器設備的性能，讓學生體會到參與科學研究的樂趣。

③參與課題的科研實驗階段

本階段的實驗是針對基礎好，學有余力，對儀器分析課程具有濃厚興趣，同時又對科研工作有強烈要求的學生設立的。學生通過與專業課教師的交流，了解教師的研究方向和研究課題，根據自己的興趣愛好主動地參加教師的科研課題、課外科技活動項目和畢業設計。根據雙向選擇的原則自由組合，指導教師要對學生提出要求并針對實際情況進行輔導，同時結合開放實驗室的管理制度，要求并督促學生參加實驗室的儀器培訓班，取得上崗合格證后，方可進入教師的科研團隊。參與科研的學生需要閱讀有關課題的相關國內外文獻至少2篇以上，寫出科研計劃和開題報告，由教師進行審核并確定其可行性。在實驗的過程中，教師與學生進行及時的交流與溝通，通過PPT的形式向教師做出匯報，使教師及時了解學生的實驗進展及存在的問題，有針對性地進行輔導和改進。實驗實施過程中，開放實驗室提供必要的實驗場地、儀器設備，學生根據自己的情況自主安排時間，預約進入開放實驗室進行實驗。

這一過程可以作為畢業論文的前期工作，激發學生的積極性。綜合設計實驗階段和參與課題的科研實驗階段，充分體現了因材施教和分層次教學的改革模式。同時教師在科研過程中所表現出來的科學、嚴謹工作態度和作風對學生也起到潛移默化的作用。在此過程中，學生的創造思維能力，從事科學研究的基本素質和技能會得到不斷提高。

實驗室開放

儀器分析課程的課時很難滿足學生的科研需要。僅僅通過前面幾個環節的實驗，學院擁有的大量精密貴重儀器這一豐富的資源也不能得到充分的利用。所以，為了充分利用自身的資源，培養學生的實際能力，為今后的考研和就業提供有利的支持，學院為學生設立了全天侯開放實驗室，學生可以隨時預約自己的實驗時間，合理安排實驗和科研時間，充分利用了本學院擁有的豐富的儀器設備資源。開放實驗室對實驗室的管理人員和實驗技術人員提出了更高的要求。我們要求實驗技術人員積極參與科研、儀器培訓現場實驗教學中，不斷提高自身素質，使生物儀器分析現場實驗教學效果有了明顯提高，實驗室的各項管理工作也因此上了一個新的臺階。

結語

我們根據生命科學學院具體的教學、實踐條件和實際擁有的儀器設備情況，對生物儀器分析現場實驗教學進行了改革。我們遵循學習的一般規律，以人為本，從學生的實際需要出發，也從本學院自身的條件出發，堅持有什么則學什么、用什么，充分利用自身擁有的資源，努力調動學生的學習積極性和主動性;堅持因材施教和分層次教學的模式，深化了學生對儀器分析理論知識的理解和掌握;通過訓練學生的實驗操作技能，提高了學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，培養了他們的科研創新能力和嚴謹的科學態度。由于具備了良好的理論與實踐素質，近幾年本學院學生的考研和就業情況都有了明顯改善，實踐證明我們的改革取得了可喜的收獲。