实践导向型教学在研究生课程改革中的探索——以“生物分析测试技术与仪器”课程为例

赵鸿雁，严秋香，胡茂志

（扬州大学 a.测试中心；b.江苏高校动物重要疫病与人兽共患病防控协同创新中心，江苏 扬州 225009）

引言

2021年5月13日，在教育部召开的新闻通气会上，教育部高校学生司司长王辉表示，“要发挥高等教育人才蓄水池作用，适度扩大研究生、专升本招录规模，把升学扩招同调整学科专业结构统筹推进，着力培养更多应用型、复合型人才”［1］。我国研究生教育肩负着为科教兴国和农业现代化战略培养高素质、实践型、创造型人才的重任。21世纪是生命科学的世纪，生物技术研究已被我国列入高技术发展规划的重点领域。现代生物技术的发展要借助分析测试技术与科学仪器，分析测试技术与科学仪器的发展是生物技术发展的“天花板”，培养具有高水平分析技术和独立操作生物学仪器的人才，将为我国生命科学的发展提供有力的支持。

一、“生物分析测试技术与仪器”课程体系存在的问题

（一）教学内容更新慢

相较于其他必修科目，我国高校“生物分析测试技术与仪器”课程开设较晚，且普遍受重视程度不高，目前全国还没有统一的“生物分析测试技术与仪器”课程的教材。扬州大学于2010年前后开设了“生物分析测试技术与仪器”课程，根据扬州大学测试中心已购买的仪器将此课程细化，由各个仪器负责人授课。所用教材由各位授课教师独立编纂，授课内容主要包括仪器的相关背景（如仪器的发展史、应用学科的基础知识及学科的发展概况等）、仪器的工作原理、仪器在各领域中的应用、仪器使用界面简介和仪器的上机操作等。近年来，其他基础学科的不断革新既促进了生物技术的蓬勃发展，又推动了交叉边缘学科的不断兴起。例如：化学与生物学交叉形成了生物化学，涉及生物材料、内分泌学等；物理与生物学交叉形成了物理生物学，包括生物力学、生物光谱成像等；计算机与生物学交叉形成了生物计量学，涉及生物信息学等，这加速了分析仪器更新换代和新型仪器的诞生。由于经费的限制，本校测试中心仪器的更新速度赶不上仪器更新的速度，从而导致“生物分析测试技术与仪器”课程教材更新慢，没有做到与时俱进，与国际接轨。

（二）实践环节比重小

大多数高校在设置课程时采用先理论再实践的顺序，这种教学模式的优点是先让学生储备必要的理论知识，再将知识应用到实践中，但是在实施过程中，往往会出现学生在单纯学习理论知识时感觉枯燥乏味，没有学习兴趣，而且理论课与实践课间隔的时间较长，学生容易忘记理论知识，也不清楚理论知识能解决现实中的哪些问题，无法将理论转化为实践，导致理论和实践脱节。另外，本校仪器室空间有限，每间最多容纳20人，而选修“生物分析测试技术与仪器”课程的学生人数较多，通常有150人左右。在上机实践时，授课教师要将学生进行分组，通常一台仪器对应七八个学生，学生直接操作仪器的时间非常有限。此外，在上机前，大多数生物样品是需要进行提前处理的，而且生物类样品通常处理时间较长，在课堂中让学生从头到尾体验一次完整的实验较困难。以“高内涵细胞成像分析仪检测细胞凋亡”为例，细胞接种在成像专用培养板上，待增殖至每孔60%左右处理，使用凋亡试剂盒处理细胞，之后放入高内涵成像舱内采集图像，待采集结束后设计分析方法，并利用高内涵内置的分析软件进行分析统计，最终输入结果并进行结果分析，该实验时间跨度最快也要1天左右，而且全程经费投入近千元。所以以目前的条件，研究生只能利用仪器自带的标准板（供应商已经做好细胞荧光染色并进行固定）粗略地体验采集和数据分析统计部分。近年来，受新冠肺炎疫情的影响，理论课可以在线上进行，而实践课必须在线下进行，线下的授课时间要根据当地的新冠肺炎疫情情况进行实时调整，这就进一步削弱了实践课的效果。

（三）课程考核单一化

传统的考核方式多为卷面考试，考核形式单一。这种考核方式只能让学生纸上谈兵，无法体现学生的综合能力，而且忽视了对学生动手能力的考查。因此，多元化的考核方式能够有效评价学生的学习效果，激发学生的学习热情，鼓励学生将理论知识应用于科研工作中。本校“生物分析测试技术与仪器”课程的考核方式是开放式卷面考试，让学生挑选一个自己感兴趣或将来需要使用的仪器，根据自己的研究课题结合某台仪器的应用，设计出一套实验流程，最后以卷面的方式展示出来，最终由授课教师根据卷面的工整度、实验设计的逻辑性、实际操作的可行性等评判打分。这种开放式的考核方式较传统的问答式考核方式更灵活，更加个性化，但是仍然无法体现学生的实际动手能力。

（四）课程特色不突出

扬州大学在“生物分析测试技术与仪器”课程设置探索初期，未突出该课程学科交叉和实践性强的特点，而是和其他课程设置雷同，偏重课程的理论学习，忽视了实践课的重要性。课程教学采取传统的方式，在其实验课环节，因为场地和教学经费的限制，只让学生观看教师操作，学生实际动手的机会很少。“生物分析测试技术与仪器”课程和其他基础学科课程性质不同，该课程具有较强的实践性，课程设置的最终目的是让学生在教师的指导下利用仪器特征设计毕业论文、建立实验方法，并能够独立操作仪器，获得官方认证的仪器操作证。为了达到课程目标，扬州大学在“生物分析测试技术与仪器”课程教学过程中势必要将重心转移到实践上，理论知识更贴近实践内容，让学生有更多的机会接触仪器，直观地了解仪器的构造、原理及应用范围。此外，扬州大学“生物分析测试技术与仪器”课程的开课时间安排在研一的第一个学期，此时的学生刚刚接触科研工作，并不了解自己的研究方向，对测试中心的仪器了解甚少，更别说自己独立设计毕业课题了，在面对零基础的学生时，即使增加了课程实践的比重，教学效果依旧甚微。到了研二，多数学生已进入实验室学习了一年左右，对导师的研究方向有了深入的了解，自己的课题也初步成形。此时，他们亟须仪器操作技能、分析测试技术和数据分析处理能力。“生物分析测试技术与仪器”课程应针对不同的受众，调整教学内容和难度，在不同的学习阶段设置初级和中高级研究生课程，这样才能保证教学效果，突出课程的实践性。

（五）学生的学习动力不足

在传统的“理论课程—实验课程—闭卷考核”教学模式下，课程教学目标不明确、教学内容与实际应用脱轨、教学方式单调等，导致研究生的学习动力不足，学习效果不佳。课程教学理念应当定位于实践导向性的体验式教学，将理论学习和实践体验融合在一起，提高学生的动手能力，有利于学生将来就业。课程内容设置应该与时俱进，展现科技前沿的发展动态，结合本校的生物类研究方向，进行项目导向型教学。课程教学模式应当构建“教—学—研”互动模式，充分调动学生的积极性，让学生真正掌握科研的门道，体会科研的乐趣。目前，教师的教学内容范围广，但在授课时与学生的互动较少，不能确切地掌握学生对本课程的真正需求［2］。因此，授课教师应“对症下药”，有针对性地指导学生将理论知识融合到实际科研工作中。

二、实践导向下课程建设的优化方案

（一）优化教师梯队，更新教学内容

高校教师的教学水平不仅决定了高校的教学质量，还对我国高等教育的整体水平有着深远的影响［3］。因此，必须采取相应的措施提升教师的教学水平。扬州大学在教师的岗前培训过程中，邀请名师向青年教师深入浅出地阐述高等教育方法，剖析高等教育的意义，点明高等教育的目的。此外，扬州大学为了激励教师的教学热情，提高教师的教学水平，开展了各种教学活动。例如：微课教学比赛、教学技能讲座、最受欢迎教师评比等。为了提高课程教学团队理论和实践相结合的能力，扬州大学测试中心积极与企业合作，邀请仪器供应商、仪器软件应用工程师、仪器硬件工程师等一线工程技术人员来校开展讲座，并选派教学团队成员参加相关仪器培训和应用交流会议。教师只有通过不断学习、吸收科技发展的前沿知识，并与自身的研究成果相结合，才能在设置课程内容时推陈出新，紧跟行业发展步伐，顺应生物学的发展趋势，保证教学内容的先进性和实践性，切实提高研究生的创新和实践能力。

（二）构建综合型教学模式，设计项目型教学方案

我们要充分发挥扬州大学新型信息技术的优势，大力开展“生物分析测试技术与仪器”虚拟仿真课程。扬州大学已建有虚拟仿真实验教学中心，面向全校师生开放。相较于传统的实验课，虚拟仿真实验教学模式大大节约了成本，增加了受众数量，有效提高了学生的动手能力。此外，开设视频公开课、国家级精品资源共享课，以及教师个人的相关课程公众号等，这些都是提高教学效果的有效手段［4］。

传统的教学方案往往知识点分散、导向性不强，学生不知道如何将所学知识应用到科研工作中。为了提高研究生的科研水平，扬州大学面向研究生设置了校级科研项目，研究生可以根据自己的研究方向，结合国内外科技热点和前沿设计研究方案，申请校级科研项目，学校也会根据创新性、可行性及社会效应等对学生申请的项目进行评估，项目通过审核后下拨经费。授课教师会根据大部分学生的项目设计方案，着重仪器在项目中的应用，引导学生理论与实践相结合。

（三）设置进阶式教学课程，满足学生在不同学习阶段的需求

扬州大学在多年“生物分析测试技术与仪器”课程教学实践中发现，不同学习阶段的研究生对本课程的需求的侧重点不同。研一的学生需要系统地了解各种分析测试技术和仪器的原理及应用范围，以便选择合适的测试技术服务自己未来的研究课题。此时，他们的专业知识储备不足，科研方向不明确，过多的仪器操作训练只会让他们更加迷茫，失去学习动力，所以扬州大学针对研一的学生设置了“生物分析测试技术与仪器”初级课程，教学偏重基础知识，授课教师对各个仪器原理、构造及应用进行精讲，让学生对生物类分析测试技术与仪器有初步的了解。实验课也是以演示为主，让学生对各个仪器的上机操作有一个直观的印象。研二的学生对本专业有了深入的了解，毕业课题设计也初步成形，针对这一群体，扬州大学设置了进阶课程，提高了实践比重。暑期开课前会对选课学生进行调查问卷，让学生选择自己感兴趣或在实际科研工作中需要利用的仪器进行深入学习，让学生深入学习样品前处理、仪器的上机操作及后期数据统计分析方法等。经过两年的进阶式教学实践后，各课题组对该课程的教学效果做出了积极的响应。

（四）多维度考核，提高学生的积极性

改革传统的卷面考试方式，开展多种考核形式，建立良好的课程评价体系。课程教学效果评价应正确反映学生对课程理论知识的掌握情况、实践能力和综合素质，所以课程评价应结合考试成绩和平时表现这两个方面。卷面考试内容要更加开放，贴合实际教学内容，理论联系实际。目前，本课程的卷面考试主要采取开放性问答模式，让学生选择一台自己感兴趣或在将来需要使用的仪器，结合自己的研究方向设计一套实验方案或实验方法。这种考核方式虽然可以检测学生的应用能力，激发学生的学习热情，激励学生对自己的研究方向进行探索，但仍需增加上机考核的形式，鼓励学生进行实践操作，理论与实践相结合，为将来开展科研工作打下坚实的基础。

（五）建立仪器实训平台，颁发权威培训证书

扬州大学测试中心是国家计量认证所、司法鉴定所认证了的拥有颁发权威资格证书的机构。研究生毕业就业时，企业更倾向于实践动手能力强的求职者，研究生的研究项目及实验内容更偏重实践操作和实际应用，且能独立操作仪器的学生更受企业的青睐。所以，应由专业的教师集中对学生进行实践操作的培训，包括样品前处理、软件使用及硬件的维护等。培训结束后，由任课教师评估学生的上机操作水平，通过考核后颁发权威培训证书，这样既能激发学生的学习动力，又能为其将来就业提供有力保障。

结语

为了推动我国生命科学的发展，培养具有高水平的分析技术和实践操作能力的生物学人才迫在眉睫。我们以“生物分析测试技术与仪器”课程改革为突破口，以实践为导向，构建综合型教学模式，设计项目型教学方案，采取进阶式课程设置，开展多维度考核方式，建立仪器实训平台，颁发权威培训证书，将实践融入课程教学的方方面面，渗透到教师教学理念中，为社会培养出一批高素质的分析技术人才，彰显本校科研生产效益一条龙的应用型教育特色。