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“双一流”背景下“实验设备仪器使用”实践课教学改革初探

2024-09-05 47 上传者：管理员

摘要：“双一流”建设实施办法指出，人才培养的过程要以学生为主体，注重加强学生创新思维和实践能力的培养.因此高等院校需要进一步加强本科生实践教学质量，以提高学生实践操作能力、应用创新能力及综合素养.结合甘肃农业大学动物科学专业开设的“实验设备仪器使用”课程，探讨了“双一流”建设背景下加强实验室安全管理和仪器规范操作的必要性及重要意义，剖析了教师在授课过程中存在的突出问题，构建了“三层次、四模块”实践教学体系，细化了课程考核方式，以期培养出满足现代畜牧业发展需求的高素质复合型人才.

关键词：
“双一流”大学建设
创新实践
双一流
实验教学
实验设备仪器使用
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实验教学是高等院校本科教育不可或缺的组成部分，贯彻“以人为本，预防为主”的安全教育理念，是提高学生实践操作能力、应用分析能力、创新思维能力及综合素质的重要载体和途径[1].随着国家“双一流”大学建设的深入推进，各高等院校实验室的建设迎来了前所未有的发展机遇，对本科教学的投入力度不断加大[2];一方面加大实验教学经费投入，尤其是每年投入大量资金更新实验教学仪器设备用于本科实验教学，甚至有些高校将大型的科研仪器应用到本科阶段的实验教学中，以期提高本科生实践应用能力；另一方面更加注重实验仪器设备的教学与培训，以符合当前国家对应用复合型高级人才培养的要求.然而从高校目前的教学实际来看，大型仪器由于技术含量高、专业性强、运行和维护成本高等原因，真正用于本科实验教学的仪器设备还是偏少[3];同时由于近年来实验室安全事故频发，究其原因是一部分实验人员没有遵守实验室安全规章制度，安全意识薄弱，必要的实验设备规范使用知识储备不足[4].因此如何充分发挥实验教学仪器设备在高校本科实验教学中的作用，一直是实验教学工作的一项重点课题.本文结合甘肃农业大学动物科学专业本科生培养模式改革和实验教学体系建设，针对“实验设备仪器使用”课程的开设、授课方式及授课过程中存在的问题及解决方案多方面进行改革初探，以期为动物科学专业本科教学实验改革发挥积极的推动作用.

1、“实验设备仪器使用”课程的开设

甘肃农业大学动物科学技术学院为了提高本科生实验室安全意识，规范学生实验仪器操作，于近年来在本科生教学中开设了一门“实验设备仪器使用”专业实践课，主要进行实验室安全培训，同时要求学生了解并掌握生命科学研究中的一些常规仪器的基本构造、工作原理、使用方法及操作注意事项.此次教学培养方案的改革，不仅符合目前国家建设“双一流”大学背景下对本科生的培养要求，也切实有效推动了实验室安全管理工作.同时，呼吁其他理工类专业开设类似的课程，对于学生科研能力的培养、综合能力的提升、实验室规范化管理很有必要.

2、授课过程中存在的问题

实验仪器设备规范使用隶属于实验室安全管理的一个方面，想要从根本上推进实验室安全管理工作，仅对仪器设备进行操作培训是远远不够的，还需要对“实验设备仪器使用”课程的教学内容进行适当优化，强化实验室安全培训理念，细化完善培训内容，从思想上引起学生的重视.同时由于本课程是专业实践课，考核不涉及笔试，因此学生对该课程的重视程度较低，学习积极性不高，很多时候是处于被动应付的学习状态.除此之外，该课程沿用传统实验课教学模式，即教师讲解、提出实验目的、学生按步骤操作、教师加以点评和总结，最后学生提交实践报告[5].这种传统的教学模式已不适用于本门课程，缺乏实践的趣味性，难以培养学生的创新思维.

3、构建“三层次、四模块”实践教学体系

针对“实验设备仪器使用”实践教学过程中存在的问题，笔者根据教学实际优化教学方案，构建了“三层次、四模块”实践教学体系，按“分层培养、逐步提高”的方式，建立了实验室安全培训、实验设备操作、创新实践教育三个层次，形成了课前查阅、课中汇报、课后总结、试验设计4个模块组成的实践教学体系，如图1所示.

图1 “实验设备仪器使用”“三层次、四模块”实践教学体系

3.1 构建“三层次”

3.1.1 实验室安全培训

安全教育是增强师生安全意识、提升安全知识水平、防止各类事故发生的重要措施.“实验设备仪器使用”课程专门针对动物科学专业本科生进行安全教育培训，介绍实验室安全制度、实验室准入制度、实验室危险化学品的安全管理及实验室危险废弃物规范收集处置，强调实验仪器设备规范操作使用的重要性，牢固树立学生的实验室安全意识，提升实验室安全防护能力.

3.1.2 实验设备操作

以往本科生对实验设备的操作多基于课堂中教师的示范、私下学长学姐的操作传授及同学间的互相交流，缺乏系统性、针对性地学习；外加本科生科研训练计划的实施，使得本科生在实验室做实验成为培养计划中的必选项，因此对实验室一些大型设备或高精度仪器的规范培训也成为必须.

由于实验仪器的更新换代很快，因此教师的授课内容也需要实时更新与调整[1].教师需要给学生提供较新的、适用于当前实验室的仪器操作知识.目前对本课程所涉及的实验仪器进行分类，包含7大类(表1),基本涵盖了实验室的所有科研仪器，也基本满足了目前本科阶段实验教学及科研训练实施的所有需求.因此“实验设备仪器使用”课程有关实验仪器授课内容的及时更新有利于推动本科生实验教学的长足发展，为本科生的科研启蒙提供良好的实施平台.

表1课程讲授的主要实验仪器列表

3.1.3 创新实践教育

知识创新是促进科技创新、培养学生综合性和整体性素质的原动力.以往在制定课程目标时，过度重视对学生认知能力的培养，而忽略了对学生创新能力和整体能力的培养；课程内容注重知识的传输，缺乏对知识的通识性和实践性理解；课程设置缺乏学生个性化的教学内容，导致培养出来的学生目标单一、专业知识面狭窄、动手能力差、创新动力不足.为此，笔者在实验室仪器基本技能训练的基础上，对接创新实践教育，启发学生根据自己的本科科研训练计划或感兴趣的知识点提出科学假设，设计完整的试验方案，指出创新与不足，提交一份试验设计，标注出试验过程中用到的仪器设备.如在讲授“色谱与光谱设备的认识与使用”这一实验项目时，要求学生结合教学中介绍的仪器，选择部分或全部仪器进行组合，设计试验方案，画出清晰明了的试验设计图，提交教师批阅.这一改革打破了原有课程只注重简单技能训练的局限，强化学生对实验仪器应用范围的掌握，促进学生创新思维，加强学生创新实践教育.

3.2 搭建“四模块”

与传统“老师讲，学生听”教学思路不同，“实验设备仪器使用”实践课采用“翻转课堂”,形成以学生为主体，老师辅助的教学模式进行实践教学.“翻转课堂”在理论课讲授过程中运用的比较成熟，然而在实践课中应用的比较少.“实验设备仪器使用”实践课中融入“翻转课堂”的元素，以打破学生沉闷的被动式输入的学习方式，同时也化解这门课程本身的枯燥和抽象性.具体来讲，笔者在课前给学生分组，布置小组任务，引导学生查阅文献、查阅仪器使用手册来系统地自学仪器工作原理、规范使用步骤及应用范围；课中小组汇报，教师纠错补充，同时结合课堂中实际操作掌握操作要领，总结注意事项；课后小组提交一份规范的仪器使用报告.这种方法突出了学生在教学中的主体作用，既符合教学规律，也有利于培养学生的独立思考能力和解决实际问题的能力，调动了学生的学习能动性，提升了学生的社交和团队协作能力.

除此之外，学生在完成所有课程设置后，每人提交一份试验设计，以代替传统的实验报告，既突显了对学生的个性化教育，又培养了学生创新思维.

4、规范考核方式

由于本课程为实践课，最终学生的学习成绩以教师客观评分为主，因此制定完善的考核指标，规范考核方式，注重过程性考核，对于考核结果公平、公正具有重要意义[7].在“实验设备仪器使用”课程的考核过程中，需要对每位同学的课堂表现实行过程性考核，即考虑到实践过程的每一个环节，考虑到每位同学可能出现的情况，制定出合理的组分和配比.具体来讲，过程性考核、仪器使用报告及试验设计成绩分别占比50%、25%、25%;其中过程性考核又包含出勤、小组汇报和实验表现三部分，里面详细列出了学生旷课、请假、迟到、操作失误、卫生清扫等情况的给分细节(表2),授课教师依据每一项酌情给分，确保做到公平公正、有据可查.

表2 “实验设备仪器使用”课程考核评分标准

5、育人成效

“实验设备仪器使用”课程教学改革，不仅活跃了学生课堂气氛，提高学生学习兴趣，同时也提高了教师教学评价结果，取得了良好的成效.除此之外，依托“实验设备仪器使用”课程教学改革，本科生科研素养也得到了很大提升.近三年，本科生以第一作者发表论文数量达40多篇，较之前数量有大幅增加；其中以实验室分子操作为选题的论文数占比较多，且呈现逐年增加的趋势.这从侧面反映了本科生科研能力的提升，符合学校实践教学协同育人的教学理念.

6、结语

在国家加强实验教学建设的背景下，开设有关实验仪器设备使用的课程越来越受到高等院校的重视，也将会成为理工科院校本科生培养的必修课程，该类课程对本科生实践教学能力、实验室安全防范意识及综合素质的培养和提升具有举足轻重的作用.本文以甘肃农业大学动物科学专业本科生“实验设备仪器使用”课程为例，从课程的开设、存在的问题、授课内容、授课方式、考核指标等方面进行了探索和改革，构建了“三层次、四模块”实践教学体系，体现“教”与“学”融合发展，实现“以学生为主体”的现代教学理念，提高了学生的学习兴趣，培养了学生的自主学习能力，取得了良好的教学效果.

参考文献:

[1]冯华杰,孙振范,王崇太.高校实验教学质量提升的思考与路径探讨[J].化学教育(中英文),2022,43(18):71-77.

[2]阳富强,余龙星,李鑫.我国高校实验教学研究发展趋势可视化分析[J].化工高等教育,2022,39(04):2-8.

[3]刘晶,邓斌,周崇松,等.地方本科院校环境生态工程专业大型仪器设备实验教学的探索[J].广州化工,2016,44(18):231-233.

[4]田光燕,李梦瑶,梁金生.“双一流”背景下“实验室安全学”教学改革探究[J].科技资讯,2020,18(20):158-159+162.

[5]贾贞,李三相,狄胜强,等.实验课教学过程的互联网+整合与互动实践:以地方本科生物专业为例[J].乐山师范学院学报,2022,37(04):114-118.

[6]王春秀,韩雪蕾,孙桂荣,等.家畜繁殖学实验课教学改革探讨[J].安徽农业科学,2022,50(12):237-239.

基金资助:甘肃农业大学畜牧学绒毛和乳用羊研究团队项目(GAU-XKTD-2022-21);

文章来源:李明娜,王继卿.“双一流”背景下“实验设备仪器使用”实践课教学改革初探[J].商丘师范学院学报,2024,40(09):99-101.