學分制下生物技術系列課程建設與教學改革

郭春雷　陳廣艷　成妮妮

摘要：以提高生物技術系列課程的課堂教學效果和培養學生實踐創新能力為目的，從生物技術系列課程建設和課程教學改革2個方面，分別闡述了學分制下臨沂大學生物技術系列課程的建設方案及教學方法改革實踐過程。通過近幾年的教學實踐顯示，教學效果良好，并符合新世紀高等教育培養高素質現代生物技術人才的需要。

關鍵詞：生物技術；課程建設；教學改革；學分制

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）12-0116-02

學分制既是一種教學管理制度，也是建立在學生學習自由基礎上的一種教育理念。學分制有完全學分制和學年學分制之分。目前，我國普通高等院校多數實行的并非完全意義上的學分制，而是學年學分制。隨著我國高校不斷推進的教育體制改革，許多高等院校的教學管理模式由以往學年制向學分制轉變。與學年制相比，學分制下學生可根據自己的專業興趣自主選擇所修課程，因而較學年制有較大進步。為此，臨沂大學自2008年開始全面實施學分制改革，推進課程的小型化建設，并制訂相應的本科培養方案。

一、生物技術系列課程組成及課程開設簡介

生物技術系列課程是臨沂大學生命科學學院在生物技術專業開設的專業方向課程，其系列課程主要包括《基因工程》、《發酵工程》、《細胞工程》、《酶工程與蛋白質工程》及《生物技術大實驗》等。通過系列課程的學習，使學生掌握基因工程的基本原理和實驗方法，掌握生物技術各項技術和成果在發酵菌種選育改良、細胞培養、酶制劑研發、蛋白質改造等領域的應用；熟悉現代生物技術在農作物改良、新品種培育、疾病診斷和治療、新藥研發等領域的重大作用。通過綜合性的生物技術大實驗的設置，培養學生的自主學習、自主設計和創新能力及實驗操作技能，拓寬學生的知識面及專業技能，為以后的專業實踐學習及畢業后走向生命科學相關專業的工作崗位打下基礎。2004年，《生物技術導論》作為一門綜合性課程首先面向生物科學和生物技術兩個專業開設。后來隨著學科的發展、師資力量的壯大以及實驗室建設的日益完善，2006年，生物技術專業的《生物技術導論》擴展為《基因工程》、《細胞工程》、《發酵工程》和《酶工程與蛋白質工程》四門課程，并開設相應的實驗，充分體現生物技術及其下游應用特性。而生物科學專業繼續以《生物技術導論》的綜合形式開課，作為本專業的方向選修課。

二、學分制下生物技術導論系列課程的教學改革

1.教學內容改革實踐。①教學大綱的制定及授課學期的安排。由于生物技術系列課程具有涉及學科多、實用性較強、與實踐結合緊密的特點，其基本理論和應用研究一直是非常活躍的領域。學分制下，教學大綱的制定應結合專業特色，將課程小型化、精致化。因此在課程內容選擇上，我們精益求精，在制定教學大綱前，生物技術系列課程教學團隊共同討論，集體擬定教學大綱，充分結合專業的特點和定位，結合培養方案，既能體現學科特色，達到培養目標，又避免內容重復。生物技術專業的《基因工程》、《細胞工程》、《發酵工程》和《酶工程與蛋白質工程》的理論教學大綱和實驗教學大綱分別制定，為了突出實驗技能訓練，各門課程理論教學和實驗教學實行1∶1的學時設置，各32個學時（共3學分）。生物科學專業制定《生物技術導論》教學大綱，實行模塊化教學，實驗方面開設綜合性的“生物技術大實驗”，根據教學內容，理論學時為48學時，實驗學時32學時。在學期安排上，生物技術專業在第四學期開設必修課《基因工程》及其實驗，第五學期開設《細胞工程》、《發酵工程》和《酶工程與蛋白質工程》等系列選修課程，學生可以根據自己的興趣和學分情況進行選課。對于生物科學專業，在第五學期開設《生物技術導論》和《生物技術大實驗》，既能與前面學科銜接，又能為后面的考研、就業提供理論知識和實驗技能訓練。②教材建設。教材建設必須以服務人才培養為目標，以提高教材質量為核心。學分制的實施和教學計劃的調整，教材建設需走在前列。本課程在選擇教材時優先使用近5年內出版的“面向21世紀課程教材”和“國家‘十一五規劃教材”。以這些教材為基礎，設計教學內容，編制教學講義，實現立體化授課，同時指定幾本相關教材作為參考書，并利用專業網站進行課外學習資源。

2.教學方式的改革實踐。①采用多元的課堂教學形式，提高課堂教學效果。教學方法的選擇和組合，要同教學內容、學生的特點及教師自身運用教學的能力聯系在一起。傳統的課堂教學形式主要是以教師單向授課為主，學生多為被動聽課。為啟發和調動學生的學習積極性，應根據生物技術系列課程的特點，選擇不同的教學方法。對于理論性強、內容抽象的知識采用講解—教授式，如《基因工程》中基因工程操作的基本過程、目的基因的克隆和篩選等內容，通過教師的精心編排，盡量使抽象問題具體化、繁雜內容簡明化、同類問題規律化，便于學生理解和接受。而在講基因治療時，采用問題—探究式的教學方法，教師在課堂教學中穿插啟發性問題，運用引趣、設疑、類比、聯想等方法能刺激引發學生的學習興趣與思考，也加強了師生之間的互動。例如，在講基因治療的作用時，先舉一個乙肝病毒的例子，提示例子關鍵性，提出怎么辦，讓學生在教師的啟發誘導下，主動積極獨立地思考，使學生分析問題和解決問題的能力得到較快提高。翻轉課堂是學生學習自主性和師生角色轉換的重要體現。在教學過程中，讓學生自由組合成學習小組，結合本組成員的興趣，自主選擇一個主題，調查研究，查閱文獻，在課堂教學期間走上講臺為大家講課，以此進一步培養學生的自主學習能力及表達溝通能力，增加師生之間的理解互信。對于一些較容易理解的內容，采用自學—輔導式教學方法，對于學生認知前提較好的內容，先由學生自己看教材，總結筆記，針對普遍問題和教學大綱要求講解，然后歸納總結，使學生閱讀教材的能力、邏輯思維能力、歸納總結能力等方面受到實際鍛煉，掌握自學方法，讓學生自主學習。②充分利用現代化教學手段。生物技術系列課程內容具有信息量大、抽象、應用性強的特點，如果使用傳統教學手段，學生很難深刻理解這些內容。而使用媒體、影像資料等現代化教學手段，可以在有限時間內提供給學生最大的知識信息量。如基因工程中限制性內切酶、載體、重組DNA構建、PCR的原理等內容，比較抽象，學生理解比較困難，在講授的基礎上配以動畫演示，把這些要素的應用展示給大家，生動直觀形象地加深學生的理解程度。③改革實驗教學，強化學生動手能力。如科學安排實驗內容，根據學生反饋信息，調整實驗指導方法、改革試驗考查方式，促進教學質量的提高，著重考核學生分析解決問題的能力。在實驗安排上主要分為3個層次：基礎型實驗、設計與綜合型實驗和研究型實驗。通過基本實驗技能訓練，掌握基因工程最基本的實驗技術及操作方法；掌握常規儀器設備原理及應用，培養數據處理和表達實驗結果的能力。通過綜合實驗培養學生多實驗方法手段綜合、多途徑信息獲取，以及科學分析推理的綜合實驗能力和獨立操作、解決實際問題的能力。通過設計實驗，使學生能在教師指導下正確的進行實驗設計，按自定實驗方案操作、觀察，獲得實驗數據，正確分析結論及解決實際問題。研究型實驗是將最新研究成果引入到實驗教學中。引入科研、教改成果，使實驗內容與科研應用項目密切聯系，充分體現基礎與前沿、經典與現代相結合。如綜合型實驗“大腸桿菌感受態細胞的制備、轉化與篩選”中，將以前單一分散的三個實驗，按照其內在聯系組合為綜合性實驗，不但使學生學到了感受態細胞制備方法、LB培養基的制備、質粒DNA的轉化與篩選等3種基本實驗技術，更重要的是使學生在掌握基本技術的同時，培養學生對基本技術和方法綜合運用的能力。發酵工程實驗中帶領學生親自操作發酵罐生產酸奶、米酒等產品，既掌握了發酵罐的結構，還體驗了生產產品的樂趣。細胞工程實驗中讓學生自己取材，進行植物組織培養，觀察植物是如何從一個愈傷發展成為一個完整的植株，體會植物細胞全能性的概念。

三、教學改革所取得的成效

在學分制指導下，通過對生物技術系列課程的教學改革，提高了學生選課的自主性，大大激發了學生對生物技術相關課程的學習興趣。在酸奶發酵和米酒發酵實驗中，學生體會到生物技術并不是深不可測，在蛋白質改造和基因工程藥物設計中，在顯微注射和動物克隆原理和技術的學習中，學生認識到現代生物技術的博大精深。在實驗課中，學生根據自己掌握的專業知識積極設計自己組內的實驗方案，并順利完成一種植物的組織培養、完成酸奶制作和米酒釀制，實驗結束后，學生們在實驗報告的結尾都寫出了自己的實驗心得，體會收獲的快樂。在教學互動環節，鼓勵學生走上講臺，講授自己所撰寫的課程論文，通過此環節的鍛煉，學生的總結及自我表達能力得到了提高。在教學過程中我們還注重學生科研能力的訓練，先后申請了如“創新實驗設計探究鹽脅迫下納離子對小麥種子萌發和幼苗離子毒害效應”、“低糖保健型石榴汁酸奶加工工藝的研究”、“玉米等主要農作物的抗逆性研究”等多個國家級和校級大學生創新基金，實驗“葉用芥菜和白菜型油菜之間體細胞雜交體的RAPD鑒定”參加第十二屆“挑戰杯”山東省大學生課外學術科技作品競賽并獲得三等獎。目前生物技術導論申報校級特色課程，正在建設中。近幾年的教學實踐顯示，教學改革效果良好，并符合新世紀高等教育培養高素質現代生物技術人才的需要。

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