地方應用型本科院校生物技術綜合性大實驗體系建設

張家洋

摘要：為了本科生物技術應用型創新人才的培養，本文從合理設置實驗教學內容、改革實驗教學形式、完善實驗考核方式和改革實驗教學方法、建立實驗創新平臺及實驗室開放運行體系等方面探討了構建生物技術綜合性大實驗的教學。合理開設生物技術綜合性大實驗有利于提高本科生的實驗技能和創新科研能力。

關鍵詞：生物技術；綜合性大實驗；實驗教學

中圖分類號：Q945-4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）34-0269-02

傳統教學模式下實驗是分散在理論課程中的，實驗項目的設置一般是驗證性實驗，側重于對學生認知能力的培養，而忽略了對學生創新意識和創新技能的提升，因此，改變傳統的課程設置方式，對實驗課程獨立設課，加強實踐、實驗教學改革，培養創新型高能人才勢在必行。生物技術是一門多學科互相交融和滲透的綜合性學科，具有涉及領域廣、涵蓋面寬、基礎性強等特點[1]。而且實驗教學是生物技術專業的重要實踐教學環節；是培養學生動手操作、觀察、分析實驗等綜合能力的重要途徑；是拓寬學生知識面的重要手段；是開展創新教育的重要保障[2]。

一、生物技術綜合性大實驗建設的必要性

應用型本科教育肩負著培養應用型人才的使命，隨著高校實驗教學改革步伐的加快，實驗已經在向綜合性、能力型、創新型等方向發展[3]。生物技術創新人才的培養，尤其要有針對性地對實驗教學進行改革。首先，以往單獨設置生物技術各門實驗課程存在較大弊端，不能兼顧各課程之間的聯系，難以形成系統的知識鏈條，從而無法使實驗技能得到系統的訓練。其次，由于各門實驗課程彼此之間沒有建立聯系，因此，在實驗項目的選擇設置及技術手段的運用上容易出現雷同的現象。鑒于以上原因，優化整合生物技術實驗課程，構建綜合性大實驗尤為必要。綜合性大實驗不僅可以夯實相關課程的專業知識，而且還可以培養學生的創新意識、大學科理念、大項目思維。

二、生物技術綜合性大實驗的教學體系的架構

1.合理設置實驗教學內容。生物技術實驗教學改革總的指導思想是把生物學科相關課程中分散的單項實驗整合在一起，形成內容上連貫、操作上前后銜接的生物技術綜合大實驗。生物技術綜合大實驗的開設，是將學生作為主體，讓學生查閱相關文獻，自主設計實驗內容，安排實驗進度，連貫實施整個實驗，最終根據實驗結果進行分析，撰寫報告。不僅可以激發學生動手動腦的積極性和創造性，而且對學生也具有一定挑戰，挑戰性來源于對整個實驗過程的掌控。對教師而言也是一種嚴峻的考驗，教師要用極強的業務能力幫助學生制定科學合理的實驗方案，解決在實驗實施過程中出現的各種問題，這些遠比傳統的實驗教學具有挑戰性。

設置生物技術綜合大實驗，要精選實驗項目，優化實驗模塊，使實驗內容整體上具有系統性、聯系性和創新性。可以在基因工程實驗、發酵工程實驗以及生物化學實驗的基礎上進行重組，形成綜合性超大實驗模塊，該模塊包含上游、中游、下游三個部分，可以整合成一個更大、更具有綜合性的實驗教學平臺。例如，通過生物技術上游模塊，PCR的擴增、表達載體的構建、感受態細胞的轉化等一系列實驗措施，得到目的菌；生物技術中游模塊，對該菌種的發酵條件進行合理優化，發酵大量菌體；生物技術下游模塊，對中游得到的菌體進行蛋白的分離、純化、鑒定等。由此，學生通過系統的實驗操作技能訓練，可以學習到與生物技術相關的實踐理論，更好地掌握基礎實驗方法及原理。

2.注重實驗教學方法的改革。構建生物技術綜合性大實驗，要摒棄以往陳舊的教學方式，可采用探究式教學。在教學過程中，充分發揮學生的主體地位，學生可以以研究小組的形式對實驗項目開展研究。確定實驗小組后，以實驗小組為單位，選擇某一實驗課題，自行查閱資料，探討實驗方案和實驗方法，由老師審核實驗方案，確定是否可行，是否需要調整，最后按制定的方案進行實施。這種實驗教學模式類似科學研究的方式，既可以提高學生對實驗教學的重視，又可以鍛煉學生動手動腦能力，激發其求知探索精神以及培養科學的思維方法。在實驗的實施過程中，需要小組各成員密切配合，切實發揮主觀能動性，相互協作，解決遇到的各種問題。同時，生物技術綜合大實驗還需要網絡平臺資源的輔助，建立實驗教學網站，學生可以利用網絡資源平臺進行實驗理論的學習、實驗操作的模擬等。充分利用網絡資源，可以切實提高實驗教學效果。

3.實驗教學形式和教學時間安排的改變。實驗教學改革最關鍵的是轉變理念。傳統教學模式下教學形式比較刻板和陳舊，教師是課堂的主導，制定實驗項目和實驗內容，而且大多以驗證性實驗為主。學生在課堂上只需按照教師確定的實驗步驟按部就班的完成就可以了，往往做過就做過了，沒有什么深刻的印象，要不然就是只知其然，不知其所以然。當代大學生具有較強的主觀性的時代特點，這種傳統的教學形式在很大程度上束縛了學生的自主性和創新性，與時代格格不入。因此，構建生物技術綜合大實驗，教學形式的改革毋容置疑。新的教學形式下，教師不再是實驗的主導者，而真正變成了實驗的指導者，學生才是實驗的主體。學生從資料的查閱、方案的制定、試劑的配制、材料的培養、實驗的操作，到結果的分析，整個實驗周期，都要以小組為單位，獨立完成。這樣才能充分激發學生的創新意識，鍛煉學生的綜合實踐能力。另外，綜合性大實驗的時間比較靈活，因此要求實驗室全天開放，這樣不僅可以很順利地完成一個實驗周期，而且對于有失誤的實驗環節可以進行及時修正。

綜合性大實驗內容多，學時長，在有限分散的學時內不利于完成實驗任務，安排集中的時間進行實驗，不僅利于學生集中精力專注進行實驗，同時也利于各實驗模塊之間的連續性和連貫性。比如，可以在大四第一學期的下半學期集中進行，分別用3～4周時間連續進行上游、中游、下游三個模塊的實驗。這樣安排，學生既鍛煉了實驗操作能力和思維的連貫性，又把科學研究融入到了實驗課堂中，為即將在生物技術領域讀研或就業的同學提供了很好的實踐機會。

4.完善實驗考核方式，提高教學效果。完善的實驗考核方式是通過衡量學生綜合素質來評判實驗教學質量和實驗教學效果的有效手段。以前的考核制度往往采用平時成績和實驗考試成績各占一定比例的方式，兩者相加進行評定，其中，平時成績主要由考勤、實驗態度、實驗結果、實驗報告等部分組成；實驗考試成績是最后對學生進行測定某一實驗項目的成績。這種考核方式過于陳舊和片面，對于生物技術綜合大實驗來講，我們不僅考察學生對每個模塊各實驗環節的掌握程度，而且也注重學生對模塊間相互聯系的把握，所以考核方式也要兼顧以上兩個方面。首先，對各模塊進行獨立考核，然后，要求學生綜合三個模塊，提交開題報告、實驗方案、實驗計劃、預期實驗結果，最后進行答辯，結合兩方面的情況給出最終的評判結果。上述考核方式改變了以往死板的狀態，能夠客觀公正地對學生實驗的整體情況進行考核。

三、建立實驗創新平臺與實驗室開放運行體制

為了有效開展生物技術綜合大實驗，不僅要對相關實驗課程進行整合，也要對實驗室資源進行優化和重組。通過實驗室的調整、設備的添置，建立具有綜合性功能的生物技術綜合實驗室，真正為學生搭建起一個科研創新平臺。通過這個平臺，學生學到的厚重的生物技術理論知識可以得到夯實，也可以進一步把這些理論知識轉化成扎實的實踐技能。在這個平臺上不僅要確保學生可以順利地完成實驗課題研究任務，還可以和其他實驗平臺有效銜接，發揮其更大的作用。

在生物技術綜合大實驗實施的過程中，有部分實驗需要長時間連續進行，如果按照常規上課的時間進行實驗，就過于刻板，不利于實驗的進行，因此需要建立合理的實驗式開放運行體制，讓學生根據能夠根據自己的時間自主安排實驗，自行管理實驗進程，適時像老師匯報實驗情況。這樣不僅利于激勵學生學習的主動性，更有利于培養學生的創新能力和綜合素質。

四、教學成效

生物技術綜合大實驗在我們新鄉學院生命科學技術學院已經實施3年，實踐證明，學生通過生物技術綜合大實驗把學到的理論知識通過實踐得到了夯實，而且學習到的實踐操作技能是系統的、完整的、連貫的，通過一個完整實驗周期的鍛煉，真正開闊了眼界，拓展了視野，大大提升了對實驗的科學探索的意識，提高了動手動腦及分析解決問題的能力。實驗以小組為單位進行實施，加強了同學之間的相互協作，也加強了學生與學生之間、學生與教師之間的交流，使原本枯燥的實驗教學課堂氣氛變得更加活躍。學生通過查閱資料、制定實驗方案、實施實驗、整理數據、分析結果、撰寫報告，使綜合實驗技能得到了全面提高。這種新的實驗教學體系受到了廣大師生的一致好評，實驗教學效果有了明顯提高。

五、小結

對于生物技術專業學生而言，非常明確該專業學科實踐性強的特點，因而都相當重視實驗教學。實驗教學是培養學生實踐創新能力、拓寬學生知識范圍、激發學生學習興趣和主動性的最佳途徑。通過對實驗課程和實驗室資源的優化組合，建立起以基因工程為核心，生物技術上游、中游、下游三大模塊組成的生物技術綜合大實驗。不同模塊間互相滲透，逐步深入，最終成為連貫的整體，讓學生能夠通過這樣的綜合性實驗創新平臺，使實踐和科研能力得到盡可能大的鍛煉和提升。然而實驗教學改革不是一蹴而就的，只有不斷的探索和積累才能使生物技術綜合大實驗的教學更加完善。

參考文獻：

[1]孫翰昌，朱建勇，楊帆.應用型本科院校生物技術專業建設的思考[J].重慶文理學院學報（自然科學版），2010，29（1）：99-102.

[2]馬細蘭，周立斌，黃雁.生物技術大實驗教學模式改革[J].長春教育學院學報，2014，30（12）：81-89.

[3]楊瑞先，王祖華，萬珊.應用型本科院校生物技術專業教學改革的研究與探索[J].山東化工，2015，44（5）：127-131.