培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才構(gòu)建生物工程實驗教學(xué)體系初探

賈士芳 段煒 趙曉霞 楊艷 孫紅艷

摘要：本文簡要介紹了生物工程實驗教學(xué)的現(xiàn)狀及存在問題，從教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核模式及實驗條件五方面闡述了以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的實驗教學(xué)體系的構(gòu)建思路，從而提高學(xué)生動手、創(chuàng)新能力，更好的培養(yǎng)應(yīng)用型生物工程專業(yè)人才。

關(guān)鍵詞：生物工程；實驗教學(xué)體系；應(yīng)用型人才

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）48-0263-02

生物工程專業(yè)作為一個多學(xué)科交叉的理論與實踐并重的新興學(xué)科，實驗教學(xué)在其整個教學(xué)過程中占有十分重要的地位。在生物工程實驗課程培養(yǎng)方案的實施過程中，實施素質(zhì)教育，深化教學(xué)改革，突出實踐技能，已成為當(dāng)今生物工程人才培養(yǎng)的發(fā)展趨勢。作為以培養(yǎng)高層次應(yīng)用型人才為主的地方高等院校，積極探索應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下實驗教學(xué)的改革方式，對生物工程專業(yè)人才培養(yǎng)具有十分重要的意義。

一、目前我國生物工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系中存在問題

目前我國大部分高等院校生物工程本科教學(xué)都是以“課程內(nèi)理論教學(xué)+課程內(nèi)實驗教學(xué)”的模式進行，實驗教學(xué)作為理論教學(xué)的輔助教學(xué)過程，附屬在各門理論課程中，教學(xué)方法比較單一。課程實驗存在不同程度的重復(fù)現(xiàn)象，知識點相對分散、孤立，不能串聯(lián)在一起，整個實驗環(huán)節(jié)缺乏連貫性、完整性和系統(tǒng)性。鑒于實驗條件的限制，目前專業(yè)實驗的開設(shè)在類型上以驗證性實驗居多，綜合性或創(chuàng)新研究性實驗開設(shè)較少，學(xué)生獨立思考、合理規(guī)劃及統(tǒng)籌安排等工程能力無法得到有效鍛煉，極大扼制了學(xué)生創(chuàng)新能力的提升。綜合性實驗教材缺乏，實驗教學(xué)的考核評價不夠科學(xué)合理，以及實驗設(shè)備不足或不配套，設(shè)備陳舊和老化，實驗教學(xué)資源不足，等等問題均導(dǎo)致目前生物工程專業(yè)實驗教學(xué)體系難以滿足教學(xué)需求，不利于學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，無法有效的培養(yǎng)出符合社會需求的應(yīng)用型人才。

二、實驗教學(xué)體系優(yōu)化

（一）優(yōu)化實驗結(jié)構(gòu)，構(gòu)建實驗教學(xué)新體系

生物工程專業(yè)實驗教學(xué)按照“通識基礎(chǔ)實驗、專業(yè)基礎(chǔ)實驗、專業(yè)綜合實驗”3個層次進行優(yōu)化，構(gòu)建出課堂理論教學(xué)與實驗教學(xué)各自獨立的教學(xué)體系。

1.通識基礎(chǔ)實驗教學(xué)體系構(gòu)建：這一層面的教學(xué)主要是讓學(xué)生熟悉實驗室管理的相關(guān)規(guī)范及要求，加深其對通識類四大化學(xué)基本知識的理解，通過基本化學(xué)單元的實驗培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范的實驗操作技能。

2.專業(yè)基礎(chǔ)實驗教學(xué)體系構(gòu)建：根據(jù)生物工程本科教學(xué)的要求，將原本分割過細(xì)、內(nèi)容重復(fù)的專業(yè)實驗課有機的整合，以微生物學(xué)、生物化學(xué)、基因工程、分子生物學(xué)、生物工藝學(xué)、生物工業(yè)分析、化工原理等課程為核心內(nèi)容。通過專業(yè)基礎(chǔ)實驗周等教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生對生物工程上中下游各環(huán)節(jié)實驗過程具備基本認(rèn)識，深化學(xué)生運用理論知識進行實驗操作的專業(yè)技能培養(yǎng)。

3.專業(yè)綜合實驗教學(xué)體系構(gòu)建。第三層次以選修性開放式實驗為主。這一層次的教學(xué)著力培養(yǎng)學(xué)生分工合作、統(tǒng)籌規(guī)劃、報告撰寫、融會貫通及匯報答辯的能力，多層次、全方位、系統(tǒng)地對學(xué)生進行實驗理論、實驗方法和實驗技能的培養(yǎng)，為學(xué)生進一步深造或進入社會打下堅實基礎(chǔ)。

（二）優(yōu)化整合實驗教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)時代需求的應(yīng)用型人才

1.系統(tǒng)整合優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容：以專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)為主線，以工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)為導(dǎo)向，嘗試將目前普遍的驗證性實驗轉(zhuǎn)化為以生物工程及其產(chǎn)業(yè)化的科學(xué)理論、工藝原理、技術(shù)過程和工程設(shè)計的基本理論和基本技能為脈絡(luò)，縮減驗證行實驗內(nèi)容，精心安排綜合性、設(shè)計性實驗，注重引入本學(xué)科最新研究方法手段，增加綜合性、設(shè)計性實驗內(nèi)容比例，優(yōu)化實驗內(nèi)容，避免實驗內(nèi)容重復(fù)，降低實驗器材浪費，提高實驗效率，力求在實驗中提高學(xué)生的實驗組織、分析和解決問題的能力。

2.增設(shè)系統(tǒng)性強的綜合性實驗：以某一確定的生物產(chǎn)品為紐帶，將生物工程的上、中、下游技術(shù)有機融合進行全方位設(shè)計性實驗，如抗生素藥物的生物發(fā)酵這一實驗項目，學(xué)生全程參與從菌種篩選、基因改良、種子活化、培養(yǎng)到發(fā)酵生產(chǎn)，再到后處理、發(fā)酵過程中間產(chǎn)物及產(chǎn)品分離純化與檢測的工業(yè)化生產(chǎn)所涉及的全過程。微生物學(xué)、生物化學(xué)、基因工程、發(fā)酵工程、生物工藝原理、生化反應(yīng)工程、生物工程設(shè)備、生物分離工程、生物工程分析等課程的知識點均在這一個綜合實驗中有所體現(xiàn)，避免了以前簡單的驗證性試驗的模式。這樣的設(shè)計性實驗可使學(xué)生對抽象的專業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程形成較為具體的認(rèn)識，培養(yǎng)對學(xué)生的全局觀念和工程意識，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

3.緊跟學(xué)科發(fā)展前沿，科研引領(lǐng)實驗內(nèi)容創(chuàng)新：在學(xué)生入學(xué)后，在自愿和雙向選擇的原則下，對部分學(xué)生實行導(dǎo)師制培養(yǎng)，鼓勵學(xué)生利用業(yè)余時間進入導(dǎo)師實驗室協(xié)助開展科研工作，熟悉和掌握學(xué)科前沿的新的理論知識和操作技術(shù)，有利于持續(xù)開展研究、發(fā)展興趣。另外還要通過加分、評優(yōu)等多項獎勵制度鼓勵學(xué)生參與大學(xué)生科研創(chuàng)新計劃和相關(guān)專業(yè)實驗（設(shè)計）競賽等活動，提升自身科研素養(yǎng)。

（三）明確學(xué)生主體地位，不斷完善實驗教學(xué)條件

1.堅持以學(xué)生為主體的原則：在實驗教學(xué)過程中注重學(xué)生主觀能動性的培養(yǎng)。低年級學(xué)生在教學(xué)過程中主要以輔助、引導(dǎo)、鍛煉為原則，對于高年學(xué)生則鼓勵其在實驗準(zhǔn)備、實驗室管理、實驗藥品需求、實驗儀器維護使用、實驗操作、實驗結(jié)果分析等環(huán)節(jié)承擔(dān)部分工作，通過文獻查閱、網(wǎng)絡(luò)討論交流、虛擬仿真演示、小組討論、團隊分工、匯報反饋等過程，開展以學(xué)生為主體的實驗教學(xué)過程。通過團隊的實驗設(shè)計、實驗準(zhǔn)備、實驗進行、結(jié)果獲取、討論反饋等具體的實驗環(huán)節(jié)不斷培養(yǎng)學(xué)生自我學(xué)習(xí)、統(tǒng)籌安排及團隊合作的能力。

2.開放式實驗教學(xué)：在實驗室管理方面，創(chuàng)造條件，盡可能的使實驗室在時間、儀器、場所等全面開放，學(xué)生課余時間可以隨時到實驗室做實驗；在完成必選實驗項目后，學(xué)生可根據(jù)自己的實際情況選做選修性實驗；對于大型貴重儀器的使用，可以通過學(xué)生導(dǎo)師簽字、學(xué)生個人申請、實驗員培訓(xùn)等環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生掌握大型貴重儀器設(shè)備的使用技能，學(xué)生也可參與教師科研工作開展相關(guān)實驗學(xué)習(xí)，進行業(yè)余科研。

3.采用先進的現(xiàn)代化教學(xué)方法：由于生物實驗所涉及到的儀器、藥品等價格較高，生物實驗的技能性要求較高等特點，在正式實驗開始前，采用多媒體示范，利用幻燈片、flash、短片等方式，將實驗原理、使用儀器設(shè)備、藥品配置、操作步驟、注意事項等進行討論講解，使學(xué)生對實驗具有感性認(rèn)識。采用自編實驗教材和教學(xué)網(wǎng)站，使學(xué)生在現(xiàn)有的實驗條件下，先觀看虛擬演示，后進行實體實驗，再觀看多媒體視頻反復(fù)印證，這樣虛實結(jié)合的實驗教學(xué)過程，有利于強化學(xué)生實驗操作的規(guī)范性，加深學(xué)生對實驗整體過程的理解。

（四）改革實驗考核方式，建立科學(xué)的多元化全程考核評價體系

公平合理的評價體系能夠增加學(xué)生的主動性，客觀、全面、準(zhǔn)確的考核評價體系不僅能促進學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，還可以對教學(xué)效果進行評價，為教學(xué)過程分析提供有價值的信息，為教學(xué)研究和教學(xué)改革提供有力的依據(jù)。

教師要注重學(xué)生日常實驗表現(xiàn)記錄，以確保對學(xué)生考核評價結(jié)果的客觀性、全面性和準(zhǔn)確性。首先做到加強課前預(yù)習(xí)考核；其次，加強實驗過程的考察記載，考核學(xué)生在實驗中填寫實驗數(shù)據(jù)記錄單、結(jié)果準(zhǔn)確度、結(jié)果討論與分析等情況。在課程結(jié)束后對學(xué)生自主實驗提交的論文進行考核，鼓勵學(xué)生從失敗的結(jié)果和數(shù)據(jù)中找出問題，分析問題，并鼓勵學(xué)生對出現(xiàn)的問題的解決途徑進行有益的探索。

綜上所述，實驗教學(xué)是生物工程專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生獨立動手能力、良好的科學(xué)素養(yǎng)及分析解決問題能力的有效手段。許多高校對目前生物工程本科實驗教學(xué)中存在的諸多問題已經(jīng)有了一定程度的認(rèn)識，也在積極努力的進行相關(guān)教學(xué)改革。但生物工程專業(yè)實驗課程的改革路程還很長，我們還要不斷的積極探索和實踐，不斷的深入開展實驗教學(xué)體系的改革。高效優(yōu)質(zhì)的培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力和科技創(chuàng)新能力，必將對服務(wù)地方經(jīng)濟建設(shè)和國家人才培養(yǎng)做出有益的貢獻。

參考文獻：

[1]李小蕊，韓曉磊，姜波，陳維霞.淺議如何提高生物工程專業(yè)學(xué)生的實驗動手能力[J].陜西教育（高教版），2011，（3）：56

[2]邵文堯，陳成泉，王海濤，曹志凱.生物工程專業(yè)實驗教學(xué)改革與實踐[J].化工高等教育，2010，（1）：34-36.