高等院校生物技術本科實驗教學改革的研究與實踐

馬靚+曾曉希+薛瓊+鄧靖+張晶晶+李文

摘要：實驗教學是培養生物技術專業學生綜合能力和創新思維能力的重要過程。本文探討了本專業實驗教學中存在的問題，并從建立實驗教學新模式、改進實驗教學方法、樹立學生的科研意識和加強師資隊伍建設等方面論述了實驗教學改革的措施和成果。

關鍵詞：生物技術；實驗教學；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）25-0175-02

生物技術是由多學科高度交叉融合形成的綜合性學科，該專業的本科生除了具備扎實的專業理論知識，更應具備較強的實踐操作和動手能力[1]。高校的實驗教學作為本科教育體系的重要環節，對于學生綜合素質的提高和創新能力的培養具有不可替代的作用。湖南工業大學生物技術專業始建于2009年，經過幾年的探索與實踐，已建立起較為完備的實驗教學平臺，為應用型、創新性人才的培養創造了良好條件。

一、生物技術本科實驗教學的現狀及改革的必要性

為了培養“理論基礎好、動手能力強、創新能力佳”的新型本科人才，本專業一直在努力探索實驗教學的新模式、新方法，但由于成立的時間不長，教學、管理經驗欠缺，仍存在一些不足[2]：（1）實驗項目編排不合理。實驗教學大綱中的基礎性實驗較多，而方向性綜合實驗則很少。基礎性實驗項目對于學生實驗技能的掌握是必不可少的，但其本質都是驗證性實驗，缺乏趣味性和挑戰性，不能激發學生動手實驗的積極主動性，更不能滿足培養生物技術創新型人才的需要。而方向性綜合實驗所需時間長，實驗環節緊密相扣，能極大提高學生獨立分析和解決問題的能力。由于受到實驗總學時數的限制，此類實驗很難排進實驗教學，被列為選做甚至不做。（2）實驗教學設備及耗材經費不足。本科教學專用的設備更新較慢或臺套數不足，導致每組實驗學生人數偏多，嚴重阻礙了學生實驗操作水平的提高。同時，由于受到實驗耗材經費的限制，學生感興趣的前沿性、研究性實驗往往無法開展，嚴重制約了學生科研水平的發展。

二、生物技術本科實驗教學改革的具體措施

1.依托優良的科研平臺資源，建立實驗教學新模式。“綠色化學與生物納米技術應用”湖南省重點實驗室（以下簡稱“省重點實驗室”）成立于2005年，一直致力于生物相關專業碩、博士研究生的培養，也是本專業教師從事科研工作的平臺。我們將省重點實驗室的優良資源與本科實驗教學相結合，開設大量方向性綜合實驗和創新性實驗項目，不僅鞏固了學生的理論知識和實驗操作技能，還極大地提高了學生對實驗課的興趣和積極性，增強了學生獨立思考和自主創新的能力[3]。以往的《基因工程》和《分子生物學》實驗課存在相似或雷同的實驗項目，經過新版培養方案的協調和整合后，在原有課程的基礎上單獨開設了為時三周的《分子生物學與基因工程綜合實訓》，由學生自行查閱資料設計并獨立完成一套方向性綜合實驗方案，包含樣品DNA的提取與檢測、目的基因的克隆、感受態細胞的培養與制備、目的產物的連接與轉化、目的產物的篩選、陽性克隆子的鑒定與擴增、基因圖譜的分析、目前基因的表達與分析等，使得實驗資源得到更好地整合、優化[4]。另外，實驗課教師從應用性人才培養目標入手，結合省重點實驗室的前沿研究方向，按實驗目的、實驗原理、實驗材料、實驗步驟、結果和注意事項、思考題六大部分編寫了獨具特色的實驗指導教材，豐富了實驗內容的趣味性和目的性。如《發酵工程》的實驗課教師結合自身的科研背景，將紅曲霉菌種的分離和篩選、菌種擴大培養、紅曲霉代謝產物的分離與純化、色價測定、相關酶活力測定等實驗內容編入實驗教材，使學生系統地掌握微生物固態發酵的流程、微生物發酵產物的提純工藝及活性測定方法。

2.改進實驗教學方法，建立以學生為中心的實驗教學模式。我們改變了過去完全以“教師主導、學生模仿”的教學方式，只在課前對實驗方案進行統一性講解，把學生凌亂的知識系統化。課堂上，教師根據學生的實驗進展提供針對性的輔導，啟發學生在實驗現象中見微知著，主動分析和解決問題。遇到實驗現象與預期不符時，教師會引導學生分組討論，鼓勵學生將各種想法通過新一輪實驗來印證。在《生物醫學材料方向綜合實驗》等綜合性設計實驗中，教師與學生共同探討制訂實驗方案，由學生獨立完成實驗材料準備、試劑配置、實驗步驟操作、實驗觀察、實驗結果的檢測與分析、實驗報告的撰寫等系列工作。此外，實驗教學中還將多媒體輔助教學的方式與常規教學有機結合，學生通過在課前觀看視頻或PPT課件中教師的實驗操作演示，更直觀地了解實驗內容，既提高了課堂效率，又增強了實驗教學的示范性和趣味性。一些由于條件限制而不能開設的實驗也通過多媒體影像引入了課堂，使學生更生動地接觸到本專業科研領域的新技術和新方法，極大地開拓了學生的視野，豐富了科學思維[5]。

3.樹立本科生的科研意識，盡早接納他們參與科研課題研究。由實驗教師推薦理論基礎好、動手能力強的本科生進入省重點實驗室參與科研課題的研究。先由大四學生根據興趣進入相應課題組進行畢業設計選題研究，通過大四學生的“傳、幫、帶”作用使大三學生也參與到大四學生的課題研究中去。同時，大三學生選擇自己感興趣的綜合性實驗項目，在教師的指導下獨立實施研究計劃，并進行每周一次的工作匯報，制訂出下一步工作方案。在此過程中，鼓勵大二學生加入進來，提前熟悉綜合性實驗項目的完成過程，為后期畢業設計課題的研究奠定了良好的科研基礎。在本科實驗教學平臺尚不完善、實驗室設備更新較慢的基礎上，盡早接納本科生參與科研課題研究，樹立他們的科研意識，消除他們對科研工作的敬畏感和神秘感，為今后從事科學研究奠定了良好的基礎。另外，本科生進入實驗室正確操作或管理儀器，能大大提高儀器的利用率，避免因長期不開機而導致儀器損壞、報廢的現象。

4.努力提高科教水平，打造高水平的師資隊伍。隨著生物技術日新月異地發展和各學科領域之間的交融、滲透，建立一支綜合素質高、科研實力雄厚的高水平教師隊伍是實現本專業科教合一的重要保證[6]。為此，本專業積極加強師資隊伍的建設，提倡和鼓勵教師在職攻讀博士學位或從事博士后研究，同時還為教師創造條件進入美國加州大學、美國阿克隆大學等國際名校做訪問學者。為了提高本專業教師的科研水平，由高職稱、高學歷的學科帶頭人按不同的研究方向分別組建科研團隊，將大型科研項目中的子課題分配給團隊中的每位教師，尤其是新進博士和科研經驗不足的年輕教師，為科研能力較弱的教師提供良好的鍛煉機會，形成了本專業活躍的科研氛圍。目前本專業中95%以上的教師具有博士學位，近5年來承擔國家級、省部級科研項目50余項，發表3大檢索論文100多篇。

參考文獻：

[1]譚樹華，袁志棟，劉文海.生物技術專業實踐教學體系改革與實踐探討[J].當代教育理論與實踐，2013，5（4）：98-100.

[2]關淑艷，姚丹，王秀然，等.生物技術專業實踐教學模式探索[J].教育教學壇，2014，（52）：135-136.

[3]龍石銀，田英，李斌元，等.生物技術專業實踐教學改革的探索[J].教育教壇，2012，（2）：116-117.

[4]韓寒冰，韋明肯，劉杰鳳，等.生物技術應用型人才培養實踐教學體系的構建與實踐[J].廣州化工，2016，44（13）：168-169.

[5]馬純艷，卜寧，李玥瑩.生物技術專業實驗教學的改革實踐[J].沈陽師范大學學報（自然科學版），2014，32（1）：120-124.

[6]郭玉娟，陳學年，付莉，等.生物技術專業科教結合實踐教學模式研究[J].肇慶學院學報，2013，34（5）：56-60.

Research and Practice on Experimental Teaching Reform of Biotechnology Specialty in Universities

MA Liang1，ZENG Xiao-xi1，XUE Qiong2，DENG Jing2，ZHANG Jing-jing2，LI Wen1

（1. College of Life Sciences and Chemistry，Hunan University of Technology，Zhuzhou，Hunan 412007，China；2. School of Packaging and Materials Engineering，Hunan University of Technology，Zhuzhou，Hunan 412007，China）

Abstract：Experimental teaching is an important process to cultivate comprehensive ability and creativity of biotechnology students. This paper discussed the problems in the experimental teaching of biotechnology，and also elaborated measures and achievements of experimental teaching reform in biotechnology from the aspects of updating of experimental teaching mode，improvement of teaching method，establishment of scientific research consciousness of students and construction of teaching staff.

Key words：biotechnology；experimental teaching；teaching reform