生物技術(shù)專業(yè)優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革探索

陸菁菁

（浙江萬(wàn)里學(xué)院生物與環(huán)境學(xué)院，生物技術(shù)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，浙江寧波315100）

0 引 言

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是提高高等教育質(zhì)量的一個(gè)重要切入點(diǎn)［1-4］。生物技術(shù)專業(yè)具有“實(shí)驗(yàn)性、創(chuàng)新性、應(yīng)用性”強(qiáng)的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在創(chuàng)新人才培養(yǎng)中具有重要的作用。長(zhǎng)期以來(lái)，高校生物技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺乏系統(tǒng)性、層次性，簡(jiǎn)單驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)居多，綜合性、技能性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)不夠，與行業(yè)結(jié)合緊密度不夠，實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式與考核方法單一，學(xué)生主動(dòng)實(shí)踐觀念與主體性不強(qiáng)，創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足等問(wèn)題，受到了各高校高度關(guān)注，并開(kāi)展了大量改革探索，提供了許多卓有成效的解決方案［5-13］。針對(duì)這些問(wèn)題，我校生物技術(shù)專業(yè)確立了“主動(dòng)服務(wù)行業(yè)需求”的觀念，堅(jiān)持以學(xué)生為本，注重實(shí)踐育人、合作育人，以提高實(shí)踐能力為重點(diǎn)，整合優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，探索“全程參與、自主設(shè)計(jì)、合作研討、開(kāi)放實(shí)施”的探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和創(chuàng)新“多元化、過(guò)程性”的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法，培養(yǎng)學(xué)生服務(wù)社會(huì)的責(zé)任感、勇于探索的創(chuàng)新精神、善于解決問(wèn)題的實(shí)踐能力，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展［14-16］。構(gòu)建的“能力核心、行業(yè)導(dǎo)向、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”生物技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐，已取得了良好的建設(shè)成效和育人成果。

1 “以行業(yè)為導(dǎo)向、以技能為主線”遞進(jìn)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

1.1 “一體化、三層次、五平臺(tái)”實(shí)驗(yàn)課程體系

以行業(yè)需求為導(dǎo)向，設(shè)計(jì)“基礎(chǔ)—專業(yè)—行業(yè)”三層次、梯度式的實(shí)驗(yàn)課程體系，構(gòu)建了包括基礎(chǔ)生物實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（包括基礎(chǔ)化學(xué)、動(dòng)植物、微生物、細(xì)胞生物學(xué)等實(shí)驗(yàn)技術(shù)）、分析檢測(cè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（包括分析檢測(cè)技術(shù)、儀器分析）、生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（包括基礎(chǔ)生化實(shí)驗(yàn)技術(shù)、生物大分子分離技術(shù)等）、生物技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（包括免疫制劑制備技術(shù)及基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵與酶工程等實(shí)驗(yàn)技術(shù)）、行業(yè)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（包括生物制藥綜合、食品檢測(cè)綜合、海洋生物等實(shí)驗(yàn)技術(shù)及生物商貿(mào)綜合實(shí)習(xí)）5 大實(shí)驗(yàn)課程平臺(tái)、14 門(mén)獨(dú)立設(shè)置的實(shí)驗(yàn)課程構(gòu)成的“一體化、三層次、五平臺(tái)”實(shí)驗(yàn)課程體系，強(qiáng)化了實(shí)踐能力、行業(yè)能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。

1.2 模塊化、技能遞進(jìn)式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置

圖1 生化實(shí)驗(yàn)技術(shù)課程遞進(jìn)式設(shè)計(jì)框架圖

根據(jù)“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能為專業(yè)實(shí)驗(yàn)技能服務(wù)，專業(yè)實(shí)驗(yàn)技能與行業(yè)技能訓(xùn)練結(jié)合”的原則［15-16］，設(shè)計(jì)了“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能—綜合實(shí)驗(yàn)技能—專業(yè)研發(fā)訓(xùn)練—行業(yè)創(chuàng)新研究”的技能遞進(jìn)式、模塊化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，讓學(xué)生參加產(chǎn)品研發(fā)、科研創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化技能的綜合性、設(shè)計(jì)性及應(yīng)用性訓(xùn)練，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，如生化實(shí)驗(yàn)技術(shù)的課程設(shè)計(jì)如圖1 所示。將生化實(shí)驗(yàn)技術(shù)課程設(shè)計(jì)為“基礎(chǔ)技能→綜合技能→行業(yè)應(yīng)用技能→學(xué)科應(yīng)用技能”4 個(gè)模塊，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系體現(xiàn)學(xué)科先進(jìn)性與行業(yè)應(yīng)用性，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涵蓋蛋白質(zhì)、糖、脂、核酸、酶等諸多領(lǐng)域，涉及膜分離技術(shù)、電泳技術(shù)、分光光度法、層析技術(shù)、大型精密儀器現(xiàn)代分析檢測(cè)法等常用的成分分離鑒定、定性與定量分析手段。每一個(gè)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練項(xiàng)目都有各自的實(shí)驗(yàn)技能重點(diǎn)、知識(shí)技術(shù)重點(diǎn)和操作訓(xùn)練重點(diǎn)，通過(guò)對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選擇和設(shè)計(jì)、不同教學(xué)模式的運(yùn)用、不同的實(shí)驗(yàn)考評(píng)方法來(lái)達(dá)到各項(xiàng)目訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)技能的目標(biāo)。

1.3 強(qiáng)化綜合性、應(yīng)用性、研發(fā)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容

以學(xué)生實(shí)驗(yàn)綜合能力培養(yǎng)為核心，對(duì)主干核心實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，重點(diǎn)將多個(gè)單一的實(shí)驗(yàn)技術(shù)有機(jī)融合為一個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使生物技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程中綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)比例達(dá)75%以上，如基因工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)是把原基因工程的十大核心基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技術(shù)（DNA 的提取、質(zhì)粒的提取、PCR、酶切、連接、轉(zhuǎn)化、重組子篩選鑒定、目的蛋白的誘導(dǎo)、電泳分析檢測(cè)、基因產(chǎn)物的分離純化），融入枯草芽孢桿菌堿性磷酸酶基因的克隆與表達(dá)、泥蚶谷氨酰胺合成酶基因的克隆和表達(dá)分析、弧菌外膜蛋白基因的克隆及蛋白的表達(dá)等自選開(kāi)放型綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)綜合實(shí)踐能力。

主動(dòng)設(shè)計(jì)與行業(yè)應(yīng)用相關(guān)的科技創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的探究精神、科研思維及實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力。如免疫制劑制備開(kāi)設(shè)有免疫預(yù)防、診斷、治療三大類免疫制劑制備的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，包括雞白痢滅活苗、雞新城疫免疫血清及雞白痢診斷制劑等的制備，實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)品化，培養(yǎng)學(xué)生的產(chǎn)品質(zhì)量意識(shí)與行業(yè)能力，增強(qiáng)學(xué)生的成就感，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性。

另外，教學(xué)計(jì)劃規(guī)定學(xué)生必修5 個(gè)專業(yè)素質(zhì)拓展學(xué)分，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與教師科研或者學(xué)生自己設(shè)計(jì)的研發(fā)創(chuàng)新項(xiàng)目。每年有600 多人次參加教師的科研，近5 年有45 項(xiàng)學(xué)生研究課題得到浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目和國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目資助。

2 研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的核心內(nèi)容就是“全程參與、自主設(shè)計(jì)、合作研討、開(kāi)放實(shí)施”。研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，堅(jiān)持以學(xué)生能力培養(yǎng)為根本，踐行“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的理念。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)主要采用“全程參與”的實(shí)驗(yàn)方法，綜合實(shí)驗(yàn)、應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)則圍繞“自主設(shè)計(jì)”的方式開(kāi)展，結(jié)合實(shí)驗(yàn)合作研討和開(kāi)放實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑瑥?qiáng)化學(xué)生自主探索，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

2.1 全程參與、自主設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)以“全程參與”為主，在實(shí)驗(yàn)中，教師對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和關(guān)鍵點(diǎn)提出要求，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案和部分操作進(jìn)行指導(dǎo)，而學(xué)生則作為實(shí)驗(yàn)主體積極參與實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)分析總結(jié)等過(guò)程［15-16］，以此來(lái)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)基本功、嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致的實(shí)驗(yàn)作風(fēng)和學(xué)生的責(zé)任感、實(shí)驗(yàn)綜合操作能力。通過(guò)學(xué)生全程參與，使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)有更全面的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)綜合能力。綜合、應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)則圍繞“自主設(shè)計(jì)”的方式開(kāi)展，教師提出實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)和選題，學(xué)生通過(guò)查閱資料，撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)方案，完成實(shí)驗(yàn)過(guò)程，撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)總結(jié)或?qū)嶒?yàn)小論文。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，學(xué)生查閱資料、數(shù)據(jù)分析、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、論文撰寫(xiě)等基本技能都得到了加強(qiáng)和提升。

2.2 合作研討，交流提高

綜合、應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)合作研討實(shí)驗(yàn)一般流程如下：①首先教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)站上發(fā)布實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和要求；②自由組合實(shí)驗(yàn)小組，一般3 ～5 名同學(xué)1 個(gè)小組；③ 教師集中講解實(shí)驗(yàn)理論、要求及關(guān)鍵點(diǎn)；④ 小組查閱資料初步制定實(shí)驗(yàn)方案；⑤教師對(duì)方案進(jìn)行審核、完善；⑥方案確定后，學(xué)生網(wǎng)上預(yù)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間，并按預(yù)約時(shí)間進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室自主實(shí)驗(yàn)；⑦實(shí)驗(yàn)完成后，大班集中匯報(bào)各小組的研究方案、研究結(jié)果、遇到的問(wèn)題和解決方法等，接受質(zhì)疑；教師進(jìn)行必要的講解和答疑。⑧ 小組撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)論文。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生查閱資料、寫(xiě)作能力、表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)合作和質(zhì)疑精神。

2.3 開(kāi)放實(shí)驗(yàn)，線上線下雙線管理

利用課程Moodle教學(xué)平臺(tái)輔助、實(shí)施線上線下雙線管理、開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師發(fā)布實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和要求、學(xué)生遞交實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告或設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)時(shí)間預(yù)約、實(shí)驗(yàn)論文遞交等都在實(shí)驗(yàn)課程網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)實(shí)施和交流研討等環(huán)節(jié)則在線下開(kāi)展。雙軌管理制提高了工作效率，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)文檔即時(shí)保存，也便于查閱、核對(duì)。

所有實(shí)驗(yàn)室全天開(kāi)放，學(xué)生通過(guò)預(yù)約，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，保證了實(shí)驗(yàn)連續(xù)性，緩解了實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)設(shè)備緊張的條件限制，拓展了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)空，生物技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室年開(kāi)放達(dá)2 500 人時(shí)數(shù)。以生化實(shí)驗(yàn)技術(shù)為例，課程組織形式和實(shí)施流程如圖2 所示。

圖2 課程組織形式和實(shí)施流程圖

3 評(píng)價(jià)體系

以能力評(píng)價(jià)為導(dǎo)向，在實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)中更多加入了學(xué)生的參與度、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與研究能力、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析能力等，在評(píng)價(jià)方式上采用平時(shí)表現(xiàn)、操作考核、理論考試、合作研討、實(shí)驗(yàn)結(jié)果等多種形式相結(jié)合，同時(shí)對(duì)有創(chuàng)新表現(xiàn)的學(xué)生給予額外加分或直接獲得優(yōu)秀，鼓勵(lì)學(xué)生大膽創(chuàng)新，促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)綜合能力提升。評(píng)價(jià)體系的主要內(nèi)容如表1 所示。

4 教學(xué)改革成效

（1）學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)與實(shí)踐技能提高。幾年來(lái)的實(shí)踐表明，生物技術(shù)專業(yè)優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)經(jīng)改革后，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)合作精神、實(shí)驗(yàn)綜合技能、科學(xué)研究能力、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力得到顯著提高，獲得了用人單位普遍認(rèn)可，有多家單位給學(xué)校寫(xiě)來(lái)了表?yè)P(yáng)信。考研學(xué)生在復(fù)試中，較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新能力受到浙江大學(xué)、廈門(mén)大學(xué)等老師的充分肯定。

表1 不同類型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目學(xué)生綜合能力評(píng)價(jià)體系%

近年來(lái)，畢業(yè)生一次性就業(yè)率都高于95%，創(chuàng)業(yè)率達(dá)到6.2%，學(xué)生獲浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目資助45 項(xiàng)，獲浙江省“挑戰(zhàn)杯”課外科技作品競(jìng)賽特等獎(jiǎng)1 項(xiàng)和二等獎(jiǎng)11 項(xiàng)，學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽獲國(guó)家級(jí)一等獎(jiǎng)4 項(xiàng)、二等獎(jiǎng)8 項(xiàng)、三等獎(jiǎng)5 項(xiàng)；省級(jí)一等獎(jiǎng)6 項(xiàng)、二等獎(jiǎng)13 項(xiàng)、三等獎(jiǎng)35 項(xiàng)，學(xué)生公開(kāi)發(fā)表專業(yè)科研論文85 篇。

（2）教學(xué)建設(shè)與研究成果喜獲豐收。基于“能力核心、行業(yè)導(dǎo)向、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”的生物技術(shù)專業(yè)系列實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件建設(shè)和專業(yè)建設(shè)，建成生物與環(huán)境實(shí)驗(yàn)示范中心網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)1 個(gè)和實(shí)驗(yàn)課程網(wǎng)站8 個(gè)，獲國(guó)家教學(xué)成果二等獎(jiǎng)1 項(xiàng)，省教學(xué)成果一等獎(jiǎng)3 項(xiàng)、二等獎(jiǎng)5 項(xiàng)，國(guó)家級(jí)課程2 門(mén)，省級(jí)課程4門(mén)，完成市級(jí)及以上實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究項(xiàng)目14 項(xiàng)，其中省新世紀(jì)教改項(xiàng)目4 項(xiàng)，正式出版實(shí)驗(yàn)系列教材9 部（其中省重點(diǎn)教材1 部），發(fā)表實(shí)驗(yàn)教研論文26 篇，生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心入選“國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”，浙江省“十三五”省級(jí)重點(diǎn)建設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，生物技術(shù)專業(yè)獲批為“國(guó)家級(jí)特色專業(yè)”“浙江省優(yōu)勢(shì)專業(yè)”“寧波市品牌專業(yè)”，2019 年生物技術(shù)專業(yè)入選“十三五”國(guó)家一流專業(yè)建設(shè)點(diǎn)。

（3）促進(jìn)交流、共謀提高。近年來(lái)，在我校承辦的全國(guó)、全省各級(jí)教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)會(huì)和骨干教師研修班等會(huì)議上對(duì)生物技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的成果進(jìn)行交流發(fā)言，生化實(shí)驗(yàn)技術(shù)、基因工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)等實(shí)驗(yàn)課程作為示范課程進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)觀摩，同時(shí)在各種全國(guó)性的教學(xué)會(huì)議和論壇上應(yīng)邀作主題發(fā)言，累計(jì)達(dá)到40 多場(chǎng)，介紹教改經(jīng)驗(yàn)。先后承辦浙江省第24 屆高校生命科學(xué)院（系）協(xié)作會(huì)、浙江省第11 屆大學(xué)生生命科學(xué)競(jìng)賽決賽等會(huì)議賽事，為全省高校生物技術(shù)等相關(guān)學(xué)科學(xué)生培養(yǎng)、學(xué)科發(fā)展提供參考和學(xué)習(xí)方案。

近5 年來(lái)，接受省內(nèi)外有同類專業(yè)的60 多家高校300 多位教師來(lái)校進(jìn)行教學(xué)觀摩和改革經(jīng)驗(yàn)交流，共謀提高生物技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平。

5 結(jié) 語(yǔ)

實(shí)踐表明，我校在生物技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)上改革探索與實(shí)踐有效提升了學(xué)生知識(shí)、技能和創(chuàng)新能力，有力支撐了高水平應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，也為相關(guān)高校專業(yè)課程提供了參考和借鑒。在目前持續(xù)推進(jìn)一流專業(yè)和“金課”建設(shè)中，將繼續(xù)鞏固現(xiàn)有教改成果，圍繞專業(yè)、學(xué)科、行業(yè)發(fā)展，持續(xù)改進(jìn)，以切實(shí)保障并提高本科教育教學(xué)水平。