以海洋學科發展為導向的生物技術專業實驗教學改革

◇河北科技師范學院 郭艾英 蔡愛軍 秦保平 李紅強

為培養學生的創新能力，依托我校海洋學科發展規劃，對我院生物技術專業的實驗教學進行改革。為突出應用型海洋生物教學特色，從實驗課程的教學內容、授課模式和課程評價方式等方面進行優化，對實驗教學質量提升和應用型技術人才培養起到積極作用。

隨著社會經濟的不斷增長，對能源資源消耗持續增多。海洋資源在沿海國家中的戰略地位日益突出，海洋生物技術也受到各沿海國家高度重視，開發和利用海洋生物資源意義重大。不僅發達國家如美國、日本等先后制定了國家海洋發展計劃，許多發展中國家也將海洋生物技術的研究提到日程上來[1-2]。我國于1996年將海洋生物技術研究正式納入“國家高新技術研究發展計劃”（863計劃）[3]，預示著我國海洋生物技術的發展進入新階段。

我校坐落于渤海灣中心地帶河北省秦皇島市，具有得天獨厚的發展海洋資源優勢。為發展海洋學科，我校于2020年成立了海洋資源與環境學院，生物技術專業作為與海洋生物資源直接相關的一個專業被劃撥過去，這為發展海洋生物技術奠定了基礎條件。但是，在依托學校海洋學科發展的前提下，如何保證生物技術專業基本要求，同時注重海洋生物為背景和材料，突出應用型海洋生物教學特色研究顯得尤為重要。同時，如何培養出具有較強實踐能力與知識開發能力的應用型人才是值得深入思考的重要問題。其中構建實驗教學體系和與之相適應的實踐技能培養至關重要，是創新型應用人才培養的基礎。為此，培養學生科研思維、實驗操作技能、綜合各學科知識應用能力、獨立分析問題和解決問題能力至關重要。因此，不僅要對現有課程實驗和單獨實驗課程的實驗內容進行整合優化，還要增加與海洋資源相關實驗內容，改革傳統課程考核方式，為創新型應用人才培養奠定基礎。

一、課程基本情況

在高等院校教學中，各個專業都有自己具體的培養方案和明確的培養目標，培養目標實現主要通過培養方案中基礎課程、專業課程、專業選修課程及相應的實驗、實踐等教學環節來完成[4]。雖然目前我院生物技術專業培養方案中課程設置能夠直接或間接的為海洋生物開發利用服務，但由于受到專業課程培養方案限制或專業局限性，各教學科目涉及與海洋生物相關的教學內容很少，涉及到相應的實驗內容則更少或沒有。為此，要發展海洋生物技術，培養創新型應用人才，課程建設中必須增加相關與海洋生物資源相關理論授課內容和實驗內容。

二、優化課程內容

生物技術專業的專業課程主要包括：植物學、動物學、微生物學、分子生物學、酶工程及發酵工程、基因工程、細胞工程、生物分離工程、生物制藥工藝等。為培養海洋生物技術人才，在理論和實驗授課中，我們適時地增加了與海洋生物資源相關內容。例如：動物學教學中在講解各類動物知識時適當增加海洋動物介紹的占比，實驗課程內容也增加了海產品的觀察與解剖；微生物學教學中增加介紹海洋微生物獨特的嗜鹽、嗜高壓、嗜低溫和低營養的特點；酶工程及發酵工程課程理論教學中增加海洋微生物分離中取樣方法及篩選技術。生物分離工程教學中增加海洋生物活性物質多糖提取工藝，并在實驗課程中進行實際操作；生物制藥工藝課程中增加以海洋生物為載體，制造生物藥物。理論授課內容和實驗內容的調整豐富了學生海洋生物知識，為培養海洋技術人才奠定了基礎。

生物技術專業的實踐課程包括：動物學教學實習、植物學教學實習、酶工程及發酵工程實驗、生物技術大實驗和生物技術專業實習等。實踐課程能夠拓寬學生學習知識面，將理論知識應用于生產實踐，為培養應用型人才提供保障。例如：動物學教學實習和植物學教學實習時，帶領學生到海邊觀察植物品種和分布情況、海鳥生活習性，并進行簡單海洋生物標本制作；酶工程及發酵工程實驗教學中增加產酶海洋微生物的篩選及酶活力測定，將酶活力特性與從土壤中分離得到菌株進行比較；生物技術大實驗中增加海洋活性物質多糖的分離及純化技術等；生物技術專業實習課程帶領同學們到附近生物技術公司參觀，實地考察，在生產實習中則安排學生到企業實習，將理論知識應用于生產實際中，提高其發現問題、分析問題和解決問題的能力。

三、教學模式的優化

目前高等院校的實驗教學模式多為教師按照講義準備實驗藥品、講解實驗內容，學生按照實驗步驟機械完成；實驗內容多為理論教學的驗證和補充，以鍛煉學生動手能力、驗證已知推理，加強學生理解記憶為主要目標。雖然實驗教學與理論教學相互貫通，但機械填鴨式的教學模式，很難在學生頭腦中形成深刻印象。因此，為培養創新型人才就要在現行教學模式的基礎上進行優化。在實驗準備過程中盡可能讓學生參與進來，例如，配制藥品用量的計算，藥品配制、分裝、滅菌，儀器的簡單組裝等，學生參與前期實驗準備，可以調動學生學習興趣，使學生從整體上把握實驗方向，而不僅僅是機械式完成任務。實驗過程中教師應嚴格課堂紀律，保證每位同學都積極參與。同時，為提高學生自身科研素養，可開設開放式實驗，由教師給定課題大概方向，學生自由結組選定課題、自主設計實驗、獨立完成實驗前準備、實驗過程及實驗總結環節。例如，我院生物技術專業的實踐課程《酶工程及發酵工程實驗》就是采用此種授課模式，不僅鍛煉了學生查閱資料、設計實驗、養成良好實驗習慣，也提高了學生團隊意識、科研素養及其發現問題、分析問題和解決問題的能力，這種授課模式也得到學生一致好評。

四、改革考核方式

傳統實驗課程成績考核大多以學生完成的實驗報告為基礎，這種評價方式太過單一，不能全面考察學生的實驗掌握情況，不利于應用型人才的培養[5]。眾所周知，實驗過程是培養學生發現問題、分析問題和解決問題的好機會，學生只有用心去做、去思考，在參與實驗過程中才能有所收獲。實驗課上學生動手操作情況、發現問題自主分析問題解決問題情況、儀器設備的使用情況一覽無余，老師根據學生的綜合表現能夠直觀判斷學生對實驗內容掌握情況。因此，鑒于實驗課程由學生基本操作、實驗報告撰寫兩部分構成，其成績中應包含學生技能操作部分。由此，綜合實驗課程內容和組織形式，實驗課程總評成績由平時成績、技能操作和實驗報告三部分構成，分別占10%、50%和40%。平時成績主要考察學生課堂表現和出勤情況。這種結合學生參與實驗過程的考核方法，大大提高了學生參與實驗的積極性和主動性，有利于應用型人才培養。

海洋生物技術發展是21世紀科技發展的要點，生物技術專業應用型實驗教學改革順應我校發展海洋學科建設。不僅有利于提高教師教學水平，也有利于提高學生的動手設計能力，培養學生專業綜合素質，團隊合作意識，同時，對實驗教學質量的提升以及創新應用型技術人才的培養起到積極的促進作用。