“五位一體”生物工程實驗教學改革探究

摘"要：生物工程實驗教學是培養學生專業技能的重要途徑，針對生物工程實驗教學現狀以及存在的問題，本文提出了“綜合性實驗+線上線下混合教學+課堂思政+自主式教學+多元化考核評價”的“五位一體”綜合實驗教學改革措施。通過綜合實驗強化實踐能力，通過混合教學拓寬渠道、提升學生的學習效率，結合思政教育培養學生的科學精神與責任感，自主式教學激發創新，多元化考核全面評價學生能力，這為全面提升實驗教學效果，提高學生的實踐能力和創新能力的生物工程實驗教學改革提供了有益的參考與借鑒。

關鍵詞：生物工程；五位一體；實驗教學改革

中圖分類號：G642""文獻標識碼：Ａ

An"Exploration"of"Reforming

the"\"FiveinOne\""Bioengineering"Experimental"Teaching

Zhang"Chunlin

College"of"Life"Sciences，Inner"Mongolia"Agricultural"University"InnerMongoliaHohhot"010018

Abstract：Biological"engineering"experimental"teaching"is"an"important"way"to"cultivate"students'"professional"skills.In"response"to"the"current"situation"and"existing"problems"in"biological"engineering"experimental"teaching，this"paper"proposes"a"fiveinone"comprehensive"experimental"teaching"reform"measure"of"\"comprehensive"experiments"+"online"and"offline"mixed"teaching"+"classroom"ideological"and"political"education"+"selfdirected"teaching"+"diversified"assessment"and"evaluation\".Through"comprehensive"experiments"to"strengthen"practical"ability，mixed"teaching"to"broaden"channels"and"improve"learningnbsp;efficiency，ideological"and"political"education"to"cultivate"scientific"spirit"and"sense"of"responsibility，selfdirected"teaching"to"stimulate"innovation，and"diversified"assessment"to"comprehensively"evaluate"students'"abilities.This"provides"a"useful"reference"and"inspiration"for"the"comprehensive"improvement"of"experimental"teaching"effectiveness"and"the"enhancement"of"students'"practical"and"innovative"abilities"in"biological"engineering"experimental"teaching"reform.

Keywords：biological"engineering；fiveinone；Experimental"teaching"reform

生物工程是生命科學領域在實際應用方面的重要分支，涵蓋了發酵工程、基因工程、細胞工程、酶工程等諸多內容。隨著生物技術的快速發展，生物工程在各行業中的重要性逐漸增強，對相關人才的需求也在持續提升。高校要培養出高質量的生物工程人才，不僅需要學生牢固掌握扎實的理論知識，還對他們在實踐能力和創新意識方面提出了更高的要求。而實驗教學在整個生物工程的教育體系中，無疑是極為重要的環節，它是理論知識與實踐的結合點，更是培養學生實踐能力和動手能力的重要手段［1］。通過實驗教學，學生能夠親身感受到理論知識在實際應用中的具體表現，從而加深對知識的理解和掌握。然而，當下許多高校在實驗教學方面存在著明顯的不足。教學手段落后、教學模式單一、考核方式過于傳統，這些因素都限制了實驗教學的效果。而且大多數實驗仍以驗證性實驗為主，學生往往只是按照教師的指導進行操作，缺乏獨立思考和探索的過程。這種單一的、被動的學習方式，不僅難以有效地激發學生的學習積極性和主動性，還極有可能導致學生在學習過程中與實際應用脫節，不利于學生創新思維及開拓精神的培養，無法切實滿足生產企業對于人才的實際需求［24］。因此，為了解決生物工程實驗教學中存在的問題，全面培養學生能力，必須對生物工程實驗教學進行改革。本文從“綜合性實驗+線上線下混合教學+課堂思政+自主式教學+多元化考核評價”的“五位一體”實驗教學改革出發，旨在探討生物工程實驗教學適應現代科技發展和行業需求的培養模式，提升生物工程專業的教育質量，培養適應社會發展的有用之才。

一、優化教學形式，設置大的綜合性實驗以培養學生綜合能力

在生物工程領域，實驗教學是培養學生實踐能力和創新能力的重要環節。因此，對實驗教學方式進行優化，能夠更有效地幫助學生掌握實驗技能和理論知識，同時培養學生的科研思維和獨立解決問題的能力。綜合性實驗可以在實驗教學中，將多個知識點和實驗技能融合在一起，形成具有系統性和綜合性的實驗項目。這種教學模式能夠幫助學生全面理解和掌握生物工程的各個方面，提高解決實際問題的能力［56］。綜合性實驗注重實驗設計和實驗教學資源的整合以及實驗的科學性和實用性。例如，在基因工程實驗教學中，我們應致力于構建一個全面、系統的實驗流程，使學生能夠深入理解并掌握基因工程的核心技術。實驗的開展要以嚴謹的科學態度為基礎，同時確保其具有可操作性和安全性，確保學生在實際操作中能夠安全有效地完成實驗任務。首先，綜合性實驗的設計是關鍵。基因工程實驗應涵蓋基因克隆、表達、純化等多個環節。通過這一系列實驗環節，學生可以系統地學習基因工程的基本流程，從基因的獲取到最終產物的純化，每一個步驟都不可或缺。這樣的設計不僅有助于學生全面理解基因工程的內涵，還能培養他們的實踐能力和解決問題的能力。其次，實驗的可行性和安全性是實驗設計的重要考慮因素。在實驗過程中，我們需要充分考慮實驗條件、設備、試劑等因素，確保實驗的可行性。再次，我們還要關注實驗的安全性，包括生物安全、化學安全等方面，確保學生在操作過程中不會受到傷害。在實施綜合性實驗過程中，教師需要密切關注學生的操作過程，及時解答學生的疑問，確保實驗的順利進行。最后，還需要引導學生進行實驗結果的總結和反思，提高學生的實驗能力和科學素養。

此外，生物工程實驗也應結合地方特色，開展具有地域性特色的實驗。我們可以利用地方特有的生物資源進行實驗研究，這不僅可以豐富實驗內容，還能推動地方經濟發展和生物工程技術的創新發展［7］。例如，可以利用當地的植物資源進行基因改良，提高作物的產量和抗病性，這種實驗不僅具有實用性，也能提升學生解決實際問題的能力，為他們的未來發展打下堅實的基礎。

二、開展線上線下混合教學，拓寬教學空間與時間

線上線下混合實驗教學是將線上教學和線下教學相結合，充分利用現代信息技術手段，提高教學效果和效率的一種教學模式。這種模式既能發揮互聯網資源豐富、時空靈活的優勢，又能保持傳統教學中師生面對面交流的互動性，能夠打破時間和空間的限制，使學生隨時隨地進行學習和實踐［8］。在生物工程實驗教學中，線上教學可用于理論講解、實驗操作演示等環節，而線下教學則主要用于實驗操作、討論交流和問題解決等實踐性環節。

線上教學可以通過網絡平臺進行，包括視頻教程、虛擬實驗室等。例如，可以錄制基因工程實驗的詳細步驟和操作技巧，讓學生在線上觀看并學習；或者利用虛擬實驗室進行實驗操作模擬，提高學生的實驗操作能力和安全性。線上教學還能夠提供豐富的資源和資料，幫助學生更好地理解和掌握理論知識。線下教學則需要注重實驗操作和實踐。例如，在細胞培養實驗中，可以安排學生在實驗室進行實際操作和觀察；在發酵工程實驗中，可以指導學生進行工藝優化和參數調整等。線下教學還能夠提供實時的指導和反饋，幫助學生及時發現和糾正錯誤。

通過線上線下混合實驗教學，學生能夠在學習過程中充分利用線上資源和線下實踐機會，這種模式不僅拓寬了教學空間和時間限制，還提高了教學效果和學生的學習效率［3］。

三、融入課程思政，強化思想政治引領與價值觀塑造

課堂思政是將思想政治教育融入課堂教學中的一種教學模式。在生物工程實驗教學中融入思政教育元素是培養學生綜合素質的重要途徑之一。課堂思政的引導和教育能夠幫助學生樹立正確的人生觀和價值觀等；同時也有助于學生提升思想政治素質和社會責任感等綜合素養［910］。實施課堂思政要注重課程設計和教學方法的創新，要根據教學目標和學生需求設計具有思想性和教育意義的實驗項目并引導學生關注社會熱點問題和國家發展大局，教師可以結合生物工程的實際應用和案例進行思政教育內容的講解和討論。例如，在講解基因工程時，教師可以結合基因編輯的倫理問題等進行討論并引導學生樹立正確的價值觀和倫理觀等；在講解發酵工程時，教師可以結合環保問題進行討論并引導學生關注環境保護和社會責任等問題。通過課堂思政的引導和教育，學生不僅能夠學到專業知識，還能夠培養良好的道德品質和社會責任感，對于全面提升學生的綜合素質具有重要意義。

四、切入自主式教學，增加學生的創新能力

自主式教學是以學生為主體進行教學設計和實施的一種教學模式，強調學生的主體地位，注重培養學生的自主性和能動性。在自主式教學模式下，學生不再是被動接受知識的容器，而是成為知識探索和問題解決的主體，教師則從傳統的知識傳授者轉變為學生學習過程中的引導者和協助者。生物工程是一門實踐性、創新性極強的學科，其實驗教學尤為重要。在生物工程實驗教學中引入自主式教學，能夠有效地激發學生的學習興趣和主動性［11］。在具體教學中，將學生分成小組進行實驗項目。學生可以自主設計實驗方案、選擇實驗方法、分析實驗結果等，這極大地提高了學生的實踐能力、創新思維和團隊協作能力。例如，在蛋白質純化實驗中，學生可以根據自己的研究方向和興趣，選擇特定的蛋白質進行純化。在純化的過程中，學生需要自行優化純化條件，探索最佳的純化方法。鼓勵學生自主解決團隊問題，當實驗出現困難時，如在蛋白質純化實驗中設備出現故障或實驗結果異常時，引導組長帶領團隊成員分析問題，尋找解決方案，這不僅鍛煉了學生的實踐能力，還培養了他們的創新思維和解決問題的能力。雖然學生是自主式教學的主體，但教師的作用仍然不可忽視。教師需要關注學生在操作過程中的細節和技巧等問題，提供必要的指導和幫助。同時，教師還需要營造一個良好的學習氛圍，激發學生的學習熱情和創造力。

五、改變考核評價體系，實現多元化評價

在生物工程實驗中，傳統的考核方式往往只注重實驗結果，忽視了實驗過程、實驗方法的選擇以及學生的獨立思考能力，這種單一的評價方式難以全面反映學生的實驗能力與綜合素養，因此實現多元化評價是實驗考核體系改革的必然趨勢［7，12］。多元化考核評價是采用多種方式和手段對學生的綜合素質和能力提升情況進行全面評價的一種教學模式。在生物工程實驗教學中引入多元化考核評價有助于更全面地了解學生的學習狀況和能力提升情況，有助于提高教學效果和教學質量。具體體現在：（1）在考核內容上，應將傳統的以知識記憶為主的考核方式轉變為以實踐能力和創新能力為核心的考核方式，包括對學生的實驗操作技能、實驗設計能力、實驗結果分析以及團隊協作等能力的評價。（2）在考核形式上，應采取多元化的評價方式。除了傳統的實驗報告外，還應引入口頭報告、小組討論、實踐項目等多元化的考核形式。其中，口頭報告可以鍛煉學生的表達能力和邏輯思維能力；小組討論可以培養學生的團隊協作能力和溝通能力；實踐項目則能讓學生在實際操作中展現自己的創新能力和實踐能力。（3）在評價主體上，應引入自評、互評和教師評價等多種評價方式。自評可以讓學生對自己的實驗過程和結果進行反思和總結；互評則可以讓學生之間相互學習和借鑒；教師評價則可以從專業角度對學生的實驗過程和結果進行評價和指導。（4）建立完善的反饋機制。及時將評價結果反饋給學生，讓學生了解自己的不足和需要改進的地方，同時也能激勵學生不斷進步。通過改變生物工程實驗的考核評價體系，實現多元化評價，能夠更全面地反映學生的實驗能力和綜合素質，同時也能激發學生的主動性和創新性。

結語

“五位一體”的生物工程綜合實驗教學改革，旨在構建一個多元化、互動性強的學習環境。通過綜合性實驗的開展，學生得以在實踐操作中深化理論知識，提升綜合應用能力。線上線下混合教學模式的引入，有效融合了傳統與現代教學方法，擴大了教學資源的共享與利用，從而提高了學習效率。課堂思政的融入，使知識學習與價值引領相得益彰，強化了學生的社會責任感和使命感。自主式教學的推廣，鼓勵學生主動探索、自主學習和創新思維，培養其獨立思考和解決問題的能力。多元化考核評價體系的構建，則能更全面、客觀地評價學生的學習成果，激發其學習動力。綜上所述，“五位一體”的實驗教學改革能夠實現教學相長，不僅提升了學生的專業能力，還促進了其全面發展，為培養高素質創新人才奠定堅實基礎。

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基金項目：內蒙古農業大學教學改革項目（KTJG"202124）；內蒙古自治區聯合基金項目（2024LHMS03013）

作者簡介：張春林（1973—"），女，漢族，內蒙古呼和浩特人，碩士研究生，實驗師，主要從事生物學科方面的教學與研究工作。