生物工程專業(yè)實驗教學改革與實踐

李 聰, 張連紅, 蔣林時

(遼寧石油化工大學 化學化工與環(huán)境學部， 遼寧 撫順 113001)

生物工程專業(yè)作為21世紀三大前沿學科之一，是在生命科學的基礎上，交叉融合化學工程、分離工程、反應工程和計算機科學等相關知識而形成的一門復合型學科[1， 2]。目前，生物工程在農業(yè)、制藥、食品保健、環(huán)境保護及能源開發(fā)等領域都發(fā)揮了至關重要的作用。中國各大高校從20世紀80年代初相繼開設生物工程專業(yè)[3]，近幾年由于生物工程產業(yè)化的發(fā)展跟不上該專業(yè)招生人數(shù)的增長速度，生物工程專業(yè)本科生就業(yè)率不容樂觀，畢業(yè)生在就業(yè)市場上出現(xiàn)了供大于求的現(xiàn)象[4, 5]，這就要求各高校在培養(yǎng)學生掌握過硬的基礎知識的同時，也要注重學生素質的培養(yǎng)，鍛煉學生形成自立自強的品格，增強創(chuàng)新意識，提高創(chuàng)新能力，從而提升學生的核心競爭力。學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)促使高校在生物工程專業(yè)實驗模式上進行改革[6-8]。

1 生物工程專業(yè)實驗課程設置的改革創(chuàng)新

1.1 增加綜合實驗和設計性實驗的比例

在目前的生物工程專業(yè)實驗設置上，綜合性實驗約占總實驗課程的40%，而設計性實驗所占比例還不到10%，因此應增加綜合實驗和設計性實驗的比例，初步目標是使綜合實驗和設計性實驗的總比例達到70%以上，旨在讓學生更主動、更積極地參與到實驗過程中，培養(yǎng)學生獨立設計實驗的能力。從實驗前期查閱相關文獻，到總結前人經(jīng)驗制定相應的實驗流程，再到實驗材料的選擇、相關試劑的配制，進行實驗，處理實驗過程中出現(xiàn)的問題，最后就實驗結果進行分析，對實驗過程進行總結，這一系列的過程都需要學生獨立完成。要允許學生在理論知識的基礎上進行“試驗”，而不是從頭到尾參照講義進行的“實驗”，讓學生真正成為實驗的主角，積極發(fā)揮學生的主觀能動性，將所學知識更好的運用到生產實際中，真正做到學以致用，更重要的是培養(yǎng)了學生獨立自主的能力，拓展學生的創(chuàng)新思維。

1.2 將非獨立設課實驗改為獨立設課

中國的高等教育過于強調理論教學的作用，將實驗教學作為理論教學的附屬[9]。目前我校生物工程專業(yè)所設實驗有微生物學實驗、發(fā)酵工程實驗、分離工程實驗以及生物工程綜合實驗等。其中有些實驗屬于非獨立設課實驗，即實驗課不單獨占學分，而是作為理論課的一部分，最終實驗成績只占理論課總成績的10%～20%，基于這種情況，學生對非單獨設課的實驗沒有給予足夠重視，實驗態(tài)度不端正，操作不認真，大大影響了實驗課的效果，因此，應將專業(yè)課實驗都改為獨立設課實驗，制定相應的學分，讓學生充分認識到實驗課的重要性。

1.3 更改個別實驗課的開課時間

對于有些實驗課的開設時間也應進行必要的調整，比如生物工程綜合實驗一般在大四上學期期末時開設，但那時大四的學生有的忙于研究生、公務員考試，有的忙于找工作，最終能靜下心來好好作實驗的學生只有很少一部分，而綜合實驗對于生物工程專業(yè)的學生是非常重要的，它是之前所學各門實驗的匯總，也是對學生之前所學知識的檢驗，會加深學生對專業(yè)基礎知識的理解，提高學生的綜合能力，提升學生整體素質，是學生大學四年來最為重要的一門實驗課。因此，應把生物工程綜合實驗的開課時間提前到大三下學期期末或大四上學期開學前兩周。

2 生物工程專業(yè)實驗內容的改革

2.1 讓學生參與到實驗準備等前期工作中

微生物實驗和發(fā)酵工程實驗是生物工程專業(yè)的基礎實驗，實驗前教師需提前準備的內容較多，而學生真正動手的部分較少，因此應讓學生參與到整個實驗的準備過程中，包括菌種的活化，實驗器材的滅菌等工作，讓學生更好的掌握高壓滅菌鍋，培養(yǎng)箱，超凈工作臺等設備的操作方法及其使用原理，為以后從事相關工作奠定基礎。

2.2 使實驗內容更貼近生活

在實驗過程中應做到理論結合實際，使實驗與學生的日常生活相結合，比如增加“不同滅菌方式的牛奶中細菌含量的測定”實驗，以及釀造葡萄酒，發(fā)酵乳酸菌飲料等實驗，將學生每天都喝的牛奶、飲料等引入實驗中，一方面激發(fā)學生的實驗興趣，另一方面加深了學生對專業(yè)知識的理解。

2.3 緊密聯(lián)系企業(yè)、科研機構，促進產學研相結合

建立學校與企業(yè)、科研機構的戰(zhàn)略聯(lián)盟，為學生的理論創(chuàng)新和實踐探索搭建更廣闊的平臺，提供更豐富的機會，創(chuàng)造更有利的條件。例如在“活性污泥中生物相的觀察”實驗中，可以帶領學生直接去污水處理廠取樣，讓學生了解活性污泥的培養(yǎng)過程，及利用活性污泥處理污水的流程及原理等。通過深入到與實驗內容相關的企業(yè)或其他科研部門不僅使學生更理解實驗內容和實驗目的，還讓學生對相關企業(yè)及科研機構的環(huán)境有整體的認識，為將來從事相關行業(yè)做準備。

3 生物工程專業(yè)實驗教學方式的改革

3.1 將多媒體引入到實驗教學中來

以往的實驗教學只是由實驗教師將實驗內容寫在黑板上，形式呆板且有一定的局限性，重點部分和需要注意的問題無法更多的引起學生關注。而生物工程實驗內容涉及面廣，一次實驗課教師講解的時間有限，不能將所有內容都一一呈現(xiàn)，通過進行多媒體授課，教師可將平時收集到的實驗相關的文檔、圖片、音頻、視頻等素材很好的整合起來，將實驗內容制作成多媒體課件，使其更生動形象、直觀易懂[10]，從而激發(fā)學生的實驗興趣。

3.2 讓學生參與到實驗教學過程中來

在教師進行多媒體授課的同時，也應當讓學生參與進來。比如，可從每門實驗課中選出一到兩個設計性實驗，讓學生分組討論，首先由每個小組分別提出具體的設計性實驗方案，然后集體討論該實驗方案的邏輯嚴密性和實際可操作性，以完善設計性實驗的構思，確保每一個設計實驗的科學性，并由老師加以引導，各小組分別按探討完善過的方案進行實驗。最后各小組將實驗的設計思路、實驗方法、實驗數(shù)據(jù)等做成PPT課件，并讓學生在講臺上向老師和其他同學講解，學生共同探討，對實驗結果進行分析，這種方式不僅提高了學生的實驗能力，也增強了學生的團隊協(xié)作意識，對個人素質的提高也有很大幫助，使學生“敢想、敢做、敢說”。

4 生物工程專業(yè)實驗考核方式改革

考核方式采取每個實驗單獨計分，最后將每個實驗的平均分作為該門實驗課的成績。將學生的預習情況納入考核體系，在實驗前，通過讓學生需上網(wǎng)登錄系統(tǒng)，回答老師實現(xiàn)提出的與實驗相關的問題，來檢驗學生的預習情況，預習成績占總成績的10%。學生在實驗過程中的實驗態(tài)度占10%，學生的實驗操作技能占40%，此項考核需要實驗教師在實驗過程中悉心觀察每一位學生的實驗情況，對于實驗不認真的同學應及時督促，使其盡快改正。實驗報告可檢驗學生對實驗結果的分析能力，是整個實驗的重要環(huán)節(jié)，在實驗考核中占總成績的40%。

5 提供實驗平臺，激發(fā)學生對科研的興趣，培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神

教育引導學生勇于創(chuàng)新創(chuàng)造，進一步營造尊重創(chuàng)新、注重創(chuàng)新的良好氛圍，加強創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和訓練。采取導師責任制，讓學生自由選擇導師，加入感興趣的科研課題組，鼓勵學生參加挑戰(zhàn)杯、創(chuàng)業(yè)大賽等各種競賽。建立完善的實驗室管理制度，對于貴重或易損壞的實驗儀器，安排專人看管，做好實驗記錄，一定程度的開放實驗室，使實驗資源得到更充分、更合理的利用。

6 結語

通過對生物工程專業(yè)實驗的教學改革，實驗教學質量大大提升，學生更主動、積極地參與到實驗當中，學生的整體素質普遍提高，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新能力，使學生具備了獨立思考，提出問題，分析問題和解決問題的能力，提高了學生在就業(yè)市場的核心競爭力，這會對日后學生走出校園，走向社會發(fā)揮自身才能奠定了堅實的基礎。當然，在教學改革過程中也遇到了一些問題和挑戰(zhàn)，這就需要我們在進一步探索中完善。

參考文獻：

[1]李江華, 房 峻, 鄭飛云, 等. 生物工程綜合實驗教學創(chuàng)新體系的構建[J]. 實驗室研究與探索, 2009, 28(4)：222-224.

[2]莢 榮, 尹若春. 生物技術復合應用型人才培養(yǎng)模式的探索與實踐[J]. 生物學雜志, 2013, 30(1)：103-105.

[3]王亞林. 中國生物技術發(fā)展的歷史、現(xiàn)狀及未來[J]. 武漢工業(yè)學院學報, 2001(3)：49-52.

[4]段德君, 梁運祥, 陳守文, 等. 生物工程實驗教學體系改革與實踐[J]. 實驗室研究與探索, 2011, 30(7)：111-114.

[5]夏金蘭. 生物工程與技術創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的探索與實踐[J]. 高等教育研究學報, 2009, 32(4)：62-63.

[6]陽太林. 以學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)為中心改革高校實驗教學[J]. 實驗技術與管理, 2005, 22(10)：34-38.

[7]趙建華. 實驗課程體系建設的系統(tǒng)思考[J]. 高教探索, 2005(3)：58-59.

[8]王國強, 傅承新. 研究型大學創(chuàng)新實驗教學體系的構建[J]. 高等工程教育研究, 2006(1)：125-128.

[9]留嵐蘭. 實驗課程設置與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)[J]. 實驗技術與管理, 2007, 24(1)：36-38.

[10]戢 峻, 戶業(yè)麗, 張佑紅. 多媒體技術在工科特色的生物工程實驗教學中的應用[J]. 軟件導刊, 2011, 10(1):190-191.