生物工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革與學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

熊明華，李 峰，王光利

（淮北師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，安徽 淮北 235000）

創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂，是國(guó)家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力.全面推進(jìn)素質(zhì)教育的重點(diǎn)就是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力［1］，使學(xué)生成為適應(yīng)社會(huì)快速發(fā)展需要的合格人才.生物工程專業(yè)是一個(gè)實(shí)踐性很強(qiáng)的應(yīng)用型專業(yè)，其主要培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)能在生物技術(shù)領(lǐng)域從事原始創(chuàng)新和現(xiàn)代生物過程設(shè)計(jì)的高級(jí)工程技術(shù)人才［2］.由此，決定實(shí)驗(yàn)教學(xué)在生物工程專業(yè)本科教學(xué)過程中占有非常重要的地位.然而，長(zhǎng)期以來(lái)受傳統(tǒng)教育教學(xué)理念的束縛和影響，我國(guó)的高等教育過分重視課堂理論教學(xué)，而對(duì)于能夠培養(yǎng)學(xué)生從事科學(xué)研究以及創(chuàng)新能力的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的重要性認(rèn)識(shí)不足，實(shí)驗(yàn)教學(xué)長(zhǎng)期被置于不被重視的從屬地位，致使培養(yǎng)出來(lái)的人才動(dòng)手能力差，缺乏創(chuàng)新能力，導(dǎo)致我國(guó)在生物行業(yè)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新產(chǎn)品少，仿制產(chǎn)品多.因此，加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)尤為必要.

1 生物工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的關(guān)系

生物工程，也稱為生物工藝學(xué)或生物技術(shù).一般意義上講，生物工程是以生物學(xué)的理論和技術(shù)為基礎(chǔ)，利用生物體系和工程學(xué)原理生產(chǎn)生物制品和創(chuàng)造新物種的一門綜合工程技術(shù).生物工程的核心內(nèi)容是以實(shí)驗(yàn)室研究為基礎(chǔ)，將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)踐操作性強(qiáng)是其不同于其他生物學(xué)科的一個(gè)顯著特點(diǎn).我國(guó)自1998 年開設(shè)生物工程專業(yè)以來(lái)，到目前為止，開設(shè)生物工程專業(yè)的高校已增加到200多所，每年有幾百萬(wàn)畢業(yè)生.我國(guó)培養(yǎng)的生物工程高級(jí)人才雖然在數(shù)量上表現(xiàn)出一片欣欣向榮，但在質(zhì)量上不盡如人意，主要表現(xiàn)在缺乏創(chuàng)新能力，難以研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新產(chǎn)品.

“科學(xué)實(shí)驗(yàn)是知識(shí)創(chuàng)新的源頭，任何新的科學(xué)知識(shí)都來(lái)源于實(shí)驗(yàn)，沒有實(shí)驗(yàn)就沒有知識(shí)創(chuàng)新”.生物工程是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)生物工程高級(jí)人才的重要教學(xué)環(huán)節(jié).通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以開闊學(xué)生視野、激發(fā)其學(xué)習(xí)熱情、培養(yǎng)其創(chuàng)造性思維，使學(xué)生更好地理解相關(guān)生物工程原理，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用，改進(jìn)相關(guān)技術(shù)方法的能力［3］.

2 生物工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

首先教學(xué)設(shè)計(jì)上專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程主要依附于各科理論課教學(xué)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立與分散，實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)性和系統(tǒng)性較差.其次實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)和內(nèi)容較為陳舊，主要以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，綜合性實(shí)驗(yàn)欠缺，忽視對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、?chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng).再次，在實(shí)驗(yàn)過程中，基本是教師把設(shè)計(jì)好的內(nèi)容、步驟寫給學(xué)生并為其準(zhǔn)備好各種試劑、材料及實(shí)驗(yàn)設(shè)備等，學(xué)生只能按教師的思維方式按部就班地去做，整個(gè)過程過于程序化［4］.這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)雖突出實(shí)驗(yàn)技術(shù)，但學(xué)生上完課后不能完全掌握知識(shí)的連貫性，限制學(xué)生的創(chuàng)新思維，對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)合作和創(chuàng)新實(shí)踐等綜合能力的發(fā)展不利.第四，學(xué)生實(shí)驗(yàn)考核成績(jī)占整體教學(xué)成績(jī)比重不高、實(shí)驗(yàn)考核辦法不夠完善，使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)無(wú)法得到師生的重視.最后，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理上也存在一些不足：首先缺乏專業(yè)實(shí)驗(yàn)員進(jìn)行大型實(shí)驗(yàn)儀器的管理，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致儀器故障耽誤實(shí)驗(yàn)教學(xué)；其次實(shí)驗(yàn)室不能統(tǒng)一管理，使得很多實(shí)驗(yàn)器材重復(fù)購(gòu)買，而另一些實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備缺乏，導(dǎo)致教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)受限.這些都限制了對(duì)創(chuàng)新性人才的培養(yǎng).

3 構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系

3.1 開設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力

綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是指實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及本課程的綜合知識(shí)或與本課程相關(guān)課程多個(gè)知識(shí)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生綜合已學(xué)的知識(shí)來(lái)設(shè)計(jì)和操作實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行綜合訓(xùn)練的一種復(fù)合型實(shí)驗(yàn)［5］.綜合實(shí)驗(yàn)的一個(gè)顯著特點(diǎn)是學(xué)生獨(dú)立自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、組織、實(shí)施和管理，學(xué)生利用圖書館和網(wǎng)絡(luò)查閱文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，配制實(shí)驗(yàn)所需的試劑，選擇實(shí)驗(yàn)手段并且實(shí)施實(shí)驗(yàn)過程，獨(dú)立分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)［6］.在新的實(shí)驗(yàn)體系中，我們減少重復(fù)性、驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，增加綜合性實(shí)驗(yàn)；改變以往由老師“抱著學(xué)生走”的實(shí)驗(yàn)方式，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，變學(xué)生為主老師為輔，突出學(xué)生的主體地位.這種教學(xué)方式不僅可以訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，更重要的是可以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力，培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力、數(shù)據(jù)處理能力、查閱資料能力，運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生與他人合作、敢于開拓創(chuàng)新的精神，以及嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的科學(xué)作風(fēng).

3.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研相結(jié)合，激發(fā)創(chuàng)新潛能

生物工程專業(yè)屬于應(yīng)用型專業(yè)，它要求培養(yǎng)具有一定知識(shí)、能力和綜合素質(zhì)，面向生產(chǎn)、建設(shè)、管理、開發(fā)等具有可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Φ母呒?jí)應(yīng)用型人才.所以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，應(yīng)該注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)與項(xiàng)目科研、社會(huì)生產(chǎn)相結(jié)合.實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研相結(jié)合教學(xué)模式是指實(shí)驗(yàn)室對(duì)課題組開放，包括空間和儀器的開放、課題組與實(shí)驗(yàn)室一起承擔(dān)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué).各高?？筛鶕?jù)其自身的教學(xué)與科研條件，將與本專業(yè)教學(xué)密切相關(guān)的、實(shí)驗(yàn)條件允許的成熟的科研成果編入專業(yè)實(shí)驗(yàn).一方面學(xué)生重復(fù)教師的實(shí)驗(yàn)方法條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，既培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣，又檢驗(yàn)了教師的科研結(jié)果，收一石二鳥之功；另一方面將科研項(xiàng)目與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)參與教師的科研，完成教師科研工作的一部分，既培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力，又減輕了老師的科研重任.例如在承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目時(shí)，開設(shè)了“啶蟲咪降解菌生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)”和“啶蟲咪降解菌脫氯酶基因的克隆”綜合實(shí)驗(yàn)，通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生們不僅對(duì)細(xì)胞分裂，基因克隆的基本理論有了更深的認(rèn)識(shí)，并且熟練了無(wú)菌操作、PCR 實(shí)驗(yàn)操作和電泳的基本操作過程，還學(xué)會(huì)了Origin 科學(xué)繪圖和數(shù)據(jù)分析.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，有的同學(xué)說(shuō)：“這個(gè)實(shí)驗(yàn)很有趣，原先以為基因克隆只不過就是書上講的內(nèi)容，沒想到這里還有很多要學(xué)的東西”.由此可見，將教師的科研成果引入教學(xué)中，不但可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以開闊學(xué)生的視野，這對(duì)培養(yǎng)高素質(zhì)的應(yīng)用型人才是非常有益的.

3.3 建立科學(xué)的多元化全程考核評(píng)價(jià)體系，激勵(lì)創(chuàng)新

長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)高等教育重理論教學(xué)輕實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)象也導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核模式從屬于相應(yīng)的理論課教學(xué)考核.這種考核模式不能引起學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視，部分學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作敷衍了事，甚至相當(dāng)一部分學(xué)生不動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告抄襲嚴(yán)重等；且評(píng)定的實(shí)驗(yàn)成績(jī)也難于反映學(xué)生的動(dòng)手能力、分析問題和解決問題的能力.在新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核體系中，專業(yè)實(shí)驗(yàn)考核從相關(guān)的理論課程中獨(dú)立出來(lái)，單獨(dú)進(jìn)行考核.在實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核上，采取平時(shí)成績(jī)同期末考試成績(jī)相結(jié)合的“226”制，期末實(shí)驗(yàn)操作考試占20%，期末卷面考試占20%，平時(shí)成績(jī)占60%.期末考試以抽簽的方式考察學(xué)生對(duì)某個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理、基本操作過程及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解釋等情況進(jìn)行等級(jí)評(píng)定；平時(shí)成績(jī)以出勤情況、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及實(shí)驗(yàn)報(bào)告是否準(zhǔn)確、規(guī)范為主要依據(jù).每次實(shí)驗(yàn)，任課教師需對(duì)每一個(gè)學(xué)生在上述各環(huán)節(jié)的情況進(jìn)行等級(jí)評(píng)定，主要評(píng)估學(xué)生的科學(xué)態(tài)度、科學(xué)思維能力、動(dòng)手能力、科研表述能力等.鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮自己的個(gè)性特長(zhǎng)，在實(shí)驗(yàn)中勇于創(chuàng)新，對(duì)于有創(chuàng)見的學(xué)生，成績(jī)從優(yōu).新的考評(píng)機(jī)制強(qiáng)調(diào)成績(jī)?cè)u(píng)定的激勵(lì)性，促使學(xué)生積極進(jìn)取、勇于創(chuàng)新.

3.4 加強(qiáng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，助力創(chuàng)新

創(chuàng)新要有條件，加強(qiáng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)是實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新的重要前提和保障，是培養(yǎng)創(chuàng)新人才和實(shí)現(xiàn)綜合素質(zhì)教育的必備條件，沒有這一基本條件是創(chuàng)新不了的.通過近年來(lái)堅(jiān)持不懈地努力，我們生物工程教研室對(duì)實(shí)驗(yàn)室硬件進(jìn)行了改造和建設(shè)，購(gòu)置一批現(xiàn)代化的儀器設(shè)備，如微生物檢測(cè)系統(tǒng)、激光共聚焦顯微鏡、顯微成像分析系統(tǒng)、氨基酸分析儀、氣質(zhì)聯(lián)用儀等，提高了本科教學(xué)效果，發(fā)揮了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的主動(dòng)性和探索精神.

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)生物工程專業(yè)應(yīng)用性，實(shí)踐性的特點(diǎn)，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與考核模式到實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)對(duì)生物工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了改革，提高了學(xué)生實(shí)踐、分析，運(yùn)用知識(shí)的能力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新潛能，為培養(yǎng)生物工程領(lǐng)域高級(jí)技術(shù)人才打下了良好的基礎(chǔ).

［1］王義遒.當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的幾個(gè)問題—在高校實(shí)驗(yàn)室工作研究會(huì)第二次全國(guó)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研討會(huì)（南京）上的講話［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2000，17（4）：1-5.

［2］常景玲，李蘭，郭丹釗，等.生物工程實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革探索［J］.實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2008，6（2）：78-79.

［3］韓曉云，趙輝，李秀涼.生物工程專業(yè)培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用型人才的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系之建構(gòu)［J］.黑龍江教育，2010（1）：68-69.

［4］喬長(zhǎng)晟，賈士儒，譚之磊，等.生物工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革探討［J］.中國(guó)輕工教育，2006（3）：65-66.

［5］張建麗，范蕾.生物工程綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究與實(shí)踐［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2008，25（5）：144-146.

［6］劉長(zhǎng)建，王艷穎，姜波，等.改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式 提高生物工程學(xué)生應(yīng)用能力［J］.微生物學(xué)通報(bào)，2008，35（9）：1497-1499.