地方應(yīng)用型本科院校生物技術(shù)綜合性大實(shí)驗(yàn)體系建設(shè)

張家洋

摘要：為了本科生物技術(shù)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，本文從合理設(shè)置實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式、完善實(shí)驗(yàn)考核方式和改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、建立實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新平臺(tái)及實(shí)驗(yàn)室開放運(yùn)行體系等方面探討了構(gòu)建生物技術(shù)綜合性大實(shí)驗(yàn)的教學(xué)。合理開設(shè)生物技術(shù)綜合性大實(shí)驗(yàn)有利于提高本科生的實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新科研能力。

關(guān)鍵詞：生物技術(shù)；綜合性大實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：Q945-4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）34-0269-02

傳統(tǒng)教學(xué)模式下實(shí)驗(yàn)是分散在理論課程中的，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置一般是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，側(cè)重于對(duì)學(xué)生認(rèn)知能力的培養(yǎng)，而忽略了對(duì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新技能的提升，因此，改變傳統(tǒng)的課程設(shè)置方式，對(duì)實(shí)驗(yàn)課程獨(dú)立設(shè)課，加強(qiáng)實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，培養(yǎng)創(chuàng)新型高能人才勢在必行。生物技術(shù)是一門多學(xué)科互相交融和滲透的綜合性學(xué)科，具有涉及領(lǐng)域廣、涵蓋面寬、基礎(chǔ)性強(qiáng)等特點(diǎn)[1]。而且實(shí)驗(yàn)教學(xué)是生物技術(shù)專業(yè)的重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)；是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作、觀察、分析實(shí)驗(yàn)等綜合能力的重要途徑；是拓寬學(xué)生知識(shí)面的重要手段；是開展創(chuàng)新教育的重要保障[2]。

一、生物技術(shù)綜合性大實(shí)驗(yàn)建設(shè)的必要性

應(yīng)用型本科教育肩負(fù)著培養(yǎng)應(yīng)用型人才的使命，隨著高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革步伐的加快，實(shí)驗(yàn)已經(jīng)在向綜合性、能力型、創(chuàng)新型等方向發(fā)展[3]。生物技術(shù)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，尤其要有針對(duì)性地對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革。首先，以往單獨(dú)設(shè)置生物技術(shù)各門實(shí)驗(yàn)課程存在較大弊端，不能兼顧各課程之間的聯(lián)系，難以形成系統(tǒng)的知識(shí)鏈條，從而無法使實(shí)驗(yàn)技能得到系統(tǒng)的訓(xùn)練。其次，由于各門實(shí)驗(yàn)課程彼此之間沒有建立聯(lián)系，因此，在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選擇設(shè)置及技術(shù)手段的運(yùn)用上容易出現(xiàn)雷同的現(xiàn)象。鑒于以上原因，優(yōu)化整合生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程，構(gòu)建綜合性大實(shí)驗(yàn)尤為必要。綜合性大實(shí)驗(yàn)不僅可以夯實(shí)相關(guān)課程的專業(yè)知識(shí)，而且還可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、大學(xué)科理念、大項(xiàng)目思維。

二、生物技術(shù)綜合性大實(shí)驗(yàn)的教學(xué)體系的架構(gòu)

1.合理設(shè)置實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革總的指導(dǎo)思想是把生物學(xué)科相關(guān)課程中分散的單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)整合在一起，形成內(nèi)容上連貫、操作上前后銜接的生物技術(shù)綜合大實(shí)驗(yàn)。生物技術(shù)綜合大實(shí)驗(yàn)的開設(shè)，是將學(xué)生作為主體，讓學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn)，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，安排實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，連貫實(shí)施整個(gè)實(shí)驗(yàn)，最終根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，撰寫報(bào)告。不僅可以激發(fā)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦的積極性和創(chuàng)造性，而且對(duì)學(xué)生也具有一定挑戰(zhàn)，挑戰(zhàn)性來源于對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程的掌控。對(duì)教師而言也是一種嚴(yán)峻的考驗(yàn)，教師要用極強(qiáng)的業(yè)務(wù)能力幫助學(xué)生制定科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)方案，解決在實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程中出現(xiàn)的各種問題，這些遠(yuǎn)比傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有挑戰(zhàn)性。

設(shè)置生物技術(shù)綜合大實(shí)驗(yàn)，要精選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)?zāi)K，使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容整體上具有系統(tǒng)性、聯(lián)系性和創(chuàng)新性。可以在基因工程實(shí)驗(yàn)、發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)以及生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行重組，形成綜合性超大實(shí)驗(yàn)?zāi)K，該模塊包含上游、中游、下游三個(gè)部分，可以整合成一個(gè)更大、更具有綜合性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。例如，通過生物技術(shù)上游模塊，PCR的擴(kuò)增、表達(dá)載體的構(gòu)建、感受態(tài)細(xì)胞的轉(zhuǎn)化等一系列實(shí)驗(yàn)措施，得到目的菌；生物技術(shù)中游模塊，對(duì)該菌種的發(fā)酵條件進(jìn)行合理優(yōu)化，發(fā)酵大量菌體；生物技術(shù)下游模塊，對(duì)中游得到的菌體進(jìn)行蛋白的分離、純化、鑒定等。由此，學(xué)生通過系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)操作技能訓(xùn)練，可以學(xué)習(xí)到與生物技術(shù)相關(guān)的實(shí)踐理論，更好地掌握基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)方法及原理。

2.注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改革。構(gòu)建生物技術(shù)綜合性大實(shí)驗(yàn)，要摒棄以往陳舊的教學(xué)方式，可采用探究式教學(xué)。在教學(xué)過程中，充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位，學(xué)生可以以研究小組的形式對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開展研究。確定實(shí)驗(yàn)小組后，以實(shí)驗(yàn)小組為單位，選擇某一實(shí)驗(yàn)課題，自行查閱資料，探討實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)方法，由老師審核實(shí)驗(yàn)方案，確定是否可行，是否需要調(diào)整，最后按制定的方案進(jìn)行實(shí)施。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式類似科學(xué)研究的方式，既可以提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視，又可以鍛煉學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦能力，激發(fā)其求知探索精神以及培養(yǎng)科學(xué)的思維方法。在實(shí)驗(yàn)的實(shí)施過程中，需要小組各成員密切配合，切實(shí)發(fā)揮主觀能動(dòng)性，相互協(xié)作，解決遇到的各種問題。同時(shí)，生物技術(shù)綜合大實(shí)驗(yàn)還需要網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)資源的輔助，建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)站，學(xué)生可以利用網(wǎng)絡(luò)資源平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)理論的學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作的模擬等。充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，可以切實(shí)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式和教學(xué)時(shí)間安排的改變。實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革最關(guān)鍵的是轉(zhuǎn)變理念。傳統(tǒng)教學(xué)模式下教學(xué)形式比較刻板和陳舊，教師是課堂的主導(dǎo)，制定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，而且大多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主。學(xué)生在課堂上只需按照教師確定的實(shí)驗(yàn)步驟按部就班的完成就可以了，往往做過就做過了，沒有什么深刻的印象，要不然就是只知其然，不知其所以然。當(dāng)代大學(xué)生具有較強(qiáng)的主觀性的時(shí)代特點(diǎn)，這種傳統(tǒng)的教學(xué)形式在很大程度上束縛了學(xué)生的自主性和創(chuàng)新性，與時(shí)代格格不入。因此，構(gòu)建生物技術(shù)綜合大實(shí)驗(yàn)，教學(xué)形式的改革毋容置疑。新的教學(xué)形式下，教師不再是實(shí)驗(yàn)的主導(dǎo)者，而真正變成了實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)者，學(xué)生才是實(shí)驗(yàn)的主體。學(xué)生從資料的查閱、方案的制定、試劑的配制、材料的培養(yǎng)、實(shí)驗(yàn)的操作，到結(jié)果的分析，整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期，都要以小組為單位，獨(dú)立完成。這樣才能充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，鍛煉學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。另外，綜合性大實(shí)驗(yàn)的時(shí)間比較靈活，因此要求實(shí)驗(yàn)室全天開放，這樣不僅可以很順利地完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)周期，而且對(duì)于有失誤的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)可以進(jìn)行及時(shí)修正。

綜合性大實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多，學(xué)時(shí)長，在有限分散的學(xué)時(shí)內(nèi)不利于完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，安排集中的時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不僅利于學(xué)生集中精力專注進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，同時(shí)也利于各實(shí)驗(yàn)?zāi)K之間的連續(xù)性和連貫性。比如，可以在大四第一學(xué)期的下半學(xué)期集中進(jìn)行，分別用3～4周時(shí)間連續(xù)進(jìn)行上游、中游、下游三個(gè)模塊的實(shí)驗(yàn)。這樣安排，學(xué)生既鍛煉了實(shí)驗(yàn)操作能力和思維的連貫性，又把科學(xué)研究融入到了實(shí)驗(yàn)課堂中，為即將在生物技術(shù)領(lǐng)域讀研或就業(yè)的同學(xué)提供了很好的實(shí)踐機(jī)會(huì)。

4.完善實(shí)驗(yàn)考核方式，提高教學(xué)效果。完善的實(shí)驗(yàn)考核方式是通過衡量學(xué)生綜合素質(zhì)來評(píng)判實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的有效手段。以前的考核制度往往采用平時(shí)成績和實(shí)驗(yàn)考試成績各占一定比例的方式，兩者相加進(jìn)行評(píng)定，其中，平時(shí)成績主要由考勤、實(shí)驗(yàn)態(tài)度、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等部分組成；實(shí)驗(yàn)考試成績是最后對(duì)學(xué)生進(jìn)行測定某一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的成績。這種考核方式過于陳舊和片面，對(duì)于生物技術(shù)綜合大實(shí)驗(yàn)來講，我們不僅考察學(xué)生對(duì)每個(gè)模塊各實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的掌握程度，而且也注重學(xué)生對(duì)模塊間相互聯(lián)系的把握，所以考核方式也要兼顧以上兩個(gè)方面。首先，對(duì)各模塊進(jìn)行獨(dú)立考核，然后，要求學(xué)生綜合三個(gè)模塊，提交開題報(bào)告、實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)計(jì)劃、預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最后進(jìn)行答辯，結(jié)合兩方面的情況給出最終的評(píng)判結(jié)果。上述考核方式改變了以往死板的狀態(tài)，能夠客觀公正地對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的整體情況進(jìn)行考核。

三、建立實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新平臺(tái)與實(shí)驗(yàn)室開放運(yùn)行體制

為了有效開展生物技術(shù)綜合大實(shí)驗(yàn)，不僅要對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行整合，也要對(duì)實(shí)驗(yàn)室資源進(jìn)行優(yōu)化和重組。通過實(shí)驗(yàn)室的調(diào)整、設(shè)備的添置，建立具有綜合性功能的生物技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)室，真正為學(xué)生搭建起一個(gè)科研創(chuàng)新平臺(tái)。通過這個(gè)平臺(tái)，學(xué)生學(xué)到的厚重的生物技術(shù)理論知識(shí)可以得到夯實(shí)，也可以進(jìn)一步把這些理論知識(shí)轉(zhuǎn)化成扎實(shí)的實(shí)踐技能。在這個(gè)平臺(tái)上不僅要確保學(xué)生可以順利地完成實(shí)驗(yàn)課題研究任務(wù)，還可以和其他實(shí)驗(yàn)平臺(tái)有效銜接，發(fā)揮其更大的作用。

在生物技術(shù)綜合大實(shí)驗(yàn)實(shí)施的過程中，有部分實(shí)驗(yàn)需要長時(shí)間連續(xù)進(jìn)行，如果按照常規(guī)上課的時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，就過于刻板，不利于實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，因此需要建立合理的實(shí)驗(yàn)式開放運(yùn)行體制，讓學(xué)生根據(jù)能夠根據(jù)自己的時(shí)間自主安排實(shí)驗(yàn)，自行管理實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，適時(shí)像老師匯報(bào)實(shí)驗(yàn)情況。這樣不僅利于激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，更有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。

四、教學(xué)成效

生物技術(shù)綜合大實(shí)驗(yàn)在我們新鄉(xiāng)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院已經(jīng)實(shí)施3年，實(shí)踐證明，學(xué)生通過生物技術(shù)綜合大實(shí)驗(yàn)把學(xué)到的理論知識(shí)通過實(shí)踐得到了夯實(shí)，而且學(xué)習(xí)到的實(shí)踐操作技能是系統(tǒng)的、完整的、連貫的，通過一個(gè)完整實(shí)驗(yàn)周期的鍛煉，真正開闊了眼界，拓展了視野，大大提升了對(duì)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)探索的意識(shí)，提高了動(dòng)手動(dòng)腦及分析解決問題的能力。實(shí)驗(yàn)以小組為單位進(jìn)行實(shí)施，加強(qiáng)了同學(xué)之間的相互協(xié)作，也加強(qiáng)了學(xué)生與學(xué)生之間、學(xué)生與教師之間的交流，使原本枯燥的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂氣氛變得更加活躍。學(xué)生通過查閱資料、制定實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、整理數(shù)據(jù)、分析結(jié)果、撰寫報(bào)告，使綜合實(shí)驗(yàn)技能得到了全面提高。這種新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系受到了廣大師生的一致好評(píng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果有了明顯提高。

五、小結(jié)

對(duì)于生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生而言，非常明確該專業(yè)學(xué)科實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，因而都相當(dāng)重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力、拓寬學(xué)生知識(shí)范圍、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性的最佳途徑。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)課程和實(shí)驗(yàn)室資源的優(yōu)化組合，建立起以基因工程為核心，生物技術(shù)上游、中游、下游三大模塊組成的生物技術(shù)綜合大實(shí)驗(yàn)。不同模塊間互相滲透，逐步深入，最終成為連貫的整體，讓學(xué)生能夠通過這樣的綜合性實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新平臺(tái)，使實(shí)踐和科研能力得到盡可能大的鍛煉和提升。然而實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革不是一蹴而就的，只有不斷的探索和積累才能使生物技術(shù)綜合大實(shí)驗(yàn)的教學(xué)更加完善。

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