高等院校生物技術(shù)本科實驗教學(xué)改革的研究與實踐

馬靚+曾曉希+薛瓊+鄧靖+張晶晶+李文

摘要：實驗教學(xué)是培養(yǎng)生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新思維能力的重要過程。本文探討了本專業(yè)實驗教學(xué)中存在的問題，并從建立實驗教學(xué)新模式、改進(jìn)實驗教學(xué)方法、樹立學(xué)生的科研意識和加強(qiáng)師資隊伍建設(shè)等方面論述了實驗教學(xué)改革的措施和成果。

關(guān)鍵詞：生物技術(shù)；實驗教學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）25-0175-02

生物技術(shù)是由多學(xué)科高度交叉融合形成的綜合性學(xué)科，該專業(yè)的本科生除了具備扎實的專業(yè)理論知識，更應(yīng)具備較強(qiáng)的實踐操作和動手能力[1]。高校的實驗教學(xué)作為本科教育體系的重要環(huán)節(jié)，對于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有不可替代的作用。湖南工業(yè)大學(xué)生物技術(shù)專業(yè)始建于2009年，經(jīng)過幾年的探索與實踐，已建立起較為完備的實驗教學(xué)平臺，為應(yīng)用型、創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)創(chuàng)造了良好條件。

一、生物技術(shù)本科實驗教學(xué)的現(xiàn)狀及改革的必要性

為了培養(yǎng)“理論基礎(chǔ)好、動手能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力佳”的新型本科人才，本專業(yè)一直在努力探索實驗教學(xué)的新模式、新方法，但由于成立的時間不長，教學(xué)、管理經(jīng)驗欠缺，仍存在一些不足[2]：（1）實驗項目編排不合理。實驗教學(xué)大綱中的基礎(chǔ)性實驗較多，而方向性綜合實驗則很少。基礎(chǔ)性實驗項目對于學(xué)生實驗技能的掌握是必不可少的，但其本質(zhì)都是驗證性實驗，缺乏趣味性和挑戰(zhàn)性，不能激發(fā)學(xué)生動手實驗的積極主動性，更不能滿足培養(yǎng)生物技術(shù)創(chuàng)新型人才的需要。而方向性綜合實驗所需時間長，實驗環(huán)節(jié)緊密相扣，能極大提高學(xué)生獨立分析和解決問題的能力。由于受到實驗總學(xué)時數(shù)的限制，此類實驗很難排進(jìn)實驗教學(xué)，被列為選做甚至不做。（2）實驗教學(xué)設(shè)備及耗材經(jīng)費不足。本科教學(xué)專用的設(shè)備更新較慢或臺套數(shù)不足，導(dǎo)致每組實驗學(xué)生人數(shù)偏多，嚴(yán)重阻礙了學(xué)生實驗操作水平的提高。同時，由于受到實驗耗材經(jīng)費的限制，學(xué)生感興趣的前沿性、研究性實驗往往無法開展，嚴(yán)重制約了學(xué)生科研水平的發(fā)展。

二、生物技術(shù)本科實驗教學(xué)改革的具體措施

1.依托優(yōu)良的科研平臺資源，建立實驗教學(xué)新模式?！熬G色化學(xué)與生物納米技術(shù)應(yīng)用”湖南省重點實驗室（以下簡稱“省重點實驗室”）成立于2005年，一直致力于生物相關(guān)專業(yè)碩、博士研究生的培養(yǎng)，也是本專業(yè)教師從事科研工作的平臺。我們將省重點實驗室的優(yōu)良資源與本科實驗教學(xué)相結(jié)合，開設(shè)大量方向性綜合實驗和創(chuàng)新性實驗項目，不僅鞏固了學(xué)生的理論知識和實驗操作技能，還極大地提高了學(xué)生對實驗課的興趣和積極性，增強(qiáng)了學(xué)生獨立思考和自主創(chuàng)新的能力[3]。以往的《基因工程》和《分子生物學(xué)》實驗課存在相似或雷同的實驗項目，經(jīng)過新版培養(yǎng)方案的協(xié)調(diào)和整合后，在原有課程的基礎(chǔ)上單獨開設(shè)了為時三周的《分子生物學(xué)與基因工程綜合實訓(xùn)》，由學(xué)生自行查閱資料設(shè)計并獨立完成一套方向性綜合實驗方案，包含樣品DNA的提取與檢測、目的基因的克隆、感受態(tài)細(xì)胞的培養(yǎng)與制備、目的產(chǎn)物的連接與轉(zhuǎn)化、目的產(chǎn)物的篩選、陽性克隆子的鑒定與擴(kuò)增、基因圖譜的分析、目前基因的表達(dá)與分析等，使得實驗資源得到更好地整合、優(yōu)化[4]。另外，實驗課教師從應(yīng)用性人才培養(yǎng)目標(biāo)入手，結(jié)合省重點實驗室的前沿研究方向，按實驗?zāi)康摹嶒炘?、實驗材料、實驗步驟、結(jié)果和注意事項、思考題六大部分編寫了獨具特色的實驗指導(dǎo)教材，豐富了實驗內(nèi)容的趣味性和目的性。如《發(fā)酵工程》的實驗課教師結(jié)合自身的科研背景，將紅曲霉菌種的分離和篩選、菌種擴(kuò)大培養(yǎng)、紅曲霉代謝產(chǎn)物的分離與純化、色價測定、相關(guān)酶活力測定等實驗內(nèi)容編入實驗教材，使學(xué)生系統(tǒng)地掌握微生物固態(tài)發(fā)酵的流程、微生物發(fā)酵產(chǎn)物的提純工藝及活性測定方法。

2.改進(jìn)實驗教學(xué)方法，建立以學(xué)生為中心的實驗教學(xué)模式。我們改變了過去完全以“教師主導(dǎo)、學(xué)生模仿”的教學(xué)方式，只在課前對實驗方案進(jìn)行統(tǒng)一性講解，把學(xué)生凌亂的知識系統(tǒng)化。課堂上，教師根據(jù)學(xué)生的實驗進(jìn)展提供針對性的輔導(dǎo)，啟發(fā)學(xué)生在實驗現(xiàn)象中見微知著，主動分析和解決問題。遇到實驗現(xiàn)象與預(yù)期不符時，教師會引導(dǎo)學(xué)生分組討論，鼓勵學(xué)生將各種想法通過新一輪實驗來印證。在《生物醫(yī)學(xué)材料方向綜合實驗》等綜合性設(shè)計實驗中，教師與學(xué)生共同探討制訂實驗方案，由學(xué)生獨立完成實驗材料準(zhǔn)備、試劑配置、實驗步驟操作、實驗觀察、實驗結(jié)果的檢測與分析、實驗報告的撰寫等系列工作。此外，實驗教學(xué)中還將多媒體輔助教學(xué)的方式與常規(guī)教學(xué)有機(jī)結(jié)合，學(xué)生通過在課前觀看視頻或PPT課件中教師的實驗操作演示，更直觀地了解實驗內(nèi)容，既提高了課堂效率，又增強(qiáng)了實驗教學(xué)的示范性和趣味性。一些由于條件限制而不能開設(shè)的實驗也通過多媒體影像引入了課堂，使學(xué)生更生動地接觸到本專業(yè)科研領(lǐng)域的新技術(shù)和新方法，極大地開拓了學(xué)生的視野，豐富了科學(xué)思維[5]。

3.樹立本科生的科研意識，盡早接納他們參與科研課題研究。由實驗教師推薦理論基礎(chǔ)好、動手能力強(qiáng)的本科生進(jìn)入省重點實驗室參與科研課題的研究。先由大四學(xué)生根據(jù)興趣進(jìn)入相應(yīng)課題組進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計選題研究，通過大四學(xué)生的“傳、幫、帶”作用使大三學(xué)生也參與到大四學(xué)生的課題研究中去。同時，大三學(xué)生選擇自己感興趣的綜合性實驗項目，在教師的指導(dǎo)下獨立實施研究計劃，并進(jìn)行每周一次的工作匯報，制訂出下一步工作方案。在此過程中，鼓勵大二學(xué)生加入進(jìn)來，提前熟悉綜合性實驗項目的完成過程，為后期畢業(yè)設(shè)計課題的研究奠定了良好的科研基礎(chǔ)。在本科實驗教學(xué)平臺尚不完善、實驗室設(shè)備更新較慢的基礎(chǔ)上，盡早接納本科生參與科研課題研究，樹立他們的科研意識，消除他們對科研工作的敬畏感和神秘感，為今后從事科學(xué)研究奠定了良好的基礎(chǔ)。另外，本科生進(jìn)入實驗室正確操作或管理儀器，能大大提高儀器的利用率，避免因長期不開機(jī)而導(dǎo)致儀器損壞、報廢的現(xiàn)象。

4.努力提高科教水平，打造高水平的師資隊伍。隨著生物技術(shù)日新月異地發(fā)展和各學(xué)科領(lǐng)域之間的交融、滲透，建立一支綜合素質(zhì)高、科研實力雄厚的高水平教師隊伍是實現(xiàn)本專業(yè)科教合一的重要保證[6]。為此，本專業(yè)積極加強(qiáng)師資隊伍的建設(shè)，提倡和鼓勵教師在職攻讀博士學(xué)位或從事博士后研究，同時還為教師創(chuàng)造條件進(jìn)入美國加州大學(xué)、美國阿克隆大學(xué)等國際名校做訪問學(xué)者。為了提高本專業(yè)教師的科研水平，由高職稱、高學(xué)歷的學(xué)科帶頭人按不同的研究方向分別組建科研團(tuán)隊，將大型科研項目中的子課題分配給團(tuán)隊中的每位教師，尤其是新進(jìn)博士和科研經(jīng)驗不足的年輕教師，為科研能力較弱的教師提供良好的鍛煉機(jī)會，形成了本專業(yè)活躍的科研氛圍。目前本專業(yè)中95%以上的教師具有博士學(xué)位，近5年來承擔(dān)國家級、省部級科研項目50余項，發(fā)表3大檢索論文100多篇。

參考文獻(xiàn)：

[1]譚樹華，袁志棟，劉文海.生物技術(shù)專業(yè)實踐教學(xué)體系改革與實踐探討[J].當(dāng)代教育理論與實踐，2013，5（4）：98-100.

[2]關(guān)淑艷，姚丹，王秀然，等.生物技術(shù)專業(yè)實踐教學(xué)模式探索[J].教育教學(xué)壇，2014，（52）：135-136.

[3]龍石銀，田英，李斌元，等.生物技術(shù)專業(yè)實踐教學(xué)改革的探索[J].教育教壇，2012，（2）：116-117.

[4]韓寒冰，韋明肯，劉杰鳳，等.生物技術(shù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)實踐教學(xué)體系的構(gòu)建與實踐[J].廣州化工，2016，44（13）：168-169.

[5]馬純艷，卜寧，李玥瑩.生物技術(shù)專業(yè)實驗教學(xué)的改革實踐[J].沈陽師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2014，32（1）：120-124.

[6]郭玉娟，陳學(xué)年，付莉，等.生物技術(shù)專業(yè)科教結(jié)合實踐教學(xué)模式研究[J].肇慶學(xué)院學(xué)報，2013，34（5）：56-60.

Research and Practice on Experimental Teaching Reform of Biotechnology Specialty in Universities

MA Liang1，ZENG Xiao-xi1，XUE Qiong2，DENG Jing2，ZHANG Jing-jing2，LI Wen1

（1. College of Life Sciences and Chemistry，Hunan University of Technology，Zhuzhou，Hunan 412007，China；2. School of Packaging and Materials Engineering，Hunan University of Technology，Zhuzhou，Hunan 412007，China）

Abstract：Experimental teaching is an important process to cultivate comprehensive ability and creativity of biotechnology students. This paper discussed the problems in the experimental teaching of biotechnology，and also elaborated measures and achievements of experimental teaching reform in biotechnology from the aspects of updating of experimental teaching mode，improvement of teaching method，establishment of scientific research consciousness of students and construction of teaching staff.

Key words：biotechnology；experimental teaching；teaching reform