林業(yè)院校生物工程專業(yè)多元化實(shí)驗(yàn)教學(xué)與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)

董旭杰 彭繼慶 薛超

摘要 ? ?為了培養(yǎng)生物工程專業(yè)高素質(zhì)人才，近年來，中南林業(yè)科技大學(xué)加大資金投入力度，加強(qiáng)生物工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。本文分析了生物工程專業(yè)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，介紹了構(gòu)建多元化開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的必要性，如共享實(shí)驗(yàn)設(shè)備、開設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)、導(dǎo)師科研制與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)并行，并闡述了實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理制度化，以期為培養(yǎng)生物工程領(lǐng)域人才提供參考。

關(guān)鍵詞 ? ?生物工程;實(shí)驗(yàn)教學(xué);人才培養(yǎng)

中圖分類號(hào) ? ?Q81-4;G642 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ? ?A

文章編號(hào) ? 1007-5739（2020）17-0252-01 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

Abstract ? ?In order to cultivate high-quality talents in bioengineering， central south university of forestry and technology has increased capital investment and strengthened the construction of bioengineering laboratories in recent years. The paper analyzed the problems existing in the traditional experimental teaching of bioengineering majors， and introduced the necessity of constructing a diversified and open experimental teaching model， such as sharing experimental equipment， opening comprehensive experiments， tutor scientific research system and innovative experiments in parallel， elaborated the institutionalization of laboratory teaching management， in order to provide references for training talents in the field of bioengineering.

Key words ? ?bioengineering; experimental teaching; talent development

生物工程專業(yè)是一個(gè)實(shí)踐性強(qiáng)的應(yīng)用型專業(yè)，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[1]。作為該專業(yè)的工科學(xué)生，要成為一個(gè)畢業(yè)后能迅速融入社會(huì)的高精尖人才，首先，學(xué)生不僅要具有扎實(shí)的理論知識(shí)，包括知識(shí)點(diǎn)的概念、特性、作用原理、操作方法以及實(shí)際應(yīng)用等;其次，學(xué)生更要有熟練的動(dòng)手能力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，并且在自己感知與認(rèn)知的基礎(chǔ)上提高獨(dú)立思考和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力。因此，培養(yǎng)生物工程類學(xué)生的動(dòng)手及創(chuàng)新能力尤為重要。實(shí)驗(yàn)室是大學(xué)生高等教育中的重要組成部分，是學(xué)生將理論課學(xué)習(xí)與動(dòng)手實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力培養(yǎng)相結(jié)合的重要平臺(tái)[2-3]。根據(jù)實(shí)際情況，中南林業(yè)科技大學(xué)為了提高生物工程類學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，提出了開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)、導(dǎo)師科研團(tuán)隊(duì)制、大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等多種教學(xué)模式，探索多元化的教學(xué)路徑，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力。

1 ? ?生物工程專業(yè)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

目前，很多高校由于實(shí)驗(yàn)條件差、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備不完善等原因限制，往往只進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)或演示性實(shí)驗(yàn)等，這樣大大限制了學(xué)生的動(dòng)手能力與創(chuàng)新能力培養(yǎng)[4]，造成學(xué)生自身對(duì)實(shí)驗(yàn)失去興趣和缺乏探索精神，不利于高校對(duì)快速適應(yīng)社會(huì)人才的培養(yǎng)。

首先，生物工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課大多數(shù)都是驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，在理論課的基礎(chǔ)上，主要讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的基本技能、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)原理。這樣學(xué)生就缺失了收集資料整理和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)，大大限制了學(xué)生創(chuàng)新能力與綜合素質(zhì)的提高。其次，專業(yè)理論課程之間相對(duì)獨(dú)立，導(dǎo)致開設(shè)的各個(gè)實(shí)驗(yàn)之間關(guān)聯(lián)性不大。再次，由于實(shí)驗(yàn)室資源、實(shí)驗(yàn)課時(shí)安排、實(shí)驗(yàn)耗材等方面的原因，通常實(shí)驗(yàn)課都是3～5人為1個(gè)小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，或者教師進(jìn)行演示性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生觀察即可。這就導(dǎo)致有些學(xué)生不用動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，即使做實(shí)驗(yàn)也是按照教師設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)步驟，用教師準(zhǔn)備好的實(shí)驗(yàn)試劑、材料和實(shí)驗(yàn)設(shè)備等按部就班地去驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)[5]。這樣嚴(yán)重限制了學(xué)生的創(chuàng)新思維，不能培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力。

2 ? ?構(gòu)建多元化開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的必要性

近年來，中南林業(yè)科技大學(xué)生物技術(shù)與工程實(shí)驗(yàn)室正在逐步對(duì)本科生實(shí)行全天開放，利用該實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)開設(shè)一些綜合性、靈活性、創(chuàng)新性及設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)，安排實(shí)驗(yàn)教師對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)儀器設(shè)備的操作、實(shí)驗(yàn)室安全條例等進(jìn)行培訓(xùn)。通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，逐步提高中南林業(yè)科技大學(xué)生物工程專業(yè)學(xué)生的實(shí)操能力和科研創(chuàng)新能力。

2.1 ? ?共享實(shí)驗(yàn)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)資源共享化

以往各專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室相對(duì)獨(dú)立，一些常用設(shè)備重復(fù)采購，大大浪費(fèi)了有限的資金以及實(shí)驗(yàn)室空間，如水浴鍋、滅菌鍋、培養(yǎng)箱等資源。通過優(yōu)化整合、細(xì)致合理的安排，從而更加有效地利用實(shí)驗(yàn)室，使儀器設(shè)備利用率達(dá)到最優(yōu)，節(jié)約了科研資金。

在儀器設(shè)備采購上，中南林業(yè)科技大學(xué)實(shí)行招投標(biāo)制度，購進(jìn)價(jià)格優(yōu)惠、質(zhì)量好的設(shè)備和儀器。學(xué)院現(xiàn)擁有森林植物國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、南方林業(yè)生態(tài)應(yīng)用技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室和湖南會(huì)同杉木林系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測(cè)研究站等3個(gè)國家級(jí)教學(xué)科研平臺(tái)，以及7個(gè)省級(jí)教學(xué)科研平臺(tái)和1個(gè)湖南省產(chǎn)學(xué)研基地。根據(jù)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備，在充分考慮各專業(yè)特點(diǎn)及特殊要求的前提下，整合了實(shí)驗(yàn)資源，提高儀器設(shè)備的利用率。結(jié)合林業(yè)院校生物技術(shù)和生物工程專業(yè)特點(diǎn)，統(tǒng)一安排綜合性實(shí)驗(yàn)，結(jié)合生物學(xué)科發(fā)展的前沿?zé)狳c(diǎn)，充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源查閱最新的相關(guān)文獻(xiàn)，給學(xué)生授以最新的知識(shí)和新成果，加強(qiáng)多元化、網(wǎng)格化教學(xué)。

2.2 ? ?整合相關(guān)課程，開設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)

針對(duì)生物工程專業(yè)的一些課程，如微生物學(xué)、生物化學(xué)、分子遺傳育種、顯微攝影技術(shù)、酶工程、基因工程等，這些課程基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)相對(duì)重復(fù)，例如培養(yǎng)基的配置，培養(yǎng)皿的包扎、滅菌，接種操作實(shí)驗(yàn)等。按照新時(shí)期對(duì)人才培養(yǎng)方案的要求，通過優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容和課程體系設(shè)計(jì)綜合性大實(shí)驗(yàn)，對(duì)相關(guān)課程的多個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合，學(xué)生可以綜合已學(xué)過的知識(shí)設(shè)計(jì)和操作實(shí)驗(yàn)，這樣可以極大地提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和培養(yǎng)創(chuàng)新思維[6]。綜合性實(shí)驗(yàn)的顯著優(yōu)點(diǎn)就是由學(xué)生獨(dú)立或者以小團(tuán)隊(duì)合作方式等自主完成查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料、自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)試劑配置、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)結(jié)果的處理與分析。這樣改變了原來“教師帶學(xué)生”的方式，變?yōu)椤皩W(xué)生為主、教師為輔”，更加突出學(xué)生的主導(dǎo)作用。這種綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ讲粌H可以鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，也能培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)分析、運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)分析和解決問題的能力。

2.3 ? ?導(dǎo)師科研制與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)并行

生物工程專業(yè)屬于應(yīng)用性比較強(qiáng)的專業(yè)，它要求培養(yǎng)有一定知識(shí)、能力和綜合素質(zhì)，面向生產(chǎn)、開發(fā)和管理等方面的綜合應(yīng)用型人才，所以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中需要更加注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研項(xiàng)目、生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合。中南林業(yè)科技大學(xué)針對(duì)本科生從二年級(jí)開始對(duì)專業(yè)實(shí)驗(yàn)感興趣的學(xué)生實(shí)行自選導(dǎo)師制，這個(gè)階段學(xué)生還沒有進(jìn)行系統(tǒng)的專業(yè)理論課學(xué)習(xí)，此時(shí)進(jìn)入教師的科研課題組一方面拓寬學(xué)生的專業(yè)視野，同時(shí)也大大提高了學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的興趣，通過參與科研項(xiàng)目，了解本專業(yè)最新的科研動(dòng)態(tài)并加強(qiáng)專業(yè)技能，進(jìn)一步提高自己的認(rèn)知能力和科研能力，同時(shí)為高質(zhì)量的畢業(yè)論文打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ);另一方面讓科研與教學(xué)相結(jié)合，讓學(xué)生參與到科研中，完成教師科研工作的一部分，既鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，又能減輕教師的科研任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)雙贏。

中南林業(yè)科技大學(xué)針對(duì)三、四年級(jí)本科生實(shí)行自主創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，此時(shí)學(xué)生已修完基礎(chǔ)專業(yè)課程，具備了較全面的本專業(yè)知識(shí)和一定的動(dòng)手操作能力，對(duì)競(jìng)技性比賽、大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目、大學(xué)生實(shí)踐項(xiàng)目等感興趣的學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣自由組合小團(tuán)隊(duì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。學(xué)生從興趣內(nèi)容出發(fā)，查閱文獻(xiàn)資料、初步制定實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析到撰寫實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告、論文等，這些過程完全由學(xué)生自主完成。通過這樣的實(shí)驗(yàn)方式，極大地提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，鍛煉了實(shí)際動(dòng)手能力，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和思維創(chuàng)新能力。

3 ? ?實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理制度化

多元化教學(xué)模式需要相應(yīng)的管理制度規(guī)范化，開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)改變了原有固定時(shí)間做實(shí)驗(yàn)的模式。由此，教師、學(xué)生、實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和時(shí)間等的不確定性給實(shí)驗(yàn)室管理帶來一定困難。為了配合學(xué)校對(duì)專業(yè)人才培養(yǎng)方式的改進(jìn)，并且確保學(xué)生專業(yè)實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，從學(xué)生提出使用申請(qǐng)到進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室開展實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室制定了多項(xiàng)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)管理制度，包括學(xué)生申請(qǐng)表、實(shí)驗(yàn)室管理制度、安全管理制度、儀器設(shè)備管理制度、衛(wèi)生管理制度、藥品管理制度、廢液處理制度等。生物工程開放性實(shí)驗(yàn)室的開放包括對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)時(shí)間等的開放，因而也涉及實(shí)驗(yàn)過程中的方方面面，規(guī)范化的管理能夠提高實(shí)驗(yàn)室的使用率和提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性。

4 ? ?結(jié)語

對(duì)于生物工程專業(yè)來說，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)直接關(guān)系到學(xué)生的實(shí)踐能力，同時(shí)也對(duì)科研項(xiàng)目有很大影響，因而應(yīng)該引起高度重視。中南林業(yè)科技大學(xué)生物技術(shù)與工程實(shí)驗(yàn)室教學(xué)改革雖然取得初步成果，還需要全體師生參與到實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中來，提高學(xué)生實(shí)踐、分析和運(yùn)用知識(shí)的能力，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新潛力，為培養(yǎng)生物工程領(lǐng)域的高精尖人才打下良好的基礎(chǔ)。

5 ? ?參考文獻(xiàn)

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