生物工程實驗教學(xué)體系的改革與實踐

摘 要 生物工程專業(yè)實驗教學(xué)是該專業(yè)教學(xué)體系中的核心內(nèi)容。本文從目前實驗教學(xué)體系中暴露出的問題著手，以湖北工業(yè)大學(xué)為例，對實驗教學(xué)體系進行了一系列改革：轉(zhuǎn)變教學(xué)思想，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，調(diào)整實驗內(nèi)容，整合教育資源，教學(xué)結(jié)合科研，重視信息反饋。通過改革，教學(xué)質(zhì)量得到明顯提高，學(xué)生的工程能力顯著增強。

關(guān)鍵詞 生物工程 實驗教學(xué)改革 教學(xué)質(zhì)量 工程能力

中圖分類號：G642文獻標(biāo)識碼：A

0 引言

生物工程專業(yè)是我國重點發(fā)展的高新技術(shù)專業(yè)之一。我國生物工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但是我國的生物工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展與國際先進水平還有較大差距，其中生物工程上游技術(shù)相差5年左右，而直接與生物工程產(chǎn)業(yè)化相關(guān)的生物工程技術(shù)相差10~20年。隨著高等學(xué)校擴大招生規(guī)模，高等院校的教學(xué)資源尤其是實驗教學(xué)資源明顯不足，導(dǎo)致學(xué)生動手能力較弱，無法滿足社會需求，阻礙了我國生物工程行業(yè)的發(fā)展。在這種形勢下，我們必須加強高校實驗教學(xué)，改變我國在生物工程行業(yè)落后的面貌。

生物工程專業(yè)是湖北工業(yè)大學(xué)彰顯輕工特色的專業(yè)，主要依托于發(fā)酵工程教育部重點實驗室、工業(yè)微生物湖北省重點實驗室、湖北省食品發(fā)酵工程中心，面向國家新型產(chǎn)業(yè)——生物產(chǎn)業(yè)，培養(yǎng)具有生物工程專業(yè)基礎(chǔ)知識，掌握生物工程工藝原理以及發(fā)酵工藝過程，生物工程設(shè)備原理及其操作，能在該領(lǐng)域從事管理、生產(chǎn)、設(shè)計、技術(shù)研究、產(chǎn)品開發(fā)等工作的高級工程技術(shù)人才。經(jīng)過幾年的不屑努力，通過人才的不斷引進，湖北工業(yè)大學(xué)生物工程專業(yè)建設(shè)了一只富有創(chuàng)新精神的師資隊伍，并整合了科研平臺，組建了生物能源、生物材料、生物制藥、生物化工研究團隊。以此為基礎(chǔ)，建立了一套比較完整的校內(nèi)外實驗教學(xué)體系。湖北工業(yè)大學(xué)的實驗教學(xué)取得了良好的成績，培養(yǎng)出了一大批綜合素質(zhì)高、工程能力強的工程技術(shù)人員，在生物工程行業(yè)內(nèi)收到了廣泛的好評。

1 生物工程專業(yè)實驗教學(xué)體系發(fā)展及其現(xiàn)狀

1.1 國內(nèi)各大高校在生物工程專業(yè)實驗教學(xué)改革上的探索

生物工程實驗教學(xué)的主要目的在于使學(xué)生更好地理解相關(guān)生物工程原理，鍛煉學(xué)生運用相關(guān)技術(shù)方法的能力。在具體實施中，培養(yǎng)學(xué)生實驗?zāi)芰Φ目偰繕?biāo)是通過不同課程以不同的實驗教學(xué)形式，在適宜的教學(xué)階段通過不同層次的培養(yǎng)予以實現(xiàn)的。鑒于實驗教學(xué)的重要性，綜合我國實驗教學(xué)現(xiàn)狀，我國的各大高校對學(xué)生的實驗教育做出了大膽探索。西南石油大學(xué)的鄒長軍等提出，從實驗室建設(shè)、教學(xué)手段、課外活動等方面對生物工程專業(yè)實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)進行改革；上海交通大學(xué)的蔣群等從綜合大實驗的角度探討了生物工程大實驗教學(xué)的改革。華南理工大學(xué)、江南大學(xué)等將理論探索應(yīng)用到了實踐，并取得了驕人的成績。江南大學(xué)對生物工程專業(yè)基礎(chǔ)課的實驗進行了重組與革新，將實驗課設(shè)置成與理論課具有同等地位的獨立課程。

1.2 實驗教學(xué)體系在改革中存在的問題

由于教學(xué)資源稀缺、辦學(xué)經(jīng)費不足、課程設(shè)置不合理等原因，我國生物工程實驗教學(xué)仍然存在許多不容忽視的問題。這些問題已經(jīng)成為制約我國生物工程技術(shù)人才培養(yǎng)和發(fā)展的瓶頸。這些存在的問題主要包括以下幾個方面：（1）在整個教學(xué)體系中，重理論，輕實踐；（2）實驗內(nèi)容缺乏系統(tǒng)性，連貫性；（3）實驗多為基礎(chǔ)性實驗，缺乏探索性實驗；（4）教學(xué)運行機制以教師為主；（5）教學(xué)資源稀缺，實驗經(jīng)費不足等。

2 生物工程實驗教學(xué)改革的具體實踐

2.1 轉(zhuǎn)變教師教育思想，深化學(xué)生實踐學(xué)習(xí)觀念

強調(diào)教師要改變重理論教學(xué)、輕實驗教學(xué)的思想，要求教師將實驗教學(xué)提高到與理論教學(xué)同等重要的位置，在向?qū)W生講授實驗原理的同時，強調(diào)基本實驗技能的掌握，鼓勵學(xué)生勤思考、勤動手。同時開展特色實驗教學(xué)活動，激發(fā)學(xué)生的實驗興趣，提高教學(xué)質(zhì)量。

2.2 調(diào)整實驗課程內(nèi)容，強調(diào)專業(yè)知識的系統(tǒng)性

為培養(yǎng)學(xué)生的工程操作能力，強調(diào)注重專業(yè)課實驗的系統(tǒng)性。以菌種選育、發(fā)酵條件優(yōu)化、發(fā)酵產(chǎn)品提取為主線，串聯(lián)與生物工程相關(guān)的一系列實驗，體現(xiàn)學(xué)科的交叉性和互補性，提取各學(xué)科代表性實驗，單獨設(shè)置實驗課程。實驗課程涵蓋生物工程的上游技術(shù)（基因工程）、發(fā)酵技術(shù)、酶工程、下游分離技術(shù)、檢測技術(shù)等實驗技術(shù)。

2.3 優(yōu)化課時設(shè)置結(jié)構(gòu)，改革成績評定辦法

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，課程設(shè)置和課時安排上更偏向于理論知識講學(xué)，壓縮了實驗課程教學(xué)的內(nèi)容和時間。課程考核中，理論知識考察仍然占主導(dǎo)地位，忽視實驗技能考察，使得學(xué)生對實驗技能的培養(yǎng)不夠重視。為了解決這類問題，在實際教學(xué)中，要求教師協(xié)調(diào)好理論課和實驗課的時間，使學(xué)生有充分的時間學(xué)習(xí)實驗技能。實驗教學(xué)成績由筆試成績和平時成績組成。為了突出實驗操作的重要性，適當(dāng)提高平時成績的比重，兩者各占總成績的50%。而平時成績由如下三部分構(gòu)成：實驗報告成績（30%）、實驗操作成績（40%）、實驗預(yù)習(xí)成績（30%）。

2.4 提高綜合實驗比重，落實探索性實驗的實施

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，比較注重基礎(chǔ)型實驗，綜合型實驗在整個教學(xué)體系中所占的比例小。在保留基礎(chǔ)實驗的基礎(chǔ)上，利用綜合型大實驗將各種基礎(chǔ)實驗有機串聯(lián)起來，盡可能使各實驗具有承接性，避免教學(xué)與實際應(yīng)用的脫節(jié)。湖北工業(yè)大學(xué)開設(shè)了發(fā)酵工程綜合型大實驗，選題以短梗霉多糖好氧發(fā)酵和井岡霉素生產(chǎn)菌好氧發(fā)酵為主，實驗的方案計劃，前期準(zhǔn)備，藥品配置，以及實驗操作，都由學(xué)生獨立完成，提高學(xué)生的主體性。綜合型實驗中，實驗內(nèi)容相對開放，學(xué)生可以對自己感興趣的課題進行深入探索，也極大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.5 實驗與科研結(jié)合，教學(xué)以科研為輔

為了提高學(xué)生的實驗興趣，進一步培養(yǎng)學(xué)生的科研能力，強調(diào)教師在平時的教學(xué)中，適當(dāng)介紹學(xué)院的科研項目，鼓勵學(xué)生進入實驗室，協(xié)助教師或研究生進行科學(xué)研究。這樣，讓學(xué)生提前參與到科學(xué)研究中來，在培養(yǎng)學(xué)生實驗?zāi)芰Φ耐瑫r，也可以激發(fā)學(xué)生科研的興趣，為學(xué)校培養(yǎng)碩士研究生打下基礎(chǔ)。

2.6 整合實驗室資源，提高設(shè)備利用率

為了充分發(fā)揮實驗室儀器的作用，提高設(shè)備利用率，盤活閑置的儀器設(shè)備，必須引入開放、共享、服務(wù)的新機制。為了使實驗室有限的實驗資源在科學(xué)的管理體制下運行，以達到最大的設(shè)備利用率，最優(yōu)化的管理措施，本文提出如下幾條管理辦法：首先，建立科學(xué)的實驗室管理機制，促進實驗室資源共享。完善實驗室規(guī)章制度，確保實驗室以有序、節(jié)約、開放、共享的機制運行。其次，建立專業(yè)的實驗設(shè)備管理隊伍，劃分責(zé)任管理區(qū)，規(guī)定管理責(zé)任人。構(gòu)建多層次的管理隊伍，確保儀器的正確使用。最后，實行有償使用，提供校內(nèi)外服務(wù)。對于大型精密儀器，為了支付其日常維護費用，可以適當(dāng)收取使用費，提供給校內(nèi)外各科研機構(gòu)服務(wù)，同時擬定詳細的收費標(biāo)準(zhǔn)和管理辦法。

2.7 重視信息反饋，教學(xué)相互促進

教師應(yīng)該本著以學(xué)生為本的原則，及時取得學(xué)生的學(xué)習(xí)信息，了解學(xué)生對實驗的掌握情況，同時，盡可能將對學(xué)生的公正評價反饋給學(xué)生，使學(xué)生明白自身在學(xué)習(xí)中的不足之處，并認(rèn)真批閱實驗報告，對學(xué)生的實驗結(jié)果和實驗?zāi)芰ψ龀鲈u價，以期學(xué)生改正不足，不斷進步。

3 改革成果

3.1 系統(tǒng)掌握基礎(chǔ)實驗技能，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實驗?zāi)芰?/p>

生物工程專業(yè)涉及的上、中、下游技術(shù)，包括分子生物學(xué)、微生物學(xué)、細胞生物學(xué)、發(fā)酵工藝學(xué)、酶工程、分離工程、環(huán)境微生物學(xué)等學(xué)科。需要學(xué)生擁有廣泛的知識面，掌握系統(tǒng)的實驗技術(shù)。堅定不移地堅持基礎(chǔ)實驗的教學(xué)，夯實基礎(chǔ)實驗技能，使學(xué)生掌握一整套與生物工程相關(guān)的實驗技術(shù)，為綜合型實驗和設(shè)計型實驗打下基礎(chǔ)。

3.2 促使學(xué)生熟悉專業(yè)儀器操作，提高學(xué)生處理數(shù)據(jù)的能力

生物工程專業(yè)對學(xué)生的綜合能力要求高，需要學(xué)生熟悉重要儀器的操作與維護，掌握生物工程設(shè)備原理與操作。通過實驗教學(xué)改革與落實，學(xué)生基本上掌握了常用大型精密儀器的原理與操作，學(xué)會了運用數(shù)據(jù)分析軟件分析處理實驗數(shù)據(jù)。

3.3 提高學(xué)生創(chuàng)新精神，激發(fā)學(xué)生科研興趣

實踐教學(xué)環(huán)節(jié)質(zhì)量的高低，直接影響到學(xué)生創(chuàng)新思維和綜合能力的培養(yǎng)。實驗環(huán)節(jié)得到加強后，不僅基礎(chǔ)實驗技能的培養(yǎng)得到了落實，創(chuàng)新型實驗和探索性實驗在一定程度上培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神，激發(fā)了學(xué)生的求知欲，為培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力打下了基礎(chǔ)。

3.4 強化學(xué)生思維分析能力，培養(yǎng)團隊協(xié)作精神

實驗教學(xué)的最終目的是培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，獨立思考的能力，工程處理能力。在科學(xué)技術(shù)發(fā)展突飛猛進的今天，在解決實際問題時，對知識面有很廣泛的要求，這就要求學(xué)生具備團隊精神。培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作能力也是實驗教學(xué)改革的重要目的。

本課題受湖北省教育廳教學(xué)研究項目（項目編號：省2008235）和湖北工業(yè)大學(xué)教學(xué)研究項目（項目編號：校200908，200909）資助

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