《生物技術大實驗》教學改革初探

摘要：本文分析了《生物技術大實驗》在教學過程中存在的問題和不足。通過實驗室硬件建設、實驗教學內容和教學模式的調整、教師角色的轉換、引導學生進入科研實驗和完善實驗考核體系等方面的改革與實踐，取得了非常好的教學效果，充分調動了學生的學習積極性，有效提高實驗課的教學質量，并有利于培養學生的綜合分析能力和創新意識。

關鍵詞：生物技術大實驗；教學改革；教學質量

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）32-0039-03

一、引言

生物技術是21世紀最具發展前景和活力的學科之一，《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2020年）》將其列為需要大力發展的前沿技術[1]，在《“十二五”生物技術發展規劃》中，也將生物技術產業提到了戰略性新興產業的歷史新高度[2]。許多發達國家也都把生物技術確定為經濟和科技發展的關鍵技術，成為各國競爭最為激烈的前沿領域之一。在激烈的國際競爭中，人才是制勝的關鍵，大力培養具有創新意識和創新能力的現代生物技術人才已成為高等教育的歷史責任。

生物技術專業旨在培養適應我國經濟、社會發展需要，德智體全面發展，掌握現代生物學和生物技術的基本理論、基本知識和基本技能，獲得應用基礎研究和科技開發研究的初步訓練，具有良好的科學素質、較強的創新意識和實踐能力的生物技術高級專門人才。實驗教學是理論聯系實際的重要教學環節，是生物技術專業教學的重要組成部分，對于培養學生實驗能力、創新能力、獨立工作能力有不可替代的重要作用。近年來，生物技術呈現迅猛發展的局面，新理論、新技術層出不窮。因此，實驗教學在生物技術專業學生培養中的地位更加重要。重慶師范大學自2004年開始招收生物技術本科專業，開設了生物化學實驗、動物學實驗、植物學實驗等十多門基礎實驗課程，在這些實驗課程的基礎上于2006年開始在對2004級生物技術專業的學生開設《生物技術大實驗》綜合實驗課程。許多高校也都開設了這門實驗課，并做了很多教學改革的嘗試[3-6]。筆者根據多年承擔該門實驗課程教學的經歷，分析和總結了《生物技術大實驗》課程開設過程中存在的問題和教學改革的一些成功經驗。

二、《生物技術大實驗》教學存在的主要問題

《生物技術大實驗》總共有100個學時，該課程對于學生深入理解和掌握現代生物技術的理論和操作技能是必不可少的，實驗內容包括生物化學、分子生物學、基因工程、微生物發酵、植物細胞培養等。經過多年的教學實踐，教學團隊積極調整教學內容，優化實驗安排，并編寫了《生物技術大實驗講義》，取得了較好的教學效果。然而，在學校的整體教學運行體系中，實驗教學主要依附于理論教學，實驗整體安排缺乏系統性，實驗教學落后于理論教學，不利于學生系統掌握各種實驗技能。問題表現在如下幾方面。

1.實驗設備不足。《生物技術大實驗》涉及的實驗內容多，需要的實驗設備多，價格昂貴，維護費用高，因而購置套數有限。有些基本實驗可以達到2個人一組，而有些實驗只能由6個人一組，甚至一個班共用一套設備，限制了實驗項目的選用、實驗質量和教學效果。

2.實驗教學內容單一。盡管《生物技術大實驗》是一門綜合性實驗課程，但教學內容主要是基礎的驗證性實驗，綜合性和自主性設計實驗較少。這種教學內容安排不利于學生動手能力和創新能力的培養。

3.實驗教學方法陳舊。以傳統的實驗教學模式為主。實驗之前，教師將實驗的原理、要求、難點、實驗現象以及注意事項等進行詳細講解，以確保實驗成功。實驗所需的儀器、試劑配制均已由實驗員準備好并擺在試架上，學生只是機械地操作，定時觀察現象，記錄實驗數據。很多學生只是盲目操作，走走過場，這種實驗教學模式實際上是一種呆板的模仿型教學，既造成資源浪費，又打消學生對實驗課的興趣，既不利于對課本知識的理解和鞏固，也不利于對學生創新精神和創新能力的培養。

4.學生對實驗課的重視程度不夠。學生沒有學習目的，就認為高考是學生學習的一個終極考驗，考上大學如同進入保險箱，最終自我放松。學習態度非常散漫，不愿意學習，曠課、逃課、忙于打工等社會活動。實驗課的考核方式主要以平時的實驗表現和實驗報告為主，沒有期末考試的“緊箍咒”，學生的態度更是散漫，光看不動手，只是起著“記錄員”的作用，更有甚者完全讓同學做，自己抄個數據就可以了。

5.對學生和教師的評價考核機制還不夠科學完善。評價學生的標準主要是平時成績，導致學生不重視實驗課。而對教師的評價考核過多側重于形成性評價上，而不注重過程評價。對于教學行為的評價也只看教師給學生傳授了多少知識和學生掌握知識的情況，不注重教師在教學過程中是否善于發現或提出問題，不注重考核教師對學生創新思維能力的培養。

三、《生物技術大實驗》的改革

1.加強實驗室建設，完善實驗教學條件。實驗室是課堂教學的延伸，是理論聯系實際的重要手段，是學校教學和科研工作的重要組成部分。近年來，學校以申博立項建設為契機，以重點實驗室和實驗教學中心建設為重點，加大對實驗學科的投入，購置了相關的實驗設備，使實驗設備基本滿足1～2人一套。同時，在學校和學院統一安排下，將科研實驗室的部分大型設備向本科生開放，提高大型設備的開放程度和利用率。安排專門教師教授大型設備的原理、使用方法和注意事項，讓每個學生都有機會接觸和掌握現代化設備的使用。

2.調整實驗內容，增強學生自主性。刪除驗證性實驗，將這部分實驗融合到基礎實驗課程當中，而將《生物技術大實驗》的內容全部調整為綜合性實驗和自主性實驗，尤其要提高自主性實驗的比例。綜合性實驗的教學目標是突出對學生動手能力、分析問題和解決問題等綜合性素質的培養。讓學生運用已掌握的理論和知識去分析得出實驗結果，培養動手能力和分析能力。例如通過“植物組織培養”實驗，通過取材、預處理、愈傷組織誘導與繼代培養等實驗，讓學生掌握植物組織培養的知識和實驗技術，培養學生綜合利用學過的知識來分析實驗結果。自主性實驗教學模式是以學生自主活動為基礎的新型實驗教學模式。我們開設了“土壤淀粉酶產生菌的篩選鑒定”、“果蠅海藻糖合成酶基因的克隆”、“中華按蚊宿主偏好性的研究”等自主性實驗，由學生自主設計實驗方案、準備實驗材料、自主配制實驗試劑、安排實驗進程和實驗時間進行設計性實驗。通過實驗內容的調整，不但提高了學生對實驗的興趣，而且培養了學生的創新精神和創新能力。經過四屆生物技術專業學生的試運行，取得了非常好的效果。

3.轉變實驗老師的職能，提高學生能動性。在過去的實驗教學過程中，實驗員將實驗所需要的所有設備、耗材準備好，實驗所用試劑全部配制好。任課老師詳細講解實驗原理、實驗步驟、注意事項等，學生只是利用已經準備好的實驗條件，按照詳細的實驗步驟機械地操作，不需要動腦子。老師包辦一切，而學生只是簡單模仿。通過幾年的教學探索，我們轉變了教師在實驗過程中的角色，由過去的包辦一切轉變為起輔助作用。實驗員準備實驗場地，提供設備、試劑，安排實驗時間，在規定的時間內由學生自行安排實驗進度，配制實驗試劑，進行實驗操作。任課老師指導學生實驗，檢查學生的安排是否合理，培訓設備的使用是否正確，幫助學生分析實驗中出現的問題。通過師生角色的轉換，使學生成為實驗的主體，發揮了學生的自主性和能動性，較好地培養學生的動手能力和分析問題、解決問題的能力。