生物技術專業開放與自主實驗教學模式初探

常金榮 鄺棗園 譚宇蕙 張廣獻

摘要：為響應廣東省提出的創新強校工程，2014年我院首次開辦了生物技術本科專業，在實驗教學過程中采用開放和自主相結合的實驗教學模式，建立形式多樣、過程測試的考核機制，為培養具有實踐能力和科研能力較強的高素質創新性的生物技術專業人才打下堅實基礎。

關鍵詞：生物技術專業；開放與自主；實驗教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）13-0155-02

生物技術是指人們以現代生命科學為基礎，利用微生物、動植物體對物質原料進行加工，以提供產品為社會服務的技術。生物技術是一門實踐性很強的學科[1]，因此，培養學生的創新意識和實踐能力是生物技術專業人才培養的基石，其中實驗教學在學生實驗技能的培養過程中起著決定性的作用。所以，加強實踐性教學和學生實驗操作技能的培訓是生物技術專業的重點。2014年，廣東省教育廳、財政廳印發了《廣東省高等教育“創新強校工程”實施方案（試行）》[2]，為了貫徹落實廣東省提出的創新強校工程，當年廣州中醫藥大學基礎醫學院首次開辦了生物技術本科專業。結合我校的人才培養目標及生物技術專業的特點，我們提出了開放與自主的實驗教學模式，并在《分子生物學》實驗教學中進行實踐，以期建立完善的開放自主的實驗教學體系，培養出具有創新精神、實踐能力及科研能力較強的高素質現代生物技術專業人才。

一、建立開放和自主的實驗室教學模式

1.學生進入實驗室前的培訓。（1）介紹實驗室的布局，學習實驗室的安全衛生管理制度；（2）熟悉常用實驗儀器的正確操作方法；（3）了解實驗項目的主要內容及臨床意義；（4）學習如何自主申請實驗室及實驗儀器、耗材；（5）規范學生在實驗室內的行為舉止，養成科學嚴謹的工作態度及良好的工作習慣。（1）—（3）的培訓，我們可以借助多媒體來完成；（4）—（5）需要實驗室教師細致耐心的講解。經過培訓，使學生樹立實驗室安全意識，養成良好的實驗室工作習慣，在科研過程中更好的使用開放式實驗室，規范實驗室管理。

2.實驗室的開放管理。生物技術專業的實驗課實行開放式管理模式，實驗室的開放，主要包括實驗時間、實驗內容、儀器設備的開放。對于教學計劃內的實驗，學生除了在課堂上教師的指導下完成之外，還可以根據自己的興趣，選定時間來完成更深入的實驗內容。同時，學生也可以利用實驗室的儀器設備對教學計劃以外的實驗內容進行學習，包括自主設計的創新性綜合性實驗。開放的實驗教學模式，能夠給學生提供更大的自主學習空間，有助于培養科研能力強的高素質創新性人才。此外，開放的實驗教學模式，還可以最大限度的利用實驗室資源。

3.以學生為主體的自主學習的實驗教學模式。與傳統的“三階段式實驗教學模式”（實驗課前預習、實驗課、課后實驗報告）不同[3]，自主學習的實驗教學模式，要求學生自己熟悉實驗相關內容，獨立完成實驗操作。教師不再對實驗內容進行講解，而是針對實驗項目制作教學課件，通過多媒體展示給學生，幫助學生在短時間內了解實驗內容及相關流程；實驗過程中給予技術指導，并引導學生自己獨立思考、分析問題、解決問題。這種自主實驗教學模式不僅提高了實驗教學效率，還調動了學生學習的積極性，更增強了學生及師生之間的交流互動。

二、在實驗教學中使用虛擬現代技術

隨著計算機虛擬現代技術的不斷發展，虛擬現實技術和實驗室教學緊密結合起來，成為實驗教學中的有效手段和方法，也是眾多高校實驗教學改革、實驗室建設的重要方向之一。虛擬現實技術包括三個基本特征：沉浸性、交互性和想象性。沉浸性作為虛擬現實技術最主要的特征，就是讓用戶感受到自己存在于虛擬世界中，并參與虛擬世界的各種活動，突破了被動的觀察者的慣例。交互性，則是指參與者和虛擬環境之間進行交互。想象性，是指在虛擬環境中發揮人的創造性和想象力。虛擬現實的三個基本特征強調了人在這個系統中的主導作用[4]。采用虛擬現實技術建立的實驗室，模擬各種實驗環境及實驗操作過程，實驗者可以在虛擬環境中完成預定的實驗項目。基于虛擬現實的實驗教學，可以使學生積極主動的進行自主化、個性化及探索性的學習，尤其對于自主設計的創新性綜合性實驗，學生可以先在虛擬的實驗室里完成預實驗，判斷實驗的預期結果以及實驗過程中可能出現的問題。這樣不僅可以避免在正式實驗過程中少走一些彎路，而且可以減少大型儀器的使用損耗和實驗材料的消耗，降低實驗成本，同時能夠激發學生學習興趣，更有利于建立以學生為主體的自主學習模式。2016年我院獲得“中央財政支持地方高校發展專項資金”的支持，建立基礎醫學類虛擬仿真實驗教學平臺。生物技術專業依托虛擬仿真實驗平臺，更好的開展創新性、綜合性教學實驗項目，拓展專業知識領域，加強科研實踐與創新能力。

三、建立靈活的多樣化、分階段考核機制

傳統的實驗教學多通過學生期末提交實驗報告來考核，這種單一的考核模式很難體現學生實際的動手能力和創新設計能力。基于開放、自主的實驗教學模式，我們建立了多樣化、分階段的考核機制，更有利于檢測教師的教學成效和學生的學習效果。分階段考核是貫穿于整個實驗教學過程的考核體系，包括學生的出勤情況、課前預習、實驗操作過程、實驗報告撰寫。同時記錄各個階段每位學生的考試成績，并按照一定的比例計算，得到最終的考核成績。“多樣化”的考核多采用小組考核、班級考核相結合的方式，做到客觀、公平、公正。多樣化、分階段考核機制，更注重實驗過程、注重培養學生的動手能力和創新能力。此外，還培養了學生的集體主義榮譽精神及協作意識。

四、培養高素質的實驗師資隊伍

建立自主、開放式實驗教學模式，對實驗室教師的知識結構、科研水平和指導能力提出了更高的要求。一方面引進具有博士學位的高水平教師，另一方面，為現有的教師隊伍提供培訓和進修機會，不斷提高他們的業務水平和實驗技能。同時，鼓勵教師申報教學研究課題和科研項目，將科研成果引入實驗教學，開設綜合性、創新性實驗，豐富實驗內容，優化實驗方法，與時俱進。在實驗室教師和技術人員職稱評定、工作量計算等方面應該享受同其他教師的同等待遇，調動大家工作的積極性和主動性。所以，培養一支高素質的穩定的實驗師資隊伍，是自主開放式實驗教學順利開展的重要保障[4]。

五、自主開放式實驗教學模式在《分子生物學》實驗課中的實踐成效

《分子生物學》是一門實驗技術要求很強的學科，因此《分子生物學》實驗課的教學工作非常重要。我院生物技術專業在課程設置時，專門在第三學年設置《分子生物學》系列實驗課96學時，在實驗教學過程中采用自主開放式教學模式。學生按要求完成實驗全程：基因工程和蛋白質工程，其中涉及DNA重組、DNA克隆、PCR、Western Blot等分子生物學技術。同時，在教師的指導下自主設計創新性、綜合性實驗，其中多項實驗獲得了學校本科大學生創新創業實驗項目的經費支持。在對學生開展自主開放式實驗教學模式滿意度的調查問卷中顯示，大多數學生給出了較高的評價，滿意度達到了95%以上。

六、結語

開放、自主學習的實驗教學模式，激發了學生的自主學習欲望，養成課前預習，實驗中遇到問題獨立思考、分析問題、解決問題，實驗后認真完成實驗報告等良好習慣，為培養復合型、創新型人才提供有效捷徑。由于我院生物技術專業開辦時間短暫，還存在很多不足，希望在今后的實驗教學過程中進一步完善。

參考文獻：

[1]鄭世英.生物技術專業實驗教學模式探索[J].衡水學院學報，2009，11（1）：109-111.

[2]廣東省教育廳，廣東省財政廳.廣東省高等教育“創新強校工程”實施方案（試行）[Z].2014，（1）：16.

[3]扶教龍，邱業先，王桃云，等.生物技術大實驗教學體系建設和實踐[J].中國科技信息，2010，6（12）：121-123.

[4]王曉華，王杰，李海燕，等.高校開放實驗室建設的探索[J].實驗室研究與探索，2013，32（9）：219-224.