以專業認證導向的生物技術綜合實驗教學改革

張書芹 楊細燕 劉智捷 李科學

摘要：生物技術綜合實驗是高等學校生命科學類專業一門重要的專業核心課程，對人才培養目標的達成至關重要。華中農業大學以專業認證為契機，對生物技術綜合實驗課進行持續改進，在實際教學過程中進行了以下方面的教學改革：一是以培養目標為導向，修訂教學大綱，優化教學內容;二是改革考核方式與評價方法;三是完善教學設施和師資隊伍，提升教學條件。實踐證明，這一系列教學改革對完善生物技術綜合實驗教學內容、提高學生對課程的重視度以及培養學生的科研思維和實驗技能具有顯著的促進作用，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：生物技術綜合實驗;專業認證;教學改革

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2020）12-0151-03

《華盛頓協議》是國際上的本科工程學歷資格互認協議，它是目前國際公認最具權威和體系完整的工程教育專業協議。加入《華盛頓協議》，表明我國工程教育質量及其保障能夠得到國際工程教育界的認可[1]。根據華中農業大學建設“整體水平國內一流，特色鮮明的世界知名研究型大學”的辦學定位，該校農學類專業國家三級認證明確指出，以培養圍繞國家農業產業和區域經濟發展的需求，培養具有良好人文社科底蘊與自然科學基礎、扎實的農學專業理論和實踐能力、較好的溝通與交流能力，能夠將傳統農業科學與現代生物學技術、信息技術相融合，勝任現代農業及相關領域的教學科研、經營管理、技術推廣與開發等工作的高素質拔尖創新型或復合應用型人才為目標，注重學生綜合素質培養，優化專業課程設置，建立完善的課程考核方式，為學生奠定扎實的農科理論與專業基礎。

一、以培養目標為導向，修訂教學大綱，優化教學內容

華中農業大學植物科學技術學院從2006年面向本專業開設分子生物學實驗，課程體系持續改進，從傳統20學時的附屬理論教學的實驗項目拓展到現在60學時的獨立性綜合性實驗課。傳統生物技術實驗教學內容是將“分子遺傳學”“發育生物學”及“植物生物技術”三門課程的實驗項目簡單拼湊，有些實驗內容陳舊、重復開設，不利于學生掌握最新的生物技術方法;而且，綜合性實驗教學內容分散，缺乏連貫性，要求學生在規定的時間內完成，因此，學生課堂上只能完成實驗中的部分環節，有些需要長時間觀察的實驗結果無法獲得，很多實驗的準備環節，如實驗材料的培養、試劑的配制及實驗器皿和器材的準備等均由實驗教師課前準備。這種“掐頭去尾”的教學模式必然導致學生很難全面、系統地掌握這一綜合性很強的實驗技術，而且不利于學生創新思維和創新能力的培養。在以培養目標為導向的實驗教學改革思路指導下，依托教學團隊的科研成果，我們經過多次討論，設計了擬南芥短根突變體遺傳分析和基因定位、基因克隆的基本操作技術、植物組織培養、遺傳轉化及轉基因材料的驗證三個綜合大實驗，如表1所示。綜合大實驗的設計，不僅注重實驗技能的培養，還將科學研究的思路帶入本科實驗課堂。課程教學內容和團隊科研課題相結合，將實驗內容豐富、連續性強、難度較大的實驗串成一個大實驗，前一個實驗項目的產物成為第二個實驗所需的材料，一環扣一環，使實驗過程充滿懸念和期望，易于激發學生興趣?！皵M南芥短根突變體的遺傳分析和基因定位”這一綜合性實驗項目，根據該校作物遺傳改良國家重點實驗室油菜課題組的科研成果轉化而來，將相對性狀的觀察、顯隱性基因的判斷以及質量性狀的分析方法——分離集團混合分析法的研究思路和DNA提取、PCR擴增、PAGE檢測等一系列實驗技術結合起來。學生不再是單純完成各個實驗項目，而是獨立進行一個研究性的綜合生物類實驗項目。通過該實驗項目，學生不僅掌握了實驗技術和原理，而且較大地提高了綜合運用能力?！爸参锝M織培養、遺傳轉化及轉基因材料的驗證”將植物基因工程技術領域的技術專利——一種提高棉花再生及轉化效率的方法及應用引入課堂，學生通過再生能力強、農藝性狀好的轉化受體材料Jin668轉化綠色熒光蛋白（GFP）和紅色熒光蛋白（RFP）基因，后續檢測轉基因的陽性率、拷貝數、表達量。整個實驗環節，學生全程參與，實驗前了解實驗的目的和原理、操作過程以及注意事項，實驗中獨立操作，教師起引導作用，培養和提高學生的動手能力、獨立工作能力，起到了很好的效果。

二、改革考核方式與評價方法

教學大綱能夠有效落實畢業要求，課程考核則能夠有效落實教學大綱的要求，并反映學生的學習效果。實驗教學的過程和結果考核，是影響教學質量和學生積極性、主動性的重要因素之一[2]。在專業國家三級認證中，考核內容、方法與評分標準與課程目標相關聯，要能證明學生相關能力的實際達成情況。

（一）平時實驗過程的考核

生物技術綜合實驗的考核應全面、公平地反映學生的實際達成情況。過程考核包括學生的出勤、實驗前的準備、實驗中的態度，動手能力等因素。為了調動學生課堂上的積極性和主動性，要求學生實驗前主動預習，了解整個大實驗的實驗目的和原理，熟悉實驗操作流程，提出自己的問題;實驗過程中，學生參與準備實驗內容，從實驗用品的準備、藥品試劑的配制到實驗結束后的清場等，全程參與，教師只是起指導和輔助的作用。實驗強調操作是否規范準確，過程的有序性、合理性、安全性，以及結果的觀察和分析。

（二）實驗報告的考核

實驗報告是學生對整個實驗工作的全面總結，是對學生綜合思維能力的培養[3]。學生要提交原始實驗數據記錄本和綜合實驗報告。綜合實驗報告內容包括摘要、前言、材料與方法、結果與分析、討論及參考文獻等6個部分，考核學生對實驗項目內在聯系的整體把握，對實驗現象和實驗結果做出正確分析，對實驗中出現的差錯做出客觀評價。通過查閱原始實驗數據，增加對學生平時實驗過程的考核評價要素，培養學生注重實驗過程觀察、原始數據記錄及保存等良好習慣。尤其是實驗結果分析與討論部分的撰寫，要求學生在查閱參考文獻的基礎上進行結果分析、討論，最后提出自己的見解。這些措施明顯加強了對學生獨立分析問題和創新性思維能力的培養;同時，實驗報告中，注重學生實驗中的心得體會。

（三）期末課程考試

期末課程考試檢驗學生對基本知識的掌握和綜合應用能力?？荚囍饕疾閷W生對實驗原理的掌握和對實驗步驟的了解，還對學生進行實驗設計考核。實驗設計要求學生根據已經掌握的知識自行設計實驗方案，達到實驗的目的，教師考核設計的合理性和創新性。

（四）考核效果的評價

通過對學生連續5年的跟蹤考核，現有的多方面考核體系提高了學生對實驗課程的重視程度，調動了學生的積極性。學生在課前、課中和課后都表現出濃厚的興趣。平時實驗過程的考核、實驗報告考核和期末課程考試相結合，保證了成績評定的客觀性和公正性，大大提高課程教學效果。在每次提交的綜合實驗報告中，很多學生認為，“在這門實驗課上學習到非常多的知識和方法”“在這門實驗課上能知其然，也知其所以然”“在這門實驗課上明白了團隊協作的重要性”“在本科論文的基礎上更接近于科研實際”“有機會把理論運用于實踐”等。

三、完善教學設施和師資隊伍，提升教學條件

該校注重學生實踐和創新能力的訓練、培養，重視學生實驗經費的投入，每年的校撥教學經費、中央高校改善基本辦學條件專項、中央高校教育教學改革專項等充分滿足教學需求。在實驗室硬件上，不斷改善實驗條件，大量增加超凈工作臺、離心機、PCR儀、移液器等儀器設備，滿足學生小組實驗要求;在實驗教學隊伍建設上，由學術水平高、教學成效顯著的年輕有為的教授或副教授組成的教學團隊，依托作物遺傳改良國家重點實驗室資源，大力開展教學改革，申請“生物技術綜合實驗”校級百門精品實驗課，錄制實踐教學視頻，供學生提前預習和復習，還承擔了校級教改項目“生物技術綜合實驗”PPT課件的優化。團隊成員還開展了“以棉花科研團隊支撐農學類本科生創新性實驗教學的探索與實踐”的省級教改項目，不斷創新實驗內容，將實驗教學和科學研究相結合，把各科研實驗室的成熟技術和科研成果轉化為教學內容[4]。

四、結語

實踐教學是高等學校教學的重要組成部分，是教學過程中不可缺少的教學環節，是培養實用型、技能型人才的重要途徑[5]。通過近年來在實踐教學方面的持續改進，華中農業大學生物技術綜合實驗課程在實驗教學內容、考核評價手段和實踐教學支持條件方面都有了長足的進步和發展。在農學專業國家三級認證的契機下，該校將進一步探索有利于實現人才培養目標的實踐教學模式。

參考文獻：

[1]蔡志強，卿青，朱劼，等.以專業認證導向的生物工程專業實踐教學探索[J].廣州化工，2015，43（6）：189-190.

[2]孟慶祥.改革實驗考核辦法培養創新型人才[J].實驗室科學，2007，（4）：23-25.

[3]張俊，張長軍.綜合開放性實驗的嘗試與探討[J].高校實驗室工作研究，2010，（2）：23-24.

[4]張書芹，劉焰，林忠旭，等.農學類專業遺傳學實驗課程改革的探索[J].實驗科學與技術，2011，9（3）：143-145.

[5]邱菡，朱俊虎，李玉峰，等.高校實驗教學考核模式改革探索與實踐[J].武漢大學學報：理學版，2012，58（S2）：207-210.