以海洋學(xué)科發(fā)展為導(dǎo)向的生物技術(shù)專業(yè)實驗教學(xué)改革

◇河北科技師范學(xué)院 郭艾英 蔡愛軍 秦保平 李紅強

為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，依托我校海洋學(xué)科發(fā)展規(guī)劃，對我院生物技術(shù)專業(yè)的實驗教學(xué)進(jìn)行改革。為突出應(yīng)用型海洋生物教學(xué)特色，從實驗課程的教學(xué)內(nèi)容、授課模式和課程評價方式等方面進(jìn)行優(yōu)化，對實驗教學(xué)質(zhì)量提升和應(yīng)用型技術(shù)人才培養(yǎng)起到積極作用。

隨著社會經(jīng)濟的不斷增長，對能源資源消耗持續(xù)增多。海洋資源在沿海國家中的戰(zhàn)略地位日益突出，海洋生物技術(shù)也受到各沿海國家高度重視，開發(fā)和利用海洋生物資源意義重大。不僅發(fā)達(dá)國家如美國、日本等先后制定了國家海洋發(fā)展計劃，許多發(fā)展中國家也將海洋生物技術(shù)的研究提到日程上來[1-2]。我國于1996年將海洋生物技術(shù)研究正式納入“國家高新技術(shù)研究發(fā)展計劃”（863計劃）[3]，預(yù)示著我國海洋生物技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入新階段。

我校坐落于渤海灣中心地帶河北省秦皇島市，具有得天獨厚的發(fā)展海洋資源優(yōu)勢。為發(fā)展海洋學(xué)科，我校于2020年成立了海洋資源與環(huán)境學(xué)院，生物技術(shù)專業(yè)作為與海洋生物資源直接相關(guān)的一個專業(yè)被劃撥過去，這為發(fā)展海洋生物技術(shù)奠定了基礎(chǔ)條件。但是，在依托學(xué)校海洋學(xué)科發(fā)展的前提下，如何保證生物技術(shù)專業(yè)基本要求，同時注重海洋生物為背景和材料，突出應(yīng)用型海洋生物教學(xué)特色研究顯得尤為重要。同時，如何培養(yǎng)出具有較強實踐能力與知識開發(fā)能力的應(yīng)用型人才是值得深入思考的重要問題。其中構(gòu)建實驗教學(xué)體系和與之相適應(yīng)的實踐技能培養(yǎng)至關(guān)重要，是創(chuàng)新型應(yīng)用人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)。為此，培養(yǎng)學(xué)生科研思維、實驗操作技能、綜合各學(xué)科知識應(yīng)用能力、獨立分析問題和解決問題能力至關(guān)重要。因此，不僅要對現(xiàn)有課程實驗和單獨實驗課程的實驗內(nèi)容進(jìn)行整合優(yōu)化，還要增加與海洋資源相關(guān)實驗內(nèi)容，改革傳統(tǒng)課程考核方式，為創(chuàng)新型應(yīng)用人才培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

一、課程基本情況

在高等院校教學(xué)中，各個專業(yè)都有自己具體的培養(yǎng)方案和明確的培養(yǎng)目標(biāo)，培養(yǎng)目標(biāo)實現(xiàn)主要通過培養(yǎng)方案中基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程、專業(yè)選修課程及相應(yīng)的實驗、實踐等教學(xué)環(huán)節(jié)來完成[4]。雖然目前我院生物技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)方案中課程設(shè)置能夠直接或間接的為海洋生物開發(fā)利用服務(wù)，但由于受到專業(yè)課程培養(yǎng)方案限制或?qū)I(yè)局限性，各教學(xué)科目涉及與海洋生物相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容很少，涉及到相應(yīng)的實驗內(nèi)容則更少或沒有。為此，要發(fā)展海洋生物技術(shù)，培養(yǎng)創(chuàng)新型應(yīng)用人才，課程建設(shè)中必須增加相關(guān)與海洋生物資源相關(guān)理論授課內(nèi)容和實驗內(nèi)容。

二、優(yōu)化課程內(nèi)容

生物技術(shù)專業(yè)的專業(yè)課程主要包括：植物學(xué)、動物學(xué)、微生物學(xué)、分子生物學(xué)、酶工程及發(fā)酵工程、基因工程、細(xì)胞工程、生物分離工程、生物制藥工藝等。為培養(yǎng)海洋生物技術(shù)人才，在理論和實驗授課中，我們適時地增加了與海洋生物資源相關(guān)內(nèi)容。例如：動物學(xué)教學(xué)中在講解各類動物知識時適當(dāng)增加海洋動物介紹的占比，實驗課程內(nèi)容也增加了海產(chǎn)品的觀察與解剖；微生物學(xué)教學(xué)中增加介紹海洋微生物獨特的嗜鹽、嗜高壓、嗜低溫和低營養(yǎng)的特點；酶工程及發(fā)酵工程課程理論教學(xué)中增加海洋微生物分離中取樣方法及篩選技術(shù)。生物分離工程教學(xué)中增加海洋生物活性物質(zhì)多糖提取工藝，并在實驗課程中進(jìn)行實際操作；生物制藥工藝課程中增加以海洋生物為載體，制造生物藥物。理論授課內(nèi)容和實驗內(nèi)容的調(diào)整豐富了學(xué)生海洋生物知識，為培養(yǎng)海洋技術(shù)人才奠定了基礎(chǔ)。

生物技術(shù)專業(yè)的實踐課程包括：動物學(xué)教學(xué)實習(xí)、植物學(xué)教學(xué)實習(xí)、酶工程及發(fā)酵工程實驗、生物技術(shù)大實驗和生物技術(shù)專業(yè)實習(xí)等。實踐課程能夠拓寬學(xué)生學(xué)習(xí)知識面，將理論知識應(yīng)用于生產(chǎn)實踐，為培養(yǎng)應(yīng)用型人才提供保障。例如：動物學(xué)教學(xué)實習(xí)和植物學(xué)教學(xué)實習(xí)時，帶領(lǐng)學(xué)生到海邊觀察植物品種和分布情況、海鳥生活習(xí)性，并進(jìn)行簡單海洋生物標(biāo)本制作；酶工程及發(fā)酵工程實驗教學(xué)中增加產(chǎn)酶海洋微生物的篩選及酶活力測定，將酶活力特性與從土壤中分離得到菌株進(jìn)行比較；生物技術(shù)大實驗中增加海洋活性物質(zhì)多糖的分離及純化技術(shù)等；生物技術(shù)專業(yè)實習(xí)課程帶領(lǐng)同學(xué)們到附近生物技術(shù)公司參觀，實地考察，在生產(chǎn)實習(xí)中則安排學(xué)生到企業(yè)實習(xí)，將理論知識應(yīng)用于生產(chǎn)實際中，提高其發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

三、教學(xué)模式的優(yōu)化

目前高等院校的實驗教學(xué)模式多為教師按照講義準(zhǔn)備實驗藥品、講解實驗內(nèi)容，學(xué)生按照實驗步驟機械完成；實驗內(nèi)容多為理論教學(xué)的驗證和補充，以鍛煉學(xué)生動手能力、驗證已知推理，加強學(xué)生理解記憶為主要目標(biāo)。雖然實驗教學(xué)與理論教學(xué)相互貫通，但機械填鴨式的教學(xué)模式，很難在學(xué)生頭腦中形成深刻印象。因此，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才就要在現(xiàn)行教學(xué)模式的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化。在實驗準(zhǔn)備過程中盡可能讓學(xué)生參與進(jìn)來，例如，配制藥品用量的計算，藥品配制、分裝、滅菌，儀器的簡單組裝等，學(xué)生參與前期實驗準(zhǔn)備，可以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生從整體上把握實驗方向，而不僅僅是機械式完成任務(wù)。實驗過程中教師應(yīng)嚴(yán)格課堂紀(jì)律，保證每位同學(xué)都積極參與。同時，為提高學(xué)生自身科研素養(yǎng)，可開設(shè)開放式實驗，由教師給定課題大概方向，學(xué)生自由結(jié)組選定課題、自主設(shè)計實驗、獨立完成實驗前準(zhǔn)備、實驗過程及實驗總結(jié)環(huán)節(jié)。例如，我院生物技術(shù)專業(yè)的實踐課程《酶工程及發(fā)酵工程實驗》就是采用此種授課模式，不僅鍛煉了學(xué)生查閱資料、設(shè)計實驗、養(yǎng)成良好實驗習(xí)慣，也提高了學(xué)生團(tuán)隊意識、科研素養(yǎng)及其發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，這種授課模式也得到學(xué)生一致好評。

四、改革考核方式

傳統(tǒng)實驗課程成績考核大多以學(xué)生完成的實驗報告為基礎(chǔ)，這種評價方式太過單一，不能全面考察學(xué)生的實驗掌握情況，不利于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)[5]。眾所周知，實驗過程是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的好機會，學(xué)生只有用心去做、去思考，在參與實驗過程中才能有所收獲。實驗課上學(xué)生動手操作情況、發(fā)現(xiàn)問題自主分析問題解決問題情況、儀器設(shè)備的使用情況一覽無余，老師根據(jù)學(xué)生的綜合表現(xiàn)能夠直觀判斷學(xué)生對實驗內(nèi)容掌握情況。因此，鑒于實驗課程由學(xué)生基本操作、實驗報告撰寫兩部分構(gòu)成，其成績中應(yīng)包含學(xué)生技能操作部分。由此，綜合實驗課程內(nèi)容和組織形式，實驗課程總評成績由平時成績、技能操作和實驗報告三部分構(gòu)成，分別占10%、50%和40%。平時成績主要考察學(xué)生課堂表現(xiàn)和出勤情況。這種結(jié)合學(xué)生參與實驗過程的考核方法，大大提高了學(xué)生參與實驗的積極性和主動性，有利于應(yīng)用型人才培養(yǎng)。

海洋生物技術(shù)發(fā)展是21世紀(jì)科技發(fā)展的要點，生物技術(shù)專業(yè)應(yīng)用型實驗教學(xué)改革順應(yīng)我校發(fā)展海洋學(xué)科建設(shè)。不僅有利于提高教師教學(xué)水平，也有利于提高學(xué)生的動手設(shè)計能力，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)綜合素質(zhì)，團(tuán)隊合作意識，同時，對實驗教學(xué)質(zhì)量的提升以及創(chuàng)新應(yīng)用型技術(shù)人才的培養(yǎng)起到積極的促進(jìn)作用。