朱振洪 余 勤 趙偉春 葛立軍 劉文洪

（浙江中醫(yī)藥大學(xué)生物工程學(xué)院，杭州310053）

生物工程專(zhuān)業(yè)是側(cè)重工科、工理管結(jié)合的復(fù)合型專(zhuān)業(yè)，以培養(yǎng)應(yīng)用性、產(chǎn)業(yè)化人才為主。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是工科學(xué)生重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，也是理論課教學(xué)的進(jìn)一步延伸。實(shí)驗(yàn)教學(xué)最直接的作用就是培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，使學(xué)生從理性認(rèn)識(shí)到感性認(rèn)識(shí)，在實(shí)踐中加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解。浙江中醫(yī)藥大學(xué)于2003首次開(kāi)設(shè)生物工程專(zhuān)業(yè)，該專(zhuān)業(yè)目標(biāo)是發(fā)揮中醫(yī)藥大學(xué)的學(xué)科優(yōu)勢(shì)，注重現(xiàn)代生物工程在傳統(tǒng)中醫(yī)藥中的交叉融合與應(yīng)用，培養(yǎng)面向科研、生產(chǎn)、管理第一線的一流中醫(yī)藥生物工程的復(fù)合型人才。培養(yǎng)方向側(cè)重為發(fā)酵工程、生化分離工程、基因工程和細(xì)胞工程。

我校的生物工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課的改革雖經(jīng)幾年來(lái)的不斷探索，如更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段、增加學(xué)時(shí)數(shù)等，已取得了一定的成績(jī)，但我們認(rèn)為該課程仍存在一些需要改進(jìn)的方面。筆者結(jié)合我校中醫(yī)藥特色，對(duì)生物工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了探討。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系設(shè)計(jì)上實(shí)行 “多層次、模塊化”

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種模仿性教學(xué)，即 “教師跟著課本走，學(xué)生跟著教師走”。實(shí)驗(yàn)只是簡(jiǎn)單機(jī)械地重復(fù)，不需要學(xué)生動(dòng)腦思維，這種枯燥呆板的教學(xué)使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣大為降低、思維僵化，學(xué)生的創(chuàng)新思維得不到鍛煉，實(shí)踐應(yīng)用能力、分析解決問(wèn)題能力得不到相應(yīng)的提高。因此要建立 “以學(xué)生為中心”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，為學(xué)生提供充分、自由的發(fā)揮空間，變傳統(tǒng)的被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮教師的指導(dǎo)作用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性[1]。

多層次、模塊化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，針對(duì)不同年級(jí)學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，因材施教，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為三個(gè)層次：①基礎(chǔ)型：以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，對(duì)學(xué)生進(jìn)行基本實(shí)驗(yàn)技能、認(rèn)知能力的訓(xùn)練；②提高型：主要是綜合性實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)不同課程內(nèi)容的交叉及綜合應(yīng)用能力；③研究創(chuàng)新型：以設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為主，主要培養(yǎng)學(xué)生思維分析能力、設(shè)計(jì)及創(chuàng)新思想。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由簡(jiǎn)單到復(fù)雜逐步過(guò)渡，引導(dǎo)學(xué)生由學(xué)習(xí)知識(shí)向?qū)嶋H應(yīng)用過(guò)渡。

2 增加綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)比例，全面提高學(xué)生素質(zhì)

隨著學(xué)科之間相互交叉、融合越來(lái)越多，培養(yǎng)知識(shí)面廣、分析思維、綜合應(yīng)用以及動(dòng)手能力強(qiáng)的創(chuàng)新性人才是時(shí)代賦予大學(xué)的任務(wù)。因此，要將專(zhuān)業(yè)課程的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)作為教學(xué)改革重點(diǎn)，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用知識(shí)的能力，促進(jìn)專(zhuān)業(yè)知識(shí)、創(chuàng)新能力的全面發(fā)展。一般這兩種類(lèi)型實(shí)驗(yàn)課時(shí)總數(shù)不少于70%。

綜合性實(shí)驗(yàn)是指內(nèi)容涉及多學(xué)科、多因素的復(fù)雜實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)知識(shí)的關(guān)聯(lián)性。學(xué)生通過(guò)對(duì)所學(xué)的各門(mén)知識(shí)進(jìn)行梳理、融合，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析、綜合，從而解決復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題。比如在基因工程實(shí)驗(yàn)課中，我們將PCR擴(kuò)增目的基因、基因與載體的酶切、連接、轉(zhuǎn)化、藍(lán)白斑篩選幾大環(huán)節(jié)，使學(xué)生掌握了本課程整個(gè)重組DNA操作的流程，達(dá)到了優(yōu)化組合、歸納與分析、綜合應(yīng)用知識(shí)等能力。

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是教學(xué)改革的重點(diǎn)和難點(diǎn)，即給定實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、要求和?shí)驗(yàn)條件，由學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、自行實(shí)施的實(shí)驗(yàn)，是對(duì)綜合性實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步提升[2]。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)自主性、探索性，為學(xué)生提供了更大的發(fā)揮空間，促進(jìn)了學(xué)生主觀能動(dòng)性的提高，通過(guò)不斷嘗試，大大提高其綜合素質(zhì)。如我們?cè)?《工業(yè)微生物》課程中，讓學(xué)生分3－4人為一組，自己去野外采藥用植物葉片樣本，分離其中的內(nèi)生菌，并通過(guò)革蘭氏染色對(duì)這些菌進(jìn)行鑒定等實(shí)驗(yàn)，還需要培養(yǎng)內(nèi)生菌并利用抑菌圈實(shí)驗(yàn)鑒定能產(chǎn)抗生素的菌。這樣通過(guò)自主設(shè)計(jì)、靈活運(yùn)用課本知識(shí)，不斷地觀察、分析，學(xué)生養(yǎng)成了一絲不茍、堅(jiān)持不懈的科學(xué)態(tài)度。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間上建立靈活、開(kāi)放的模式

開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)將封閉性、單一性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)殚_(kāi)放性、綜合性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。由于綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)通常是內(nèi)容多、時(shí)間長(zhǎng)、環(huán)節(jié)復(fù)雜，如果采取集體實(shí)驗(yàn)一起操作，會(huì)發(fā)現(xiàn)儀器配套不足，環(huán)境擁擠的現(xiàn)象。因此，綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)要采用靈活、開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。可以通過(guò)時(shí)間開(kāi)放、空間開(kāi)放等方法，學(xué)生可以根據(jù)自己的時(shí)間，合理調(diào)配儀器設(shè)備，在實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立自主地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。這樣既可以避開(kāi)一些儀器配套不足等客觀原因，又為學(xué)生創(chuàng)造了充分的發(fā)揮空間，利于學(xué)生能力的提高。但開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)能否順利進(jìn)行，需要建立開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室預(yù)約制度、儀器使用登記制度、學(xué)生管理制度等一系列措施來(lái)保障，包括學(xué)生在開(kāi)放時(shí)間內(nèi)出勤數(shù)、儀器使用規(guī)范程度等也計(jì)入考核標(biāo)準(zhǔn)中，使開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)有章可循，評(píng)價(jià)方法有據(jù)可依。

根據(jù)生物工程實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)、實(shí)驗(yàn)連續(xù)性要求高的特點(diǎn)，我們將幾門(mén)相關(guān)的專(zhuān)業(yè)課程實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了整合，并單獨(dú)設(shè)立一門(mén)實(shí)驗(yàn)課，增加課時(shí)量。分別增設(shè) 《發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)》和 《基因工程實(shí)驗(yàn)》課，集中在1～2周開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課，體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)過(guò)程的連貫性、完整性和科學(xué)性。作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的老師，我們?cè)诎才艑?shí)驗(yàn)課程中也統(tǒng)籌安排時(shí)間，內(nèi)容有交叉，這樣達(dá)到合理優(yōu)化的目的[3]。

4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容上注重融入中醫(yī)藥特色 以產(chǎn)品開(kāi)發(fā)為主線

我校是以中醫(yī)、中藥為特色的院校，因此我們?cè)谏锕こ虒?zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容上注重與中醫(yī)藥理論相融合，積極應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)成果，采用生物工程新方法、新工藝、新技術(shù)，探索提高中藥現(xiàn)代化的水平。由于生物工程專(zhuān)業(yè)以培養(yǎng)應(yīng)用性、產(chǎn)業(yè)化人才為主，因此在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)上還應(yīng)考慮以產(chǎn)品開(kāi)發(fā)為線，串連各種知識(shí)點(diǎn)。例如我們?cè)?《生物工藝學(xué)》課程中，將現(xiàn)代化的深層發(fā)酵理論與工藝應(yīng)用于傳統(tǒng)中藥發(fā)酵研究之中，將傳統(tǒng)的中藥菌類(lèi)與現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)緊密結(jié)合，通過(guò)實(shí)驗(yàn)育種篩選了猴頭菌菌種，引進(jìn)了靈芝、冬蟲(chóng)夏草、蛹蟲(chóng)草、茯苓、灰樹(shù)花等優(yōu)良藥用菌菌種。并針對(duì)靈芝、冬蟲(chóng)夏草、茯苓、灰樹(shù)花等藥用真菌的深層發(fā)酵工藝條件、多糖提取分離、多糖藥理諸多方面進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究，開(kāi)創(chuàng)了中醫(yī)藥院校中藥發(fā)酵研究的新局面。

在 《生化分離工程》課程中，將現(xiàn)代分離工程的一些理論應(yīng)用于中藥有效成分的提取分離上，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上增加了中藥有效成分的分離、結(jié)構(gòu)解析、活性評(píng)價(jià)等研究。主要通過(guò)超濾、超臨界萃取、大孔樹(shù)脂、硅膠純化、制備液相等技術(shù)對(duì)天然藥物（中藥）活性物質(zhì)進(jìn)行分離分析，這些都是將生物工程技術(shù)應(yīng)用于中醫(yī)藥研究具有一定的特色。

5 實(shí)驗(yàn)課程評(píng)價(jià)策略的多元化

實(shí)驗(yàn)考核是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要內(nèi)容之一，在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生成績(jī)給定的依據(jù)是實(shí)驗(yàn)報(bào)告，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程不夠重視，甚至抄襲他人報(bào)告，不利于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣提高及實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)。因此缺乏科學(xué)的實(shí)驗(yàn)考核與評(píng)價(jià)辦法，難以激勵(lì)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性、創(chuàng)造性和探索精神，不利于實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂茖W(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的評(píng)價(jià)方法對(duì)公正地客觀評(píng)價(jià)學(xué)生的知識(shí)水平、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ兄匾囊饬x。

美國(guó)哈佛大學(xué)心理學(xué)教授霍華德·加德納把人的智能分為8個(gè)不同的種類(lèi)[4]：①語(yǔ)言智能，②數(shù)理邏輯智能，③視覺(jué)空間智能，④音樂(lè)智能，⑤身體運(yùn)動(dòng)智能，⑥人際關(guān)系智能，⑦自我認(rèn)識(shí)智能，⑧自然智能。如在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的考核方式上，可以借鑒多元智能理論對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)行全面的多元化的評(píng)價(jià)考核?？己嗽u(píng)價(jià)的多元化包括實(shí)驗(yàn)考核方式方法的多元化，如采用口試、筆試、實(shí)驗(yàn)操作評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告書(shū)寫(xiě)評(píng)價(jià)、小組匯報(bào)答辯等方式方法評(píng)價(jià)；評(píng)價(jià)階段的多元化，從實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果等實(shí)驗(yàn)進(jìn)程進(jìn)行考核；考評(píng)層次的多元化，第一層次是對(duì)實(shí)驗(yàn)操作技能、數(shù)據(jù)處理能力等基本能力的考評(píng)，第二層次是對(duì)學(xué)生運(yùn)用基礎(chǔ)理論和知識(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析的能力考評(píng)，第三層次是對(duì)學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并完成實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目荚u(píng)。利用多元智能理論進(jìn)行生物工程綜合實(shí)驗(yàn)多元考核，有助于發(fā)揮學(xué)生開(kāi)展技能訓(xùn)練、科技創(chuàng)新、科學(xué)研究等活動(dòng)的積極性。評(píng)價(jià)體系可具體體現(xiàn)在對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、實(shí)驗(yàn)操作。

6 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)考核評(píng)價(jià)指標(biāo)

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的高層次，對(duì)知識(shí)的要求是復(fù)合型的，學(xué)生需要融會(huì)貫通一門(mén)或多門(mén)課程的知識(shí)；實(shí)驗(yàn)條件是可變化的，學(xué)生可以利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件或者創(chuàng)造可行的實(shí)驗(yàn)條件；實(shí)驗(yàn)方法是多元性的，學(xué)生可以選擇一種或多種方法完成實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)手段是多樣性的，學(xué)生可以用多種實(shí)驗(yàn)工具輔助完成實(shí)驗(yàn)。因此必須建立一種著重體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，著重培養(yǎng)學(xué)生自己體會(huì)理解和創(chuàng)新能力的考核評(píng)價(jià)體系，才能適應(yīng)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的要求[5]。

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)主要通過(guò)小組開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，評(píng)價(jià)除了評(píng)價(jià)知識(shí)、技能等可以量化的方面以外，更適合于評(píng)價(jià)興趣、態(tài)度、策略、合作精神等不易量化的品質(zhì)。如組織分工、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、行為習(xí)慣、等。附表一是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)體系中的一些指標(biāo)。

附表一 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)體系指標(biāo)

培養(yǎng) “寬口徑、厚基礎(chǔ)、重實(shí)踐、高素質(zhì)”具有創(chuàng)新精神的復(fù)合型高級(jí)工程技術(shù)人才是生物工程專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)總體要求，而 “重實(shí)踐”的實(shí)現(xiàn)是靠一定的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)來(lái)保證的。生物工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的改革路程還很長(zhǎng)，作為以中醫(yī)藥為背景的院校，我們還要積極探索和實(shí)踐，深入開(kāi)展實(shí)驗(yàn)課教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法的改革，使生物工程實(shí)驗(yàn)成為培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、思考問(wèn)題、解決問(wèn)題、獨(dú)立開(kāi)展科研能力的大舞臺(tái)，培養(yǎng)出一大批合格的應(yīng)用型、復(fù)合型、創(chuàng)新型人才。

[1]張曉娟，趙 輝.生物工程實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革探討[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（13）：8002－8004.

[2]邵文堯，陳成泉，王海濤，等.生物工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].化工高等教育，2010，1：34－36.

[3]桂林，巫錦雄，柯德森，等.應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式與生物工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的整合[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011，（8）：322－324.

[4]閻欲曉，李有志，粟桂嬌.生物工程專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)多元化考核體系的構(gòu)建[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012，31（4）：302－305.

[5]張宗勝 陳秉初.設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的步驟與評(píng)價(jià)[J].牡丹江師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006，2：63－64.