易浪波+彭清忠+周強

摘要：生物工程是一門實踐性很強的學科，基于目前實驗教學中存在的重視不夠、工程學概念不強、教學模式單一、教學效果不佳等問題，提出了深化實驗教學改革的思路，闡述構(gòu)建思想重視、工程學理念突出、基礎扎實、口徑寬的柔性實驗體系的方法，旨在進一步推進地方高校生物工程專業(yè)實驗教學改革，全面提高教學質(zhì)量。

關鍵詞：生物工程；實驗教學；改革；工程化

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）10-0096-03

21世紀是生命科學的世紀，生物工程是世界優(yōu)先發(fā)展的高科技領域之一[1]。如何確保向高科技領域輸送動手能力、創(chuàng)新能力和工程實踐能強的高素質(zhì)生物工程人才是普通高校必須思考并采取有效措施加以解決的問題。實驗教學環(huán)節(jié)不僅在培養(yǎng)學生動手能力和創(chuàng)新能力方面，而且在培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)方面，都具有舉足輕重的作用。長期以來，地方性高校受經(jīng)濟發(fā)展水平和傳統(tǒng)教育教學理念的束縛而形成的生物工程專業(yè)實驗教學體系存在諸多弊端，如在指導思想上，表現(xiàn)為重理論、重知識，輕實踐、輕工程。實驗課程結(jié)構(gòu)上實驗課依附在各門理論課程中。實驗內(nèi)容以相對分散、孤立、關聯(lián)性、系統(tǒng)性比較差的驗證性實驗為主。教學運行機制以教師為主，在教師指導下學生按既定內(nèi)容完成實驗，致使學生很大程度上處于被動學習的狀況，扼制了學生學習的積極性、主動性和創(chuàng)造力，難以體現(xiàn)學生在教學活動中的主體地位和個性差異。吉首大學2004年招收第一屆生物工程專業(yè)本科生以來，在實驗教學體系上也一直存在上述弊病。在武陵山片區(qū)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的大好形勢下，在我校培養(yǎng)為地方經(jīng)濟服務人才宗旨的指導下，在大學生面臨嚴峻就業(yè)壓力情況下，生物工程專業(yè)必須改革實驗教學體系，構(gòu)建系統(tǒng)化的實驗教學內(nèi)容，采用先進的教學方法和手段，從而形成完善的工程學實驗教學體系，提高學生工程素質(zhì)和實踐能力，培養(yǎng)應用型、創(chuàng)新型人才。

一、生物工程專業(yè)實驗教學中存在的問題

1.思想不重視，實驗走過場。生物工程是一門實踐性很強的學科，其實驗教學是培養(yǎng)學生動手能力、創(chuàng)新能力等綜合素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)[4]。長期以來，受經(jīng)濟發(fā)展水平和傳統(tǒng)教育教學理念的束縛而形成的實驗教學體系，在指導思想上表現(xiàn)為重理論、重知識，輕實踐、輕工程，實驗課長期從屬于理論課程，實驗教學為理論知識的再現(xiàn)或驗證。我校資環(huán)學院在實際操作中，根據(jù)教學計劃之規(guī)定，共開設實驗課15門，實驗項目118個，總學時為314學時，平均每門課僅21學時，每個項目僅為2.7學時。這就造成了開出的實驗大多是短而易的驗證性實驗，缺乏長而專的設計性實驗，實驗更像走過場，看熱鬧。這樣的指導思想，既扼制教師的教，也阻礙學生的學，難以培養(yǎng)高素質(zhì)的工科人才。

2.教學內(nèi)容陳舊，未與時俱進。資環(huán)學院長期以來形成的繼承性教育模式根深蒂固，教學過程中只注重對傳統(tǒng)實驗項目的傳授，而忽視教學內(nèi)容的更新和改革，如：微生物實驗中的“培養(yǎng)基制備與滅菌”，分子生物學實驗中的“細菌基因組DNA提取”，基因工程實驗中的“質(zhì)粒DNA的提取”等實驗?，F(xiàn)如今的教學內(nèi)容嚴重滯后于學科發(fā)展和技術變革，無法培養(yǎng)具有從事生物工程新技術和新產(chǎn)品的研究開發(fā)、新工藝和新設備設計能力的高科技人才。

3.理科類實驗過強，工科項目偏弱。學院生物工程專業(yè)的開設是在傳統(tǒng)學科——生物學的基礎上派生出來的，這就造成實驗課程過多地受到強勢學科的影響，生物工程現(xiàn)行實驗教學安排如下表1所示：生物科學理科類實驗課程學時為218學時，占總學時的69.4%，而生物工程下游技術實驗學時僅為96學時，只占總學時的30.6%，其中基因工程、細胞工程、發(fā)酵工程、生化分離工程等工程類實驗課時嚴重偏少，酶工程、“生物制藥技術”和“食品生物技術”等課程尚未開設實驗。實驗課程體系設置整體偏理，生物學背景較為濃郁，而工程實驗較為薄弱，導致難以實現(xiàn)“工程”化的人才培養(yǎng)目標。

4.教學模式滯后，教學方法單一。一直以來，實驗教學運行機制以教師為主體，學生在教師指導下按既定內(nèi)容被動完成實驗。課前，老師做到了“三好”，即樣品處理好、試劑準備好、步驟板書好；造成學生對實驗內(nèi)容的前因后果缺乏系統(tǒng)了解。課間，老師做到了“三勤”，勤于示范、勤于講解、勤于指導，若實驗出現(xiàn)問題，學生很難獨立分析、解決。這種包辦式的教學方式，學生很大程度上處于被動學習狀況，直接導致“三無”學生產(chǎn)生，即無積極性、無主動性和無創(chuàng)造性。長期的被動填鴨式教學難以實現(xiàn)學生在教學活動中的主體地位和個性差異，從而無法實現(xiàn)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

二、生物工程專業(yè)實驗教學體系改革的思路

1.提高實驗教學重要性。生物工程技術屬高新技術，生物工程產(chǎn)業(yè)需要一大批擁有專業(yè)知識的創(chuàng)新人才，這就需要從業(yè)人員不僅擁有扎實的理論基礎，又要有夯實的實驗技能[5-6]。提升實驗教學地位，夯實實驗教學內(nèi)容，增大實驗教學學時和學分比例，提高生物工程下游技術權重，同時將實驗課設置成為與課堂教學具有同等重要地位的獨立課程，建立分層次、多模塊、相互銜接、相對獨立的實驗教學新體系，逐步實現(xiàn)從師生情感上、人才培養(yǎng)模式上、實驗教學內(nèi)容上“重視生物科學的基礎教育，強化下游技術的工科專業(yè)建設，注重現(xiàn)代生物技術的融合滲透，實現(xiàn)傳統(tǒng)生物工程的改造提升”的新實驗教學方針，實現(xiàn)實驗教學技能化、綜合化、個性化的模式。

2.加強工程學基礎的培養(yǎng)。培養(yǎng)具有工程素質(zhì)的生物高科技人才，師資隊伍是關鍵。首先指導教師應該轉(zhuǎn)變教育思想，更新實驗教學觀念，在思想上要重視培養(yǎng)學生的工程素質(zhì)。為提高教師的教學水平，安排一批教師到生物工程產(chǎn)業(yè)基地參觀和學習，進行生物工程實踐和綜合設計性實驗培訓。同時，加強工程學基礎培養(yǎng)，教學內(nèi)容是根本。實驗內(nèi)容應圍繞生物工程上、中、下游技術3個基礎，對專業(yè)知識點進行整合和提煉，形成完善的、內(nèi)涵豐富的、工程特色鮮明的基本實驗技能訓練體系，由傳統(tǒng)的注重基本操作、基本技能的訓練轉(zhuǎn)變?yōu)橄冗M的思維、設計能力的訓練。充分利用學校生物工程實驗室在生物過程中下游儀器設備、過程控制上的技術優(yōu)勢，與課程設計配套，為學生提供初步工程實訓的機會。夯實的工程學基礎需要現(xiàn)代化的教學方法做指引。實驗教學方法由按部就班的訓練轉(zhuǎn)變?yōu)楠毩⒆灾鞯挠柧殻瑯淞⒁匀藶楸镜慕逃^念，充分發(fā)揮學生主觀能動性。從而實現(xiàn)優(yōu)秀的師資隊伍為指引、工程化的實驗內(nèi)容為載體、先進的教學方法為橋梁的“三位一體”工程化實驗教學體系，提升學生的工程素養(yǎng)。

3.加強綜合性實驗及實訓環(huán)節(jié)的訓練。緊跟生物工程專業(yè)最新發(fā)展趨勢和社會需求，結(jié)合學院專業(yè)特色，從經(jīng)典、分子、工程3個水平逐步完善生物工程實驗教學體系，將生物工程專業(yè)實驗設置成基礎內(nèi)容扎實、主干內(nèi)容寬厚、提升內(nèi)容前沿的課程。制定完整而又相對獨立的實驗教學計劃，建立“綜合—設計”實驗教學模式，減少驗證性和演示性的實驗項目，以設計性和綜合性的實驗項目為主。在新的實驗教學體系中，保留基礎實驗，但對原有的經(jīng)典實驗模塊進行整合和壓縮，淘汰過于陳舊的內(nèi)容，保留最核心的實驗，其余學時安排學生進行綜合性實驗的訓練。生物工程專業(yè)綜合大實驗是生物工程實驗教學體系中培養(yǎng)學生工程素質(zhì)的關鍵教學環(huán)節(jié)，將獨立設課，實驗學時充足。在內(nèi)容上打破原有各門課程的界限，建設注重基礎、精煉內(nèi)容、高起點、突出實踐性的新綜合實驗，并且根據(jù)生物工程的發(fā)展趨勢和實驗室硬件建設情況不斷完善和發(fā)展。綜合性實驗通過對實驗內(nèi)容、方法、手段的綜合，培養(yǎng)學生綜合應用所學知識的能力。

4.打造柔性的設計研究性實驗。增大選修實驗比例，拓寬實驗領域，實行開放式教學，打造柔性的實驗教學平臺。學生依據(jù)自身的個性特點可選擇感興趣的實驗，實驗的內(nèi)容也根據(jù)學科的發(fā)展不斷調(diào)整、提煉最新的研究成果，體現(xiàn)出整個實驗系統(tǒng)適應學科發(fā)展及個性培養(yǎng)的柔性。增設設計性研究型實驗，利用學科資源，開設上、中、下游3個方面的設計性研究型實驗項目，供學生選做。設計性實驗由老師給定實驗目的和條件，學生通過查資料自己設計實驗方案、操作步驟和方法。實驗可安排在課余時間完成，實驗室實行預約開放。為保證開放性實驗室的正常運轉(zhuǎn)，將研究和制定相應的教學管理方法和制度。同時，加強實驗與科研相結(jié)合，試行實驗教學與科研訓練相互滲透的實驗教學模式。指導教師緊跟學科發(fā)展動向，積極開展科研工作，讓學生作為科研助手參加教師科研工作。加快教師成熟科研成果向?qū)嶒烅椖康霓D(zhuǎn)化，不斷更新實驗內(nèi)容，提高學生實驗興趣。充分利用教師在研的生物工程小試和中試項目，安排部分優(yōu)秀學生參與生物工程產(chǎn)業(yè)中試和生產(chǎn)，更好地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和提高學生的工程實踐能力。

5.采用學生為主體的先進教學方法。實驗教學應摒棄教師為主體，學生只“聽”、“看”，而缺少“做”的傳統(tǒng)教學方法，倡導學生的主體地位，讓學生從實驗準備、實驗設計、實驗演示到實驗操作全程參與，提高學生的主觀能動性，增強學生對知識的探索興趣。同時，實驗教學應改革傳統(tǒng)的板書式教學方法，大力運用多媒體教學手段，促進教學觀念、方法的改革。一方面，一些新技術實驗因?qū)嶒灄l件和經(jīng)費等暫時不能開出時，將通過購買電子教材或播放網(wǎng)上收集的相關資料，進行多媒體授課，讓學生及時了解學科發(fā)展方向和研究熱點。另一方面，所有實驗課程都配備實驗操作指導課件，使用多媒體輔助教學，建立信息化教學平臺，利用現(xiàn)代化的教學手段處理晦澀難懂的實驗原理，加深對抽象概念的理解；利用動畫效果來演示實驗操作，加強對實驗內(nèi)容的掌握。同時，網(wǎng)絡教學、多媒體網(wǎng)上答疑等現(xiàn)代電子教學手段補充傳統(tǒng)課堂教學，不僅能拓寬學生實驗思路和提升實驗技巧，還能提高學生對生物工程理論課程的學習積極性，

三、結(jié)束語

通過實驗教學改革和實踐，我校生物工程專業(yè)實驗教學質(zhì)量有較大提高。（1）學生在校期間科研興趣顯著增強，據(jù)統(tǒng)計，55%的大學生目前正在協(xié)助教師開展科研或進行自主創(chuàng)新性科學研究。近三年該專業(yè)本科生已獲科研項目42項，發(fā)表論文20余篇。（2）在實踐教學如畢業(yè)實習和畢業(yè)論文階段，學生動手能力和自主設計能力明顯增強，近三年來實踐環(huán)節(jié)成績優(yōu)良率達90%以上。3.一直以來，生物工程專業(yè)學生考研率穩(wěn)居全校榜首，且絕大部分被“985”、“211”等高校錄取，由于較高的科研素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，學生深受深造單位好評。（4）近幾年來，畢業(yè)生一次性就業(yè)率穩(wěn)定在95%以上，用人單位對我校生物工程專業(yè)畢業(yè)生的能力也有較高的評價。但是生物工程“工程化”實驗教學體系改革是一項長期、艱巨的任務，實驗教學涉及因素多、體系復雜，需要不斷探索并完善教學理念和教學模式，堅持實驗內(nèi)容的應用性和工程性，用最優(yōu)的資源配置和管理機制予以支撐，使生物工程實驗教學更上一個臺階。

參考文獻：

[1]段德君，梁運祥，陳守文，等.生物工程實驗教學體系改革與實踐[J].實驗室研究與探索，2011，30（7）：111-1114.

[2]黃訓端.生物工程本科專業(yè)實驗教學內(nèi)容設計與體系建設[J].動物學雜志，2013，30（3）：103-105.

[3]王陶，李文，陳宏偉，等.應用型本科院校生物工程專業(yè)特色人才培養(yǎng)模式[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2012，40（3）：1724-1725，1728.

[4]陽小成，雷濘菲，李凜，等.理工大學生物工程專業(yè)課程體系建設與教學改革的思考[J].教育與教學研究，2010，24（5）：76-78.

[5]桂林，巫錦雄，柯德森，等.應用型人才培養(yǎng)模式與生物工程專業(yè)實驗教學體系的整合[J].實驗室研究與探索，2011，30（8）：322-325.

[6]張琸，王薇，任賢，等.以科研促進生物工程專業(yè)實踐教學模式的構(gòu)建與實踐[J].實驗技術與管理，2011，28（3）：132-134.