高校生物工程專業分層次實驗教學體系構建探索的論文
高校生物工程專業分層次實驗教學體系構建探索的論文
【摘 要】本文分析高校生物工程專業實驗教學體系存在的問題，以培養學生工程素質和創新能力為目標，對生物工程專業實驗室建制、實驗教學內容、實驗教學方法等進行改革，構建生物工程專業分層次實驗教學體系。
關鍵詞生物工程專業 分層次實驗教學體系 構建 工程素質
【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889（2017）02C-0155-03
生物工程專業主要培養能在生物技術與工程領域從事工藝設計、生產管理和新技術研究、新產品開發的工程技術人才，使其掌握生物技術及其產業化的基礎原理、工藝基礎理論和工程設計基本技能。實踐教學是生物工程專業教學的重要組成部分，也是培養具有工程素質和創新能力的應用型人才的重要環節。長期以來，生物工程專業實驗教學體系受我國經濟發展水平和傳統教學理念束縛，普遍存在“四重四輕”的現象，即重知識傳授輕能力培養、重標準答案輕求異創新、重習題訓練輕潛能開發、重分數評價輕個性發展。因此，有必要以培養學生工程素質和創新能力為目標，構建生物工程專業分層次實驗教學體系。
一、生物工程專業實驗教學體系存在的問題
目前，生物工程專業實驗教學體系存在的問題集中表現在以下三個方面。
（一）實驗內容結構不合理。首先，實驗教學附屬於課程理論教學，往往偏重理論教學輕視實驗教學，實驗課時較少。或者由於教學投入不足，實驗內容上驗證性的實驗多，綜合設計性實驗少；實驗裝置臺套數少，學生親自動手做實驗的機會少。其次，各門實驗分屬不同老師承擔，實驗指導書編寫缺少統籌，因此造成教學內容重複，且大多為低水平重複。最後，實驗內容陳舊，不能與時俱進，例如，分子生物學實驗技術是生物工程實驗的核心，它的發展非常快，新技術、新工藝不斷湧現，實驗教材更新的速度往往跟不上時代的發展。
（二）實驗聯絡實際不夠緊密。目前，生物工程專業實驗內容主要是傳統發酵產品的驗證實驗，缺乏與現代生物工程產品的聯絡，學生無法掌握現代生物工程製品的生產工藝。或者使用商品化的基因工程菌株或細胞進行實驗，學生沒有經歷生物工程上游技術的訓練，不明瞭整個工藝流程上下游的關係，就很難達到工程實驗教學的目的。
（三）實驗考核方法偏主觀片面。傳統的實驗教學中，由實驗指導教師準備好儀器裝置和試劑，學生對照實驗指導書完成指定的實驗和操作步驟，這抑制了學生的學習積極性，不利於其創新能力的培養。教學執行機制上以教師講授為主、學生動手為輔，實驗教學趨同於理論教學，學生學習的創造性和主動性被扼殺。
因此，生物工程專業只有建立完善的實驗室體系、分層次實驗教學體系和改革現有實驗教學方法，才能適應我國新世紀生物工程專業發展和高素質創新人才培養的需求。
二、實驗室體系建立
（一）實驗室建設。生物工程專業實驗室根據其教學功能，分為基礎、專業和研究三級，包括基礎化學實驗室、分析化學實驗室、生物化學實驗室、微生物實驗室、生物製藥實驗室、藥物分析實驗室、模擬實訓室和大型精密儀器平臺，總實驗室面積約700平方米。
1.基礎化學實驗室。該實驗室總面積120平方米，主要承擔普通化學、無機化學、有機化學及相關畢業論文教學工作。該實驗室目前配備了低溫等離子體誘變儀器、酶標儀、水浴鍋、搖床、超淨工作臺、鐳射誘變儀、凝膠成像系統、分光光度計等儀器裝置；電泳儀、離心機、超低溫冰箱等分子生物學相關教學專用裝置。
2.分析化學實驗室。該實驗室總面積80平方米，主要承擔分析化學、儀器分析及相關畢業論文教學工作。該實驗室目前配備了低溫等離子體誘變儀器、酶標儀、水浴鍋、搖床、超淨工作臺、鐳射誘變儀、凝膠成像系統、分光光度計等儀器裝置；電泳儀、離心機、超低溫冰箱等分子生物學相關教學專用裝置。
3.生物化學實驗室。該實驗室總面積80平方米，主要承擔生物化學與分子生物學、基因工程、酶工程課程實驗及相關畢業論文教學工作。該實驗室目前配備了低溫等離子體誘變儀器、酶標儀、水浴鍋、搖床、超淨工作臺、鐳射誘變儀、凝膠成像系統、分光光度計等儀器裝置；電泳儀、離心機、超低溫冰箱等分子生物學相關教學專用裝置。
4.微生物實驗室。該實驗室面積80平方米，主要承擔微生物與免疫學、細胞生物學、細胞工程及畢業論文教學工作。該實驗室目前儀器裝置配置主要包括光照培養箱、超淨臺、震盪培養箱、發酵罐、超聲波破碎儀、滅菌鍋、生化培養箱、細胞融合儀等。
5.生物製藥實驗室。該實驗室面積160平方米，承擔生物分離工程課程、藥物製劑學實驗、畢業論文教學工作。已配備儀器裝置包括凝膠層析系統、旋轉蒸發儀、微納濾系統、壓濾機、制丸機、造粒機、烘箱、大容量離心機、水浴鍋等。
6.藥物分析實驗室。該實驗室面積約80平方米，主要承擔藥理學、藥物分析課程實驗教學及畢業論文教學工作。已配備儀器裝置包括溶出分析儀、薄層層析分析儀、熔點儀、崩解時限測定儀、脆碎度檢查儀、電腦伺服剝離試驗機等。
7.模擬實訓室。該實驗室面積約100平方米，為生物工程專業新建的實驗室。該實驗室目前配置計算機40餘臺，安裝藥物製劑實訓模擬系統和CAD機械製圖軟體，輔以教師自制多媒體教學軟體。主要承擔化工原理、製藥裝置工程、製藥工藝學及多門理論課程的多媒體輔助教學。
（二）實驗室開放。透過完善實驗中心管理制度，規範實驗教學管理，建立高效的實驗中心執行體系。提升建設後的專業實驗室實施多種形式的開放，實行開放式執行管理，完善資源共享機制，滿足學生對生物技術領域開放實驗的需求，促進大學生科技創新和第二課堂的發展。在保障本專業本科實驗教學基礎上，力爭最大限度地服務於專業學生的非課程實驗實訓，包括科技協會、大學生創新實驗專案訓練。學校生物類專業學生實驗受益率達到50%以上。
三、分層次實驗教學體系構建
（一）實驗內容創新。實驗內容注重理論聯絡生產實踐，加強設計訓練，提高學生解決實際問題的能力。按照循序漸進的原則，根據培養方案的要求，確立分層次實驗教學體系。體系包含基礎生物學實驗、現代生物技術、生物製藥實踐、生產實踐四個教學層次，每個層次開設相應的實驗課程。每門實驗課程要求開設基礎型、綜合設計型和研究創新型三種實驗型別，比例上三者各佔三分之一。如圖1所示。
（二）實驗教材建設。市場上雖然有大量相關的實驗教材，但由於各個學校專業方向各異，裝置條件不同，現成的實驗教程往往使用不便，因此，需要編寫一系列符合學校實驗條件及專業特色的實驗指導教材。首先，我們對現有的實驗專案進行了分類、修訂和最佳化，使之既適應於本院實驗平臺，又注重實驗專案的銜接和關聯性。在編寫教材時，注重對實驗原理的闡述，並根據實際教學效果，及時對教材內容作出調整和補充。根據多年教學經驗，針對性編寫《實驗教學指導書》《實習實訓指導書》等教材。
（三）實驗教學方法改革。具體如下：
1.透過基礎型實驗，加強學生基本實驗技能的訓練。利用學生實驗課時開展基礎型實驗，進行實驗基本技能訓練。學生達標合格後才允許進入綜合設計和研究創新型實驗，達標的採取先進帶後進和課外補課的方式促使其務必達標。學生主要熟練掌握各種儀器裝置基本操作和養成良好實驗習慣；教師偏重啟發和引導學生在實驗中去發現和分析問題，並在提交的實驗報告中去探討和解決問題。
2.透過綜合設計型實驗，激發學生學習自覺性和創造性。將從原來若干個相互獨立的實驗升級為綜合設計型實驗，要求學生課外透過查閱文獻資料，並根據學過的基礎知識自主設計實驗步驟。實驗課內按流程完成實驗內容，實驗結束時相當於完成了一個自命題的小課題。例如我們在“土壤中微生物的分離、篩選和培養”實驗中，將之前相互獨立和分散安排的幾個實驗，按其內在科學聯絡重組為綜合設計型實驗。這樣學生不但學到了各個環節的基本實驗技能，更重要的是培養了學生綜合運用基本技能和實驗方法的能力。綜合設計型實驗的開設，培養了學生自覺分析問題和解決問題的能力，提高了學生的自覺動手和創新能力，對學生進入研究創新型訓練起到引導和推動作用。
3.透過研究創新型實驗訓練，強化學生掌握生物學實驗前沿技能。從大學二年級開始，選擇一些優秀學生分期、分批進入研究室參加教師的課題研究，和研究生一起在教師的指導下開展實驗研究。研究創新型實驗由任課教師根據自己研究課題，分解提出眾多子課題，全院公開，讓學生自願組合選擇，學生小組在出題老師指導下自主查閱文獻、設計實驗方案和路線，並開展實驗研究。研究創新型實驗時間靈活安排，採用彈性制。實驗室開放期間，安排教師和專門的.實驗員進行指導和管理。
4.合理的實驗考核體系，保證實驗教學質量不斷提高。建立學生實驗成績綜合評定體系、教師實驗教學效果評價體系以及實驗教學質量監控體系，三管齊下，保證實驗教學質量不斷提高。學生實驗成績綜合評定體系中，堅持過程評價，統籌考核實驗前預習、實驗中表現和實驗報告結果，重點考查學生能力。教師實驗教學效果評價體系中，教研室組織相關教師進行同行互評，就實驗大綱、實驗專案、現場指導等內容進行評價，考評結果作為評優、職稱評定等的參考。實驗教學質量監控體系中，要求成立院級實驗教學質量監督委員會。委員會對任課教師進行的各實驗教學內容實施情況作定期或不定期檢查，作出評價並及時提出改進建議。學生透過教務系統對任課教師的課程講授、輔導、作業批改等各項教學任務作出評價，並反饋到院級實驗教學質量監督委員會。
四、結語
我們在堅持“高等學校基礎課教學實驗室評估標準”的基礎上，重點抓實驗室軟硬體建設和實驗教學的改革。在實驗教學體系的改革上，打破了實驗教學依附於理論教學、實驗教學中只強調基本技能訓練的傳統實驗教學模式，著力從培養學工程素質（包括研究素質、心理素質）、創造能力等諸多方面出發構築實驗教學新體系。新的實驗專案分三種類型：基礎型、綜合設計型、研究創新型，分別針對不同的教學目的。實驗目標明確，可操作性強，真正體現了實驗教學在培養高層次人才中的重要性。實現了實驗教學從過去的知識技能型向能力培養型的轉變，建立了以基本能力訓練為基礎、綜合素質培養為核心、創新能力培養為主線的“基本技能—工程素質—創新能力”的培養模式，形成了既相對獨立，又相互聯絡的分層次實驗教學體系。
【參考文獻】
[1]邱愛東，劉達玉，王躍華，等.應用型地方本科院校生物工程專業的人才培養模式與特色[J].教育與教學研究，2015（9）
[2]鄭春龍，邵紅豔.以創新實踐能力培養為目標的高校實踐教學體系的構建與實施[J].中國高教研究，2007（4）
[3]許曉革，王興芬.構建有利於高素質應用型人才培養的實踐教學體系[J].中國高等教育，2011（19）
[4]雷剛，楊雄，陳禪友，等.生命科學基礎實驗課程結構改革的探索[J].實驗室研究與探索，2008（11）