高校生物工程專(zhuān)業(yè)分層次實(shí)驗教學(xué)體系構建探索的論文
【摘 要】本文分析高校生物工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)體系存在的問(wèn)題，以培養學(xué)生工程素質(zhì)和創(chuàng )新能力為目標，對生物工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗室建制、實(shí)驗教學(xué)內容、實(shí)驗教學(xué)方法等進(jìn)行改革，構建生物工程專(zhuān)業(yè)分層次實(shí)驗教學(xué)體系。
關(guān)鍵詞生物工程專(zhuān)業(yè) 分層次實(shí)驗教學(xué)體系 構建 工程素質(zhì)
【中圖分類(lèi)號】G 【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889（2017）02C-0155-03
生物工程專(zhuān)業(yè)主要培養能在生物技術(shù)與工程領(lǐng)域從事工藝設計、生產(chǎn)管理和新技術(shù)研究、新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的工程技術(shù)人才，使其掌握生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化的基礎原理、工藝基礎理論和工程設計基本技能。實(shí)踐教學(xué)是生物工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)的重要組成部分，也是培養具有工程素質(zhì)和創(chuàng )新能力的應用型人才的重要環(huán)節。長(cháng)期以來(lái)，生物工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)體系受我國經(jīng)濟發(fā)展水平和傳統教學(xué)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(chuàng )新、重習題訓練輕潛能開(kāi)發(fā)、重分數評價(jià)輕個(gè)性發(fā)展。因此，有必要以培養學(xué)生工程素質(zhì)和創(chuàng )新能力為目標，構建生物工程專(zhuān)業(yè)分層次實(shí)驗教學(xué)體系。
一、生物工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)體系存在的問(wèn)題
目前，生物工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)體系存在的問(wèn)題集中表現在以下三個(gè)方面。
�。ㄒ唬⿲�(shí)驗內容結構不合理。首先，實(shí)驗教學(xué)附屬于課程理論教學(xué)，往往偏重理論教學(xué)輕視實(shí)驗教學(xué)，實(shí)驗課時(shí)較少�；蛘哂捎诮虒W(xué)投入不足，實(shí)驗內容上驗證性的實(shí)驗多，綜合設計性實(shí)驗少；實(shí)驗設備臺套數少，學(xué)生親自動(dòng)手做實(shí)驗的機會(huì )少。其次，各門(mén)實(shí)驗分屬不同老師承擔，實(shí)驗指導書(shū)編寫(xiě)缺少統籌，因此造成教學(xué)內容重復，且大多為低水平重復。最后，實(shí)驗內容陳舊，不能與時(shí)俱進(jìn)，例如，分子生物學(xué)實(shí)驗技術(shù)是生物工程實(shí)驗的核心，它的發(fā)展非�？�，新技術(shù)、新工藝不斷涌現，實(shí)驗教材更新的速度往往跟不上時(shí)代的發(fā)展。
�。ǘ⿲�(shí)驗聯(lián)系實(shí)際不夠緊密。目前，生物工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗內容主要是傳統發(fā)酵產(chǎn)品的驗證實(shí)驗，缺乏與現代生物工程產(chǎn)品的聯(lián)系，學(xué)生無(wú)法掌握現代生物工程制品的生產(chǎn)工藝�；蛘呤褂蒙唐坊幕蚬こ叹昊蚣毎M(jìn)行實(shí)驗，學(xué)生沒(méi)有經(jīng)歷生物工程上游技術(shù)的訓練，不明了整個(gè)工藝流程上下游的關(guān)系，就很難達到工程實(shí)驗教學(xué)的目的。
�。ㄈ⿲�(shí)驗考核方法偏主觀(guān)片面。傳統的實(shí)驗教學(xué)中，由實(shí)驗指導教師準備好儀器設備和試劑，學(xué)生對照實(shí)驗指導書(shū)完成指定的實(shí)驗和操作步驟，這抑制了學(xué)生的學(xué)習積極性，不利于其創(chuàng )新能力的培養。教學(xué)運行機制上以教師講授為主、學(xué)生動(dòng)手為輔，實(shí)驗教學(xué)趨同于理論教學(xué)，學(xué)生學(xué)習的創(chuàng )造性和主動(dòng)性被扼殺。
因此，生物工程專(zhuān)業(yè)只有建立完善的實(shí)驗室體系、分層次實(shí)驗教學(xué)體系和改革現有實(shí)驗教學(xué)方法，才能適應我國新世紀生物工程專(zhuān)業(yè)發(fā)展和高素質(zhì)創(chuàng )新人才培養的需求。
二、實(shí)驗室體系建立
�。ㄒ唬⿲�(shí)驗室建設。生物工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗室根據其教學(xué)功能，分為基礎、專(zhuān)業(yè)和研究三級，包括基礎化學(xué)實(shí)驗室、分析化學(xué)實(shí)驗室、生物化學(xué)實(shí)驗室、微生物實(shí)驗室、生物制藥實(shí)驗室、藥物分析實(shí)驗室、模擬實(shí)訓室和大型精密儀器平臺，總實(shí)驗室面積約700平方米。
1.基礎化學(xué)實(shí)驗室。該實(shí)驗室總面積120平方米，主要承擔普通化學(xué)、無(wú)機化學(xué)、有機化學(xué)及相關(guān)畢業(yè)論文教學(xué)工作。該實(shí)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、超凈工作臺、激光誘變儀、凝膠成像系統、分光光度計等儀器設備；電泳儀、離心機、超低溫冰箱等分子生物學(xué)相關(guān)教學(xué)專(zhuān)用設備。
2.分析化學(xué)實(shí)驗室。該實(shí)驗室總面積80平方米，主要承擔分析化學(xué)、儀器分析及相關(guān)畢業(yè)論文教學(xué)工作。該實(shí)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、超凈工作臺、激光誘變儀、凝膠成像系統、分光光度計等儀器設備；電泳儀、離心機、超低溫冰箱等分子生物學(xué)相關(guān)教學(xué)專(zhuān)用設備。
3.生物化學(xué)實(shí)驗室。該實(shí)驗室總面積80平方米，主要承擔生物化學(xué)與分子生物學(xué)、基因工程、酶工程課程實(shí)驗及相關(guān)畢業(yè)論文教學(xué)工作。該實(shí)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、超凈工作臺、激光誘變儀、凝膠成像系統、分光光度計等儀器設備；電泳儀、離心機、超低溫冰箱等分子生物學(xué)相關(guān)教學(xué)專(zhuān)用設備。
4.微生物實(shí)驗室。該實(shí)驗室面積80平方米，主要承擔微生物與免疫學(xué)、細胞生物學(xué)、細胞工程及畢業(yè)論文教學(xué)工作。該實(shí)驗室目前儀器設備配置主要包括光照培養箱、超凈臺、震蕩培養箱、發(fā)酵罐、超聲波破碎儀、滅菌鍋、生化培養箱、細胞融合儀等。
5.生物制藥實(shí)驗室。該實(shí)驗室面積160平方米，承擔生物分離工程課程、藥物制劑學(xué)實(shí)驗、畢業(yè)論文教學(xué)工作。已配備儀器設備包括凝膠層析系統、旋轉蒸發(fā)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(shí)驗室。該實(shí)驗室面積約80平方米，主要承擔藥理學(xué)、藥物分析課程實(shí)驗教學(xué)及畢業(yè)論文教學(xué)工作。已配備儀器設備包括溶出分析儀、薄層層析分析儀、熔點(diǎn)儀、崩解時(shí)限測定儀、脆碎度檢查儀、電腦伺服剝離試驗機等。
7.模擬實(shí)訓室。該實(shí)驗室面積約100平方米，為生物工程專(zhuān)業(yè)新建的實(shí)驗室。該實(shí)驗室目前配置計算機40余臺，安裝藥物制劑實(shí)訓仿真系統和CAD機械制圖軟件，輔以教師自制多媒體教學(xué)軟件。主要承擔化工原理、制藥設備工程、制藥工藝學(xué)及多門(mén)理論課程的多媒體輔助教學(xué)。
�。ǘ⿲�(shí)驗室開(kāi)放。通過(guò)完善實(shí)驗中心管理制度，規范實(shí)驗教學(xué)管理，建立高效的實(shí)驗中心運行體系。提升建設后的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗室實(shí)施多種形式的開(kāi)放，實(shí)行開(kāi)放式運行管理，完善資源共享機制，滿(mǎn)足學(xué)生對生物技術(shù)領(lǐng)域開(kāi)放實(shí)驗的需求，促進(jìn)大學(xué)生科技創(chuàng )新和第二課堂的發(fā)展。在保障本專(zhuān)業(yè)本科實(shí)驗教學(xué)基礎上，力爭最大限度地服務(wù)于專(zhuān)業(yè)學(xué)生的非課程實(shí)驗實(shí)訓，包括科技協(xié)會(huì )、大學(xué)生創(chuàng )新實(shí)驗項目訓練。學(xué)校生物類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生實(shí)驗受益率達到50%以上。
三、分層次實(shí)驗教學(xué)體系構建
�。ㄒ唬⿲�(shí)驗內容創(chuàng )新。實(shí)驗內容注重理論聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)踐，加強設計訓練，提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。按照循序漸進(jìn)的原則，根據培養方案的要求，確立分層次實(shí)驗教學(xué)體系。體系包含基礎生物學(xué)實(shí)驗、現代生物技術(shù)、生物制藥實(shí)踐、生產(chǎn)實(shí)踐四個(gè)教學(xué)層次，每個(gè)層次開(kāi)設相應的實(shí)驗課程。每門(mén)實(shí)驗課程要求開(kāi)設基礎型、綜合設計型和研究創(chuàng )新型三種實(shí)驗類(lèi)型，比例上三者各占三分之一。如圖1所示。
�。ǘ⿲�(shí)驗教材建設。市場(chǎng)上雖然有大量相關(guān)的實(shí)驗教材，但由于各個(gè)學(xué)校專(zhuān)業(yè)方向各異，設備條件不同，現成的實(shí)驗教程往往使用不便，因此，需要編寫(xiě)一系列符合學(xué)校實(shí)驗條件及專(zhuān)業(yè)特色的實(shí)驗指導教材。首先，我們對現有的實(shí)驗項目進(jìn)行了分類(lèi)、修訂和優(yōu)化，使之既適應于本院實(shí)驗平臺，又注重實(shí)驗項目的銜接和關(guān)聯(lián)性。在編寫(xiě)教材時(shí)，注重對實(shí)驗原理的闡述，并根據實(shí)際教學(xué)效果，及時(shí)對教材內容作出調整和補充。根據多年教學(xué)經(jīng)驗，針對性編寫(xiě)《實(shí)驗教學(xué)指導書(shū)》《實(shí)習實(shí)訓指導書(shū)》等教材。
�。ㄈ⿲�(shí)驗教學(xué)方法改革。具體如下：
1.通過(guò)基礎型實(shí)驗，加強學(xué)生基本實(shí)驗技能的訓練。利用學(xué)生實(shí)驗課時(shí)開(kāi)展基礎型實(shí)驗，進(jìn)行實(shí)驗基本技能訓練。學(xué)生達標合格后才允許進(jìn)入綜合設計和研究創(chuàng )新型實(shí)驗，達標的采取先進(jìn)帶后進(jìn)和課外補課的方式促使其務(wù)必達標。學(xué)生主要熟練掌握各種儀器設備基本操作和養成良好實(shí)驗習慣；教師偏重啟發(fā)和引導學(xué)生在實(shí)驗中去發(fā)現和分析問(wèn)題，并在提交的實(shí)驗報告中去探討和解決問(wèn)題。
2.通過(guò)綜合設計型實(shí)驗，激發(fā)學(xué)生學(xué)習自覺(jué)性和創(chuàng )造性。將從原來(lái)若干個(gè)相互獨立的實(shí)驗升級為綜合設計型實(shí)驗，要求學(xué)生課外通過(guò)查閱文獻資料，并根據學(xué)過(guò)的基礎知識自主設計實(shí)驗步驟。實(shí)驗課內按流程完成實(shí)驗內容，實(shí)驗結束時(shí)相當于完成了一個(gè)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(shí)驗中，將之前相互獨立和分散安排的幾個(gè)實(shí)驗，按其內在科學(xué)聯(lián)系重組為綜合設計型實(shí)驗。這樣學(xué)生不但學(xué)到了各個(gè)環(huán)節的基本實(shí)驗技能，更重要的是培養了學(xué)生綜合運用基本技能和實(shí)驗方法的能力。綜合設計型實(shí)驗的開(kāi)設，培養了學(xué)生自覺(jué)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，提高了學(xué)生的自覺(jué)動(dòng)手和創(chuàng )新能力，對學(xué)生進(jìn)入研究創(chuàng )新型訓練起到引導和推動(dòng)作用。
3.通過(guò)研究創(chuàng )新型實(shí)驗訓練，強化學(xué)生掌握生物學(xué)實(shí)驗前沿技能。從大學(xué)二年級開(kāi)始，選擇一些優(yōu)秀學(xué)生分期、分批進(jìn)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(kāi)展實(shí)驗研究。研究創(chuàng )新型實(shí)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(kāi)，讓學(xué)生自愿組合選擇，學(xué)生小組在出題老師指導下自主查閱文獻、設計實(shí)驗方案和路線(xiàn)，并開(kāi)展實(shí)驗研究。研究創(chuàng )新型實(shí)驗時(shí)間靈活安排，采用彈性制。實(shí)驗室開(kāi)放期間，安排教師和專(zhuān)門(mén)的.實(shí)驗員進(jìn)行指導和管理。
4.合理的實(shí)驗考核體系，保證實(shí)驗教學(xué)質(zhì)量不斷提高。建立學(xué)生實(shí)驗成績(jì)綜合評定體系、教師實(shí)驗教學(xué)效果評價(jià)體系以及實(shí)驗教學(xué)質(zhì)量監控體系，三管齊下，保證實(shí)驗教學(xué)質(zhì)量不斷提高。學(xué)生實(shí)驗成績(jì)綜合評定體系中，堅持過(guò)程評價(jià)，統籌考核實(shí)驗前預習、實(shí)驗中表現和實(shí)驗報告結果，重點(diǎn)考查學(xué)生能力。教師實(shí)驗教學(xué)效果評價(jià)體系中，教研室組織相關(guān)教師進(jìn)行同行互評，就實(shí)驗大綱、實(shí)驗項目、現場(chǎng)指導等內容進(jìn)行評價(jià)，考評結果作為評優(yōu)、職稱(chēng)評定等的參考。實(shí)驗教學(xué)質(zhì)量監控體系中，要求成立院級實(shí)驗教學(xué)質(zhì)量監督委員會(huì )。委員會(huì )對任課教師進(jìn)行的各實(shí)驗教學(xué)內容實(shí)施情況作定期或不定期檢查，作出評價(jià)并及時(shí)提出改進(jìn)建議。學(xué)生通過(guò)教務(wù)系統對任課教師的課程講授、輔導、作業(yè)批改等各項教學(xué)任務(wù)作出評價(jià)，并反饋到院級實(shí)驗教學(xué)質(zhì)量監督委員會(huì )。
四、結語(yǔ)
我們在堅持“高等學(xué)�；A課教學(xué)實(shí)驗室評估標準”的基礎上，重點(diǎn)抓實(shí)驗室軟硬件建設和實(shí)驗教學(xué)的改革。在實(shí)驗教學(xué)體系的改革上，打破了實(shí)驗教學(xué)依附于理論教學(xué)、實(shí)驗教學(xué)中只強調基本技能訓練的傳統實(shí)驗教學(xué)模式，著(zhù)力從培養學(xué)工程素質(zhì)（包括研究素質(zhì)、心理素質(zhì)）、創(chuàng )造能力等諸多方面出發(fā)構筑實(shí)驗教學(xué)新體系。新的實(shí)驗項目分三種類(lèi)型：基礎型、綜合設計型、研究創(chuàng )新型，分別針對不同的教學(xué)目的。實(shí)驗目標明確，可操作性強，真正體現了實(shí)驗教學(xué)在培養高層次人才中的重要性。實(shí)現了實(shí)驗教學(xué)從過(guò)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(zhì)培養為核心、創(chuàng )新能力培養為主線(xiàn)的“基本技能—工程素質(zhì)—創(chuàng )新能力”的培養模式，形成了既相對獨立，又相互聯(lián)系的分層次實(shí)驗教學(xué)體系。
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