生物技术专业实验教学体系研究

生物技术专业实验教学体系研究

［摘 要］生物技术专业实验教学体系是指生物技术专业实验课程不是孤立的,而是一个相互联系的、密不可分的有机整体。尝试整合与优化实验内容,并实行实验教学的开放管理，并在教学过程中采用多元化的教学手段，改革和完善考核方式，创建一个传授系统性知识、培养一定研究能力和创新性思维的新的独立的实验教学体系。

［关键词］生物技术；实验教学体系；开放性；系统性

1 引 言

生物技术是现代生物学发展及其与相关学科交叉融合的产物,其核心是以DNA重组技术为中心的基因工程,还包括微生物工程、生化工程、细胞工程及生物制品等领域。培养掌握现代生物学和生物技术的基本理论、基本知识和基本技能,获得应用基础研究和科技开发研究的初步训练,具有良好的科学素质、较强的创新意识和实践能力的生物技术高级专门人才。

生物技术是一门实践性非常强的专业,而专业实验是本专业学生培养过程中理论联系实际十分重要的教学环节,学生对生物学知识的学习能力的培养、科学素养的增强离不开实验。而且,由于生物技术产业的特殊性(技术密集、高风险、高回报)，对学生研究及创新能力和扎实过硬的综合技能功底的训练，显得尤为重要。实验教学改革不仅直接关系生物学教学整体改革的成效，而且关系到我们培养学生的综合素质和专业素养。而且,我国在“十一五、十二五发展规划”中将生物技术列为重点发展的高新技术之一,生物技术及其产业化水平已成为衡量一个国家高新技术发展水平的一个重要指标。因此,加强生物技术专业教育，培养既具有扎实的理论知识,又具备高水平的实践能力和创新能力的高级专门人才,对促进和发展我国生物高新技术及其产业、为地方经济和社会发展服务具有重要的意义。

2 生物技术专业实验教学体系研究的背景

按教育系统论分,教学系统包含理论教学、实践教学及实验教学3个子系统。我校的生物技术专业的实验教学子系统中的课程设置分公共实验、专业基础实验、专业实验3个层次。专业实验教学中存在的问题主要表现在以下方面：

2.1 实验教学体系对学生实验能力的训练不够系统,课程之间脱节现象较严重由于传统的实验教学内容附属于理论课程,实验内容的设置以理论课程的要求为依据,几乎所有实验都是独立设课,而不是以系统培养学生的实验技能为目的,因此导致一些实验在不同课程之间重复开设,而另外一些学生应该掌握的技能却缺乏训练。如感受态的制备实验,在分子生物学实验中开设,同时在微生物课程中又有开设,课程与课程之间缺乏有机衔接,不利于学生实验能力的系统训练。也正

因为实验教学地位不明确,没有一个明确的实验教学培养目标。如在分子生物学的实验教学中,理论附带实验,学时数只有54学时,实验教学仅仅是理论教学的一部分,没有明确通过分子生物学实验教学学生应该掌握的技能,由于课程设置和实验时间等的限制，学生无法进行长时间的学科交叉综合性设计性的实验。同时,实验教学内容的设置也没有突出学校特色和学科专业特点。这种对实验教学的不重视,不利于学生的实验技能和动手能力培养,更不符合人才培养目标,不符合学校定位。学生进入工作岗位后,也不能很快适应工作的需要。

2.2 不注重学生创新能力和独立工作能力的培养

在传统的实验教学中,以验证性实验为主,综合性、分析和设计性的实验内容较少,学生进实验室就是按照实验指导进行动手活动。当然,这可以训练学生的操作技能,并有助于加深对理论知识的理解,但是对学生科学方法、探索精神、创新能力及思维能力的培养、训练非常不足。一些科学家和科学教育家就认为,实验是人们为检验假设而进行的收集数据的活动,是为解决某一问题而进行寻找答案的过程,具有这样特点的探究活动才能称作实验,否则只能叫做“实验室经历”。而我们传统的实验教学给学生的就恰恰只是“实验室经历”。我们的教学工作也就只能称作“教学实验”,而非“实验教学”。这样所带来的一系列的问题有：毕业论文的工作中老师的负担很重,学生的主动性和独立性很差；在申报“挑战杯”、省级的“大学生研究性学习和创新性实验计划”等学生项目时,学生们很茫然。

2.3 实验教学方法和技术落后

很多学校仍以灌输式为主,即教师课前做好实验前的一切准备工作，然后讲清实验操作要点，学生“按方抓药”。这样一种被动式的教学,不利于培养学生的发散性思维和创新能力。由于近年来生物技术研究手段的更新速率加快,加之招生数量剧增,实验设施普遍需要更新与添置。由于实验教学经费的不足,相当一部分学校无法开设出涉及现代生物技术内容的实验,特别是先进技术几乎未涉及。并且多数实验多以传统实验为主,缺乏与学科前沿和实际生产紧密联系的实验。这样的结果往往是培养出的学生有相当一部分呈现高分低能,缺乏实践能力和创新精神。

2.4 实验考核不力

虽然要求学生按照学术论文要求写出实验报告,但很多学生并没有按要求进行,且抄袭的现象较为严重。这种实验教学模式不仅脱离了生产实践，而且不利于应用技术的掌握和实验技能的训练，更谈不上创新能力的培养。许多学生因动手能力差、不善于动脑筋、思维简单,缺少观察问题、分析问题的能力,很难适应时代发展的需要。因此,在研究生的复试过程中就体现出来了,这种模式下培养出来的学生往往被淘汰落选了。

3 生物技术专业实验教学体系研究的目标和策略为了改变以上的实验教学弊端,我们针对生物技术专业的特点和生物技术发展趋势,对实验教学内容进行细致的梳理，对实验教学系统进行完善。并在实验教学内容逐渐改革的基础上进行

实验教学方法和管理的改进,旨在提高学生的实践能力、创新能力和综合素质,培养高新生物技术人才。

3.1 构建生物技术专业实验教学新体系

根据生物技术专业实验教学基本内容,打破独立的课程界限,严格遵循生物科学的内在联系和实验科学的教学规律,精选内容,优化组合专业实验课程,增强实验课程间的连贯性和系统性,重组实验教学,构建新的实验教学体系。

对原来相对独立的13门实验课程(动物学、细胞生物学、微生物学、遗传学、植物学、生物化学、分子生物学、植物生理学、植物组织培养、基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程)重新整合和设置,形成3个模块式课程体系,使其在重视基础知识和基本技能的同时,集中课时以便安排综合性实验尤其是具有学科交叉综合性的大型实验,使原来相对独立的各课程有机衔接和协调统一,成为一个完整的生物技术实验知识体系。根据实验内容和操作性质设3大模块:①基础生物学实验技术：植物生物学、动物生物学与微生物学实验、细胞与遗传学实验,100学时,4学分;②现代生化技术：植物生理学、生物化学与分子生物学实验,96学时,4学分;③专业技能提高：生物技术综合大实验,专业技能强化训练,100学时,4学分。参照已有经验,在各模块中创建基础性实验,综合性设计性实验,研究性实验的多层次化实验内容体系,形成了从低到高、从基础到高新、从接受知识型到培养综合能力型逐级提高的实验课程新体系。

3.2 探索切合实际的实验教学管理机制

明确各实验室承担的实验类别和实验项目,专人负责各实验室建设、实验项目的实施和实验教学改革。实验课程由中心统一下达,实验过程由中心统一管理,实验教学质量由中心统一考核,实现了多种资源的合理调配和集中共享,大大提高了资源的使用效率。

将中心所有的实验教学课程和实验项目全部上网让学生选课,网上预选实验项目,网上预约实验,努力提高实验的教学效率。推行实验课程及实验项目导师制,构建以导师负责制为基础的开放性实验教学的新模式。实验教学的开放主要指实验内容和实验时间的开放，现行的实验室大多只是在实验课的时间向学生开放,其余时间基本上闲置不用,仪器设备的利用率较低。传统的实验教学依照严格的程序由老师讲解、演示,实验基本上是一种内容的重复,限制了学生的个性发展。实验内容的开放是指学生根据自己的兴趣,在遵守实验室管理规则的前提下,在规定的选做实验项目中自由选择自己要做的实验或自己根据实际设计并经教师批准的研究性实验。实验时间的开放是指学生做实验可不局限在规定学时内完成,可以利用自己的空余时间在一段时间内完成。在这段时间里,实验室向学生开放,学生根据自己的安排随时到实验室做教师规定的实验。实施开放式实验教学的对象必须具备一定的实验基础,可在本科二年级部分学生中开始施行。在教师指导下的开放式实验,可以培养学生独立思考、独立操作的能力,为学生创造了个性发展的空间。

在实验教学中采用“讲(利用多媒体讲解实验原理、方法和技术要点)—看(教学网站演示相关操作)—教师示范操作—学生独立实验—总结”的教学程序,将现代教学和传统教学手段进行有机结合。对于创新性实验,则鼓励学生充分利用网络信息及图书馆的资源,查阅并了解本学科的最新研究进展,在此基础上,自由选择实验内容,自主进行实验方案的设计,以此培养学生的科技创新思想和能力,为今后科研奠定基础。

3.3 建立和完善合理的实验课成绩评价体系

过去实验课考试成绩以实验报告和平时实验态度进行评分,或以笔试为主。对生物技术实验课的成绩评价体系进行改革,其成绩评定包括：实验报告占30%，平时的操作技能和实验态度占30%，实验考试占40%。实验考试包括操作考试和笔试两个部分。其中操作考试部分选择既有代表性，又有较严格的定量操作要求的实验进行考核,让每个学生独立完成。合理的成绩评价有利于学生平时更认真地掌握实验操作技能,从而巩固和提高他们动手的能力。笔试部分涵盖实验原理,实验课中的难点、关键、基本操作等内容,且在笔试试卷中出一些理论联系实验的题目来考核学生是否真正掌握了基本知识。要回答这样的题目光靠背课本,平时不认真做实验,实验后不以科学的态度分析结果是不能完成的。

完成实验后,可以一改以往实验报告的固定格式,鼓励学生按照学术(毕业)论文的格式要求撰写，重点在于对实验数据的总结分析、实验结果的分析讨论及对出现的问题提出解决方案等，培养学生撰写论文的方式和能力,为以后撰写毕业论文及学术论文打下基础。

4 结 论

由于生物技术是一个发展迅速的领域，新理论、新技术不断涌现,要建立能适应时代发展的教学模式,我们就必须对现有的教学模式进行连续的更新与优化,提炼出新的教学理念,并运用于实践,培养出21世纪高素质的创新型人才。总之,对生物技术专业实验教学体系的研究,构建创新型人才培养的实验教学体系,对于提高实验教学质量和人才培养质量具有重要而深远的意义。

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