郭新紅, 何曉曉， 周 蘋， 周 玲

(湖南大學(xué) 生物學(xué)院， 長沙 410082)

生物技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐

郭新紅, 何曉曉， 周 蘋， 周 玲

(湖南大學(xué) 生物學(xué)院， 長沙 410082)

湖南大學(xué)生物技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)過10多年改革與實(shí)踐，在服從實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)上形成了基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和研究創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)“一體化、三層次”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系，探索了課內(nèi)與課外結(jié)合、教學(xué)與科研結(jié)合等“多形式”的開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。從改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)方法、完善實(shí)驗(yàn)成績考核方法和加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等方面進(jìn)行了論述。通過改革與實(shí)踐，充分發(fā)揮了實(shí)驗(yàn)教學(xué)在創(chuàng)新型科技人才培養(yǎng)中的重要作用。

生物技術(shù)； 實(shí)驗(yàn)教學(xué)； 教學(xué)改革

21世紀(jì)是生命科學(xué)世紀(jì)，生物經(jīng)濟(jì)將會(huì)引領(lǐng)時(shí)代潮流, 國家和地方都已經(jīng)將生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化列入發(fā)展規(guī)劃，它成為許多國家科研開發(fā)和資金投入的戰(zhàn)略重點(diǎn)和國際科技競爭的重點(diǎn)之一，生物產(chǎn)業(yè)正在成為全球新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)[1-2]。在新的形勢下，高等學(xué)校肩負(fù)著為國家現(xiàn)代化建設(shè)培養(yǎng)高素質(zhì)、高層次創(chuàng)造性人才的重任[3]，教育改革尤為重要。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高校教學(xué)的重要組成部分，是培養(yǎng)大學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和綜合能力的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)[4],它對(duì)學(xué)生知識(shí)、能力、技能等綜合素質(zhì)的培養(yǎng)有著理論教學(xué)不可替代的作用[5]。

生物技術(shù)是運(yùn)用現(xiàn)代自然科學(xué)和工程技術(shù)原理與方法，從分子、細(xì)胞、組織、器官等不同層次研究生物體的遺傳、發(fā)育、生長、繁殖以及生態(tài)結(jié)構(gòu)與功能等生命現(xiàn)象和規(guī)律，并在研究或改造生物體的結(jié)構(gòu)、功能的基礎(chǔ)上，運(yùn)用生物的獨(dú)特性質(zhì)和能力為人類的健康及各種生產(chǎn)實(shí)踐服務(wù)[6]。它是一門多學(xué)科交叉融合、理論與實(shí)踐并重的綜合性新型學(xué)科,實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力培養(yǎng)對(duì)生物技術(shù)專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量至關(guān)重要[7]，而生物技術(shù)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程是本專業(yè)學(xué)習(xí)的主要實(shí)踐環(huán)節(jié)。通過實(shí)驗(yàn)，能加深學(xué)生對(duì)所學(xué)生物技術(shù)理論基礎(chǔ)知識(shí)的理解與深化，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用該領(lǐng)域的基本理論知識(shí)和技能來解決科研、生產(chǎn)實(shí)際問題的能力，從而增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。針對(duì)我校生物技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際情況，本文從不同的角度論述了如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，培養(yǎng)創(chuàng)新人才。

1 建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系

我校從2002年開始設(shè)置生物技術(shù)專業(yè),目前已招收13屆本科生。經(jīng)過10多年的探索和實(shí)踐，先后4次對(duì)教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整和修改，構(gòu)建了現(xiàn)行的“一體化、三層次、多模式”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系。一體化是指服從實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，以培養(yǎng)新世紀(jì)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才為宗旨，追求知識(shí)體系完整?！叭龑哟巍笔侵笇?shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置分3個(gè)層次：基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和研究創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，在每個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)中也設(shè)計(jì)3個(gè)層次。“多模式”是指在開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的基礎(chǔ)上, 以“課內(nèi)與課外結(jié)合、教學(xué)與科研結(jié)合、優(yōu)生優(yōu)培”的創(chuàng)新人才培養(yǎng)機(jī)制的思想為指導(dǎo)[8], 形成多模式的開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。

首先，我們對(duì)第一層次的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行精煉，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技術(shù)模塊化，把細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)、生物化學(xué)技術(shù)、分子生物學(xué)技術(shù)、顯微操作技術(shù)等系列基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)按照技術(shù)進(jìn)行歸類，以便壓縮學(xué)時(shí)。其次，增加第二層次的綜合性實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，如遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)中的“農(nóng)桿菌電擊感受態(tài)的制備及電擊轉(zhuǎn)化”， 分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中的“蛋白的SDS-PAGE電泳與蛋白轉(zhuǎn)印”及“基于ELISA的分子診斷技術(shù)”等；同時(shí)開設(shè)了以綜合性為主的生物技術(shù)大實(shí)驗(yàn)和發(fā)酵工程大實(shí)驗(yàn)。第三，開展了以課題研究為主的課程設(shè)計(jì)及科研訓(xùn)練等研究性實(shí)踐教學(xué)，實(shí)現(xiàn)研究創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的研究化。以《國家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃指南》(教高廳函[2007]20號(hào))為指導(dǎo)，湖南大學(xué)開展了各類(國家級(jí)、省級(jí)和校級(jí))大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，湖南大學(xué)生物學(xué)院根據(jù)學(xué)生培養(yǎng)的實(shí)際情況，同時(shí)也設(shè)置了院級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，保證了90%以上的生物技術(shù)專業(yè)的本科生能參與到科研訓(xùn)練中，實(shí)行開放式的“多模式”教學(xué)方式。大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目的指導(dǎo)思想是：以學(xué)生為主體，以項(xiàng)目為載體，以興趣驅(qū)動(dòng)、自主實(shí)驗(yàn)、重在過程為原則，改革教學(xué)方法，推廣研究性學(xué)習(xí)和個(gè)性化培養(yǎng)方式，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維、創(chuàng)新意識(shí)以及參與創(chuàng)新的興趣，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力[9]。在專業(yè)綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采取講授、討論、實(shí)踐相結(jié)合的方式，在教師指導(dǎo)下學(xué)生自主進(jìn)行文獻(xiàn)檢索、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)施實(shí)驗(yàn)過程、總結(jié)和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，最后撰寫論文和答辯，突出以學(xué)生為主體、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的實(shí)踐目標(biāo)。

2 更新和完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

我校的生物技術(shù)專業(yè)開設(shè)了生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)I、生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)II、動(dòng)物生物學(xué)實(shí)驗(yàn)、植物生物學(xué)實(shí)驗(yàn)、細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)、遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)、分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)、微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)、細(xì)胞與基因工程實(shí)驗(yàn)、發(fā)酵工程大實(shí)驗(yàn)和生物技術(shù)綜合大實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)課程，其中細(xì)胞與基因工程實(shí)驗(yàn)為2012年新增開設(shè)。大部分實(shí)驗(yàn)課程獨(dú)立設(shè)課，獨(dú)立計(jì)算學(xué)分。實(shí)驗(yàn)課時(shí)與理論教學(xué)課時(shí)原則上為1∶1，每門實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和研究創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)3個(gè)層次。

為了進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和分析問題、解決問題的能力，學(xué)院組織各門實(shí)驗(yàn)課程的教師多次討論，修改和完善實(shí)驗(yàn)課程中的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在2015版新修改的生物技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)方案中，從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置上降低了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的比例，適當(dāng)增加了綜合性和研究創(chuàng)新性2個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。同時(shí)對(duì)各門實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容進(jìn)行了縱向和橫向的比較，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相同或相近的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行了整合。例如：“普通光學(xué)顯微鏡的結(jié)構(gòu)和使用方法”這個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在生物技術(shù)專業(yè)的“植物學(xué)實(shí)驗(yàn)”、 “細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”、“微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”、“遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)”等課程中都會(huì)設(shè)置，我們根據(jù)課程的先后，把該項(xiàng)目設(shè)置在“植物學(xué)實(shí)驗(yàn)”中。又如實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“核酸提取與純化”和“質(zhì)粒DNA的提取與純化”在生物技術(shù)專業(yè)的“遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)”、 “分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)” 等課程中可能都會(huì)設(shè)置，我們合理調(diào)整了這些實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。如生物化學(xué)和分子生物學(xué)中有些實(shí)驗(yàn)是連續(xù)的，通過綜合后形成獨(dú)立的大實(shí)驗(yàn)。通過改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，綜合性實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練的內(nèi)容與層次更高，體現(xiàn)了更強(qiáng)的綜合性與探索性，與學(xué)院教師科研方向聯(lián)系更為密切。這樣使學(xué)生能夠掌握和綜合運(yùn)用各種生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)技能，并加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。

3 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)方法

生物技術(shù)專業(yè)的所有實(shí)驗(yàn)課程基本上都在我校生物/醫(yī)學(xué)本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心完成。2011年，學(xué)院對(duì)中心實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了改建或擴(kuò)建，中心所屬的各個(gè)實(shí)驗(yàn)室均配備了全新的多媒體教學(xué)系統(tǒng)，所有的實(shí)驗(yàn)課程均可采用多媒體技術(shù)輔助教學(xué)。實(shí)驗(yàn)課程中的少數(shù)演示實(shí)驗(yàn)，可利用多媒體技術(shù)提高可見度，培養(yǎng)學(xué)生觀察和注意的品質(zhì)。實(shí)驗(yàn)課程中一些不容易演示成功的實(shí)驗(yàn)，可以通過錄像播放，增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)對(duì)知識(shí)的理解。利用多媒體實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件，可把一些抽象的生物學(xué)概念或原理變得形象生動(dòng)，易于理解。通過使用多媒體輔助教學(xué)，明顯地改善了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)是高等學(xué)校教學(xué)的重要組成部分，是培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的關(guān)鍵，同時(shí)也是提高學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)際動(dòng)手能力的重要手段[10]。一直以來，學(xué)校學(xué)院非常重視本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)。學(xué)院要求實(shí)驗(yàn)教師對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的每個(gè)環(huán)節(jié)都認(rèn)真負(fù)責(zé)，并提出如下要求：1)課前做好預(yù)實(shí)驗(yàn)。2)要求學(xué)生參加實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備(如藥品試劑的配置等)，并適當(dāng)記入平時(shí)成績。3)課堂中講解實(shí)驗(yàn)原理和進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)；觀察和指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作，及時(shí)指出或糾正操作中的錯(cuò)誤或不恰當(dāng)?shù)牡胤健?)課后要及時(shí)認(rèn)真批閱實(shí)驗(yàn)報(bào)告，給出相對(duì)公平的實(shí)驗(yàn)成績。5)下次課前進(jìn)行總結(jié)，指出上次實(shí)驗(yàn)課中的不足之處，要求學(xué)生下次實(shí)驗(yàn)糾正錯(cuò)誤。此外，學(xué)院對(duì)實(shí)驗(yàn)課程也執(zhí)行了學(xué)院教學(xué)督導(dǎo)團(tuán)聽課制度，有效地提高了教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

4 完善實(shí)驗(yàn)成績考核方法

在2012年前，生物技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的成績考核主要依據(jù)是：學(xué)生的日常表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)場操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告，當(dāng)時(shí)沒有具體詳細(xì)的評(píng)分細(xì)則，因此，實(shí)驗(yàn)課程成績的評(píng)定帶有一定的隨機(jī)性。2012年后，我們針對(duì)前面10余年實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革情況的總結(jié)，制定了詳細(xì)的日?？己嘶疽蠛统煽冊u(píng)定方法，學(xué)院出臺(tái)了一系列文件，如《生物學(xué)院實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式》、《生物學(xué)院實(shí)驗(yàn)考核及管理辦法》等。實(shí)驗(yàn)課的成績包括平時(shí)成績和期末考試成績兩個(gè)方面，成績評(píng)定分配比例為：平時(shí)成績占60%，期末考試成績40%。每個(gè)實(shí)驗(yàn)平時(shí)成績中的各部分所占比例大致如下：實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)占10%，實(shí)驗(yàn)操作占45%，結(jié)論及總結(jié)分析占30%，到課率、實(shí)驗(yàn)器具和服裝準(zhǔn)備以及實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生與臺(tái)面整理占15%。李聰?shù)仍谏锕こ虒I(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐中論及，實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)成績占總成績的10%，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的實(shí)驗(yàn)態(tài)度占10%，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能占40%[11]。這與我們生物技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程平時(shí)成績的構(gòu)成比例基本一致。我們規(guī)定，因故不能上實(shí)驗(yàn)課的學(xué)生，必須補(bǔ)做。具體補(bǔ)做時(shí)間由學(xué)生申請，經(jīng)任課指導(dǎo)教師同意后安排，否則該次成績以零分計(jì)。學(xué)生缺做兩次或兩次以上實(shí)驗(yàn)或者有兩次以上實(shí)驗(yàn)教師認(rèn)為未通過的，不準(zhǔn)參加實(shí)驗(yàn)課考試，該門課程以不及格論。期末考試以操作為主，根據(jù)各課程的具體要求也可進(jìn)行筆試，并根據(jù)一定比率綜合評(píng)定期末考核成績。改革后的實(shí)驗(yàn)成績評(píng)定方法，一方面提高了教師的教學(xué)質(zhì)量，另一方面調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

5 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室硬件建設(shè)

我校生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室始建于2002年，2012年更名為生物/醫(yī)學(xué)本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，是學(xué)校重點(diǎn)建設(shè)的9個(gè)校級(jí)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心之一。該中心隸屬于生物學(xué)院，實(shí)施校、院兩級(jí)管理。2011年，對(duì)生物樓原有的360多平方米的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)條件改善，建設(shè)了細(xì)胞遺傳實(shí)驗(yàn)室、細(xì)胞與組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室、生物醫(yī)學(xué)影像與圖像處理實(shí)驗(yàn)室、核磁共振成像及發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)室；在逸夫樓劃撥了500多平方米的本科實(shí)驗(yàn)場地，新建解剖生理與組織工程學(xué)實(shí)驗(yàn)室、顯微互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室、分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室、生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、微生物實(shí)驗(yàn)室等5個(gè)本科實(shí)驗(yàn)室。特別是數(shù)碼顯微互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室建立，明顯提高了形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)等方面的教學(xué)質(zhì)量。中心配備有獨(dú)立的常規(guī)教學(xué)儀器和一定數(shù)量的先進(jìn)設(shè)備。現(xiàn)有多功能顯微互動(dòng)系統(tǒng)、高速冷凍離心機(jī)、超微量紫外分光光度計(jì)、生物圖像處理系統(tǒng)、生物信號(hào)采集系統(tǒng)、PCR儀、凝膠成像系統(tǒng)、電擊轉(zhuǎn)化儀、小動(dòng)物核磁共振成像系統(tǒng)、全數(shù)字彩色多普勒超聲診斷儀、高壓靜電紡絲裝置、恒溫冷凍切片機(jī)等大量儀器設(shè)備。中心現(xiàn)有儀器設(shè)備680多臺(tái)件(套)，總價(jià)值1 000多萬元，其中價(jià)值10萬元以上的大型儀器設(shè)備8臺(tái)。生物/醫(yī)學(xué)本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心軟硬件設(shè)施的不斷完善為學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)提供了有力的保障。

6 結(jié)語

通過多年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐，實(shí)驗(yàn)中心基本上建立了“一體化、三層次、多模式”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，提高了教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)了學(xué)生綜合能力的提高，充分發(fā)揮了現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)教學(xué)在應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的重要作用?！皠?chuàng)新型、研究型”人才培養(yǎng)是一項(xiàng)極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程[12]，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)生物技術(shù)應(yīng)用型人才各項(xiàng)素質(zhì)能力的最直接有效的方式之一，需要教育工作者在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不斷地探索和實(shí)踐。

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Reform and practice of experimental teaching method in biotechnology

GUO Xin-hong, HE Xiao-xiao, ZHOU Ping, ZHOU Ling

(College of Biology, Hunan University, Changsha 410082, China)

According to the educational objectives of biotechnology in our university, the new experimental teaching system of integration and three levels based on basic experiments, comprehensive experiments and innovative experiments were constructed after 10 years of reform and practice. The multi-models of open experimental teaching methods in combination aspects in inside and outside the classroom, teaching and research were explored. In addition, the reform of experiment teaching content, improvement of the experimental teaching method and experimental result assessments, and enhancement of laboratory construction were discussed. Through reform and practice, the important role of the experiment teaching in the cultivation of innovative science and technology talents was fully played.

biotechnology; experiment teaching; teaching reform

2015-05-15；

2015-05-27

2014年湖南省普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究項(xiàng)目(521201894)

郭新紅，女，漢族，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與研究工作，E-mail: gxh@hnu.edu.cn。

G642.0

C

2095-1736(2015)05-0111-03

doi∶10.3969/j.issn.2095-1736.2015.05.111