張家洋

摘要：為了本科生物技術(shù)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，本文從合理設(shè)置實驗教學(xué)內(nèi)容、改革實驗教學(xué)形式、完善實驗考核方式和改革實驗教學(xué)方法、建立實驗創(chuàng)新平臺及實驗室開放運行體系等方面探討了構(gòu)建生物技術(shù)綜合性大實驗的教學(xué)。合理開設(shè)生物技術(shù)綜合性大實驗有利于提高本科生的實驗技能和創(chuàng)新科研能力。

關(guān)鍵詞：生物技術(shù)；綜合性大實驗；實驗教學(xué)

中圖分類號：Q945-4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）34-0269-02

傳統(tǒng)教學(xué)模式下實驗是分散在理論課程中的，實驗項目的設(shè)置一般是驗證性實驗，側(cè)重于對學(xué)生認(rèn)知能力的培養(yǎng)，而忽略了對學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新技能的提升，因此，改變傳統(tǒng)的課程設(shè)置方式，對實驗課程獨立設(shè)課，加強實踐、實驗教學(xué)改革，培養(yǎng)創(chuàng)新型高能人才勢在必行。生物技術(shù)是一門多學(xué)科互相交融和滲透的綜合性學(xué)科，具有涉及領(lǐng)域廣、涵蓋面寬、基礎(chǔ)性強等特點[1]。而且實驗教學(xué)是生物技術(shù)專業(yè)的重要實踐教學(xué)環(huán)節(jié)；是培養(yǎng)學(xué)生動手操作、觀察、分析實驗等綜合能力的重要途徑；是拓寬學(xué)生知識面的重要手段；是開展創(chuàng)新教育的重要保障[2]。

一、生物技術(shù)綜合性大實驗建設(shè)的必要性

應(yīng)用型本科教育肩負(fù)著培養(yǎng)應(yīng)用型人才的使命，隨著高校實驗教學(xué)改革步伐的加快，實驗已經(jīng)在向綜合性、能力型、創(chuàng)新型等方向發(fā)展[3]。生物技術(shù)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，尤其要有針對性地對實驗教學(xué)進(jìn)行改革。首先，以往單獨設(shè)置生物技術(shù)各門實驗課程存在較大弊端，不能兼顧各課程之間的聯(lián)系，難以形成系統(tǒng)的知識鏈條，從而無法使實驗技能得到系統(tǒng)的訓(xùn)練。其次，由于各門實驗課程彼此之間沒有建立聯(lián)系，因此，在實驗項目的選擇設(shè)置及技術(shù)手段的運用上容易出現(xiàn)雷同的現(xiàn)象。鑒于以上原因，優(yōu)化整合生物技術(shù)實驗課程，構(gòu)建綜合性大實驗尤為必要。綜合性大實驗不僅可以夯實相關(guān)課程的專業(yè)知識，而且還可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、大學(xué)科理念、大項目思維。

二、生物技術(shù)綜合性大實驗的教學(xué)體系的架構(gòu)

1.合理設(shè)置實驗教學(xué)內(nèi)容。生物技術(shù)實驗教學(xué)改革總的指導(dǎo)思想是把生物學(xué)科相關(guān)課程中分散的單項實驗整合在一起，形成內(nèi)容上連貫、操作上前后銜接的生物技術(shù)綜合大實驗。生物技術(shù)綜合大實驗的開設(shè)，是將學(xué)生作為主體，讓學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn)，自主設(shè)計實驗內(nèi)容，安排實驗進(jìn)度，連貫實施整個實驗，最終根據(jù)實驗結(jié)果進(jìn)行分析，撰寫報告。不僅可以激發(fā)學(xué)生動手動腦的積極性和創(chuàng)造性，而且對學(xué)生也具有一定挑戰(zhàn)，挑戰(zhàn)性來源于對整個實驗過程的掌控。對教師而言也是一種嚴(yán)峻的考驗，教師要用極強的業(yè)務(wù)能力幫助學(xué)生制定科學(xué)合理的實驗方案，解決在實驗實施過程中出現(xiàn)的各種問題，這些遠(yuǎn)比傳統(tǒng)的實驗教學(xué)具有挑戰(zhàn)性。

設(shè)置生物技術(shù)綜合大實驗，要精選實驗項目，優(yōu)化實驗?zāi)K，使實驗內(nèi)容整體上具有系統(tǒng)性、聯(lián)系性和創(chuàng)新性?？梢栽诨蚬こ虒嶒?、發(fā)酵工程實驗以及生物化學(xué)實驗的基礎(chǔ)上進(jìn)行重組，形成綜合性超大實驗?zāi)K，該模塊包含上游、中游、下游三個部分，可以整合成一個更大、更具有綜合性的實驗教學(xué)平臺。例如，通過生物技術(shù)上游模塊，PCR的擴(kuò)增、表達(dá)載體的構(gòu)建、感受態(tài)細(xì)胞的轉(zhuǎn)化等一系列實驗措施，得到目的菌；生物技術(shù)中游模塊，對該菌種的發(fā)酵條件進(jìn)行合理優(yōu)化，發(fā)酵大量菌體；生物技術(shù)下游模塊，對中游得到的菌體進(jìn)行蛋白的分離、純化、鑒定等。由此，學(xué)生通過系統(tǒng)的實驗操作技能訓(xùn)練，可以學(xué)習(xí)到與生物技術(shù)相關(guān)的實踐理論，更好地掌握基礎(chǔ)實驗方法及原理。

2.注重實驗教學(xué)方法的改革。構(gòu)建生物技術(shù)綜合性大實驗，要摒棄以往陳舊的教學(xué)方式，可采用探究式教學(xué)。在教學(xué)過程中，充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位，學(xué)生可以以研究小組的形式對實驗項目開展研究。確定實驗小組后，以實驗小組為單位，選擇某一實驗課題，自行查閱資料，探討實驗方案和實驗方法，由老師審核實驗方案，確定是否可行，是否需要調(diào)整，最后按制定的方案進(jìn)行實施。這種實驗教學(xué)模式類似科學(xué)研究的方式，既可以提高學(xué)生對實驗教學(xué)的重視，又可以鍛煉學(xué)生動手動腦能力，激發(fā)其求知探索精神以及培養(yǎng)科學(xué)的思維方法。在實驗的實施過程中，需要小組各成員密切配合，切實發(fā)揮主觀能動性，相互協(xié)作，解決遇到的各種問題。同時，生物技術(shù)綜合大實驗還需要網(wǎng)絡(luò)平臺資源的輔助，建立實驗教學(xué)網(wǎng)站，學(xué)生可以利用網(wǎng)絡(luò)資源平臺進(jìn)行實驗理論的學(xué)習(xí)、實驗操作的模擬等。充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，可以切實提高實驗教學(xué)效果。

3.實驗教學(xué)形式和教學(xué)時間安排的改變。實驗教學(xué)改革最關(guān)鍵的是轉(zhuǎn)變理念。傳統(tǒng)教學(xué)模式下教學(xué)形式比較刻板和陳舊，教師是課堂的主導(dǎo)，制定實驗項目和實驗內(nèi)容，而且大多以驗證性實驗為主。學(xué)生在課堂上只需按照教師確定的實驗步驟按部就班的完成就可以了，往往做過就做過了，沒有什么深刻的印象，要不然就是只知其然，不知其所以然。當(dāng)代大學(xué)生具有較強的主觀性的時代特點，這種傳統(tǒng)的教學(xué)形式在很大程度上束縛了學(xué)生的自主性和創(chuàng)新性，與時代格格不入。因此，構(gòu)建生物技術(shù)綜合大實驗，教學(xué)形式的改革毋容置疑。新的教學(xué)形式下，教師不再是實驗的主導(dǎo)者，而真正變成了實驗的指導(dǎo)者，學(xué)生才是實驗的主體。學(xué)生從資料的查閱、方案的制定、試劑的配制、材料的培養(yǎng)、實驗的操作，到結(jié)果的分析，整個實驗周期，都要以小組為單位，獨立完成。這樣才能充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，鍛煉學(xué)生的綜合實踐能力。另外，綜合性大實驗的時間比較靈活，因此要求實驗室全天開放，這樣不僅可以很順利地完成一個實驗周期，而且對于有失誤的實驗環(huán)節(jié)可以進(jìn)行及時修正。

綜合性大實驗內(nèi)容多，學(xué)時長，在有限分散的學(xué)時內(nèi)不利于完成實驗任務(wù)，安排集中的時間進(jìn)行實驗，不僅利于學(xué)生集中精力專注進(jìn)行實驗，同時也利于各實驗?zāi)K之間的連續(xù)性和連貫性。比如，可以在大四第一學(xué)期的下半學(xué)期集中進(jìn)行，分別用3～4周時間連續(xù)進(jìn)行上游、中游、下游三個模塊的實驗。這樣安排，學(xué)生既鍛煉了實驗操作能力和思維的連貫性，又把科學(xué)研究融入到了實驗課堂中，為即將在生物技術(shù)領(lǐng)域讀研或就業(yè)的同學(xué)提供了很好的實踐機會。

4.完善實驗考核方式，提高教學(xué)效果。完善的實驗考核方式是通過衡量學(xué)生綜合素質(zhì)來評判實驗教學(xué)質(zhì)量和實驗教學(xué)效果的有效手段。以前的考核制度往往采用平時成績和實驗考試成績各占一定比例的方式，兩者相加進(jìn)行評定，其中，平時成績主要由考勤、實驗態(tài)度、實驗結(jié)果、實驗報告等部分組成；實驗考試成績是最后對學(xué)生進(jìn)行測定某一實驗項目的成績。這種考核方式過于陳舊和片面，對于生物技術(shù)綜合大實驗來講，我們不僅考察學(xué)生對每個模塊各實驗環(huán)節(jié)的掌握程度，而且也注重學(xué)生對模塊間相互聯(lián)系的把握，所以考核方式也要兼顧以上兩個方面。首先，對各模塊進(jìn)行獨立考核，然后，要求學(xué)生綜合三個模塊，提交開題報告、實驗方案、實驗計劃、預(yù)期實驗結(jié)果，最后進(jìn)行答辯，結(jié)合兩方面的情況給出最終的評判結(jié)果。上述考核方式改變了以往死板的狀態(tài)，能夠客觀公正地對學(xué)生實驗的整體情況進(jìn)行考核。

三、建立實驗創(chuàng)新平臺與實驗室開放運行體制

為了有效開展生物技術(shù)綜合大實驗，不僅要對相關(guān)實驗課程進(jìn)行整合，也要對實驗室資源進(jìn)行優(yōu)化和重組。通過實驗室的調(diào)整、設(shè)備的添置，建立具有綜合性功能的生物技術(shù)綜合實驗室，真正為學(xué)生搭建起一個科研創(chuàng)新平臺。通過這個平臺，學(xué)生學(xué)到的厚重的生物技術(shù)理論知識可以得到夯實，也可以進(jìn)一步把這些理論知識轉(zhuǎn)化成扎實的實踐技能。在這個平臺上不僅要確保學(xué)生可以順利地完成實驗課題研究任務(wù)，還可以和其他實驗平臺有效銜接，發(fā)揮其更大的作用。

在生物技術(shù)綜合大實驗實施的過程中，有部分實驗需要長時間連續(xù)進(jìn)行，如果按照常規(guī)上課的時間進(jìn)行實驗，就過于刻板，不利于實驗的進(jìn)行，因此需要建立合理的實驗式開放運行體制，讓學(xué)生根據(jù)能夠根據(jù)自己的時間自主安排實驗，自行管理實驗進(jìn)程，適時像老師匯報實驗情況。這樣不僅利于激勵學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，更有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。

四、教學(xué)成效

生物技術(shù)綜合大實驗在我們新鄉(xiāng)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院已經(jīng)實施3年，實踐證明，學(xué)生通過生物技術(shù)綜合大實驗把學(xué)到的理論知識通過實踐得到了夯實，而且學(xué)習(xí)到的實踐操作技能是系統(tǒng)的、完整的、連貫的，通過一個完整實驗周期的鍛煉，真正開闊了眼界，拓展了視野，大大提升了對實驗的科學(xué)探索的意識，提高了動手動腦及分析解決問題的能力。實驗以小組為單位進(jìn)行實施，加強了同學(xué)之間的相互協(xié)作，也加強了學(xué)生與學(xué)生之間、學(xué)生與教師之間的交流，使原本枯燥的實驗教學(xué)課堂氣氛變得更加活躍。學(xué)生通過查閱資料、制定實驗方案、實施實驗、整理數(shù)據(jù)、分析結(jié)果、撰寫報告，使綜合實驗技能得到了全面提高。這種新的實驗教學(xué)體系受到了廣大師生的一致好評，實驗教學(xué)效果有了明顯提高。

五、小結(jié)

對于生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生而言，非常明確該專業(yè)學(xué)科實踐性強的特點，因而都相當(dāng)重視實驗教學(xué)。實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力、拓寬學(xué)生知識范圍、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動性的最佳途徑。通過對實驗課程和實驗室資源的優(yōu)化組合，建立起以基因工程為核心，生物技術(shù)上游、中游、下游三大模塊組成的生物技術(shù)綜合大實驗。不同模塊間互相滲透，逐步深入，最終成為連貫的整體，讓學(xué)生能夠通過這樣的綜合性實驗創(chuàng)新平臺，使實踐和科研能力得到盡可能大的鍛煉和提升。然而實驗教學(xué)改革不是一蹴而就的，只有不斷的探索和積累才能使生物技術(shù)綜合大實驗的教學(xué)更加完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫翰昌，朱建勇，楊帆.應(yīng)用型本科院校生物技術(shù)專業(yè)建設(shè)的思考[J].重慶文理學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2010，29（1）：99-102.

[2]馬細(xì)蘭，周立斌，黃雁.生物技術(shù)大實驗教學(xué)模式改革[J].長春教育學(xué)院學(xué)報，2014，30（12）：81-89.

[3]楊瑞先，王祖華，萬珊.應(yīng)用型本科院校生物技術(shù)專業(yè)教學(xué)改革的研究與探索[J].山東化工，2015，44（5）：127-131.