盧春花，陸 堅(jiān)，姜 偉，盧 潔，何勇強(qiáng)

(廣西大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，南寧 530004)

《生物技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)》獨(dú)立設(shè)課教學(xué)改革實(shí)踐

盧春花，陸 堅(jiān)，姜 偉，盧 潔，何勇強(qiáng)

(廣西大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，南寧 530004)

通過《生物技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)》課程的獨(dú)立設(shè)課實(shí)踐，探討了基于獨(dú)立設(shè)課的教學(xué)實(shí)驗(yàn)基地建設(shè)，以及合理設(shè)置教學(xué)內(nèi)容、優(yōu)化教學(xué)方法和考核措施的教學(xué)改革。文章認(rèn)為，該課程的獨(dú)立設(shè)課教學(xué)方式的實(shí)施，有利于促進(jìn)本科生提高實(shí)驗(yàn)技能以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

生物技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)；獨(dú)立設(shè)課；教學(xué)實(shí)踐；改革

新世紀(jì)的教育和改革，要求高校著重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的實(shí)際運(yùn)用能力和創(chuàng)新精神。生物技術(shù)是生命科學(xué)領(lǐng)域中科學(xué)技術(shù)的核心，該專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程改革要與時(shí)俱進(jìn)，以適應(yīng)日益增多的知識(shí)量和不斷發(fā)展的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。為了加強(qiáng)廣西大學(xué)生物技術(shù)專業(yè)的建設(shè)，培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的高素質(zhì)專業(yè)人才，我們?cè)谠搶I(yè)的高年級(jí)本科生中，進(jìn)行《生物技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)》的獨(dú)立設(shè)課教學(xué)改革。旨在通過這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探討與實(shí)踐，提高學(xué)生的操作技能、培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和創(chuàng)新精神[1]。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革措施

1.1 完善教學(xué)基地和師資隊(duì)伍，保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)施

本實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革得益于學(xué)院教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心的改革建設(shè)。2004年9月成立的生物技術(shù)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心順應(yīng)實(shí)驗(yàn)課程改革的需要，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源整合為具有綜合研究功能的實(shí)驗(yàn)室，為課程提供完善的教學(xué)平臺(tái)[2_3]。同時(shí)，建立由具有豐富教學(xué)、科研經(jīng)驗(yàn)的教師和實(shí)驗(yàn)員組成的教師團(tuán)隊(duì)，以教研小組的形式開展工作，共同完成課程的教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施，逐步建立穩(wěn)定而有凝聚力的教學(xué)團(tuán)隊(duì)[4]。

1.2 科學(xué)設(shè)置課程內(nèi)容，重新編寫實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱

傳統(tǒng)的生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容隨著學(xué)科不同而自成體系，往往由于缺乏有效的溝通與協(xié)調(diào)，造成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的重疊、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的重復(fù)，影響了實(shí)驗(yàn)資源的充分利用和優(yōu)化配置，影響了學(xué)生實(shí)驗(yàn)技術(shù)和創(chuàng)新能力的有效提高。在《生物技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)》獨(dú)立設(shè)課的教學(xué)改革中，我們以《分子生物學(xué)》《基因工程原理》課程的相關(guān)實(shí)驗(yàn)技術(shù)內(nèi)容和過程為主線，運(yùn)用了《生物信息學(xué)》《微生物學(xué)》和《生物化學(xué)》等課程的知識(shí)，遵循學(xué)生學(xué)習(xí)的認(rèn)知規(guī)律，按照知識(shí)內(nèi)容的難易程度，循序漸進(jìn)地設(shè)置了由驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)以及創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)三個(gè)部分構(gòu)成的實(shí)驗(yàn)課程體系。

1.2.1 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)

區(qū)別于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)并非本課程的核心，而是作為學(xué)生基本技能培訓(xùn)的主要手段。主要內(nèi)容包括：核酸提取，PCR反應(yīng)，質(zhì)粒酶切，核酸瓊脂糖電泳，蛋白質(zhì)及核酸濃度檢測等驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn);幫助學(xué)生鞏固相關(guān)理論知識(shí)，規(guī)范常規(guī)儀器的科學(xué)操作，掌握基本實(shí)驗(yàn)技能。同時(shí)，培養(yǎng)課前預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)過程數(shù)據(jù)記錄、結(jié)果分析與撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力，為本課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

1.2.2 綜合性實(shí)驗(yàn)

綜合性實(shí)驗(yàn)是在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的深入學(xué)習(xí)過程，也是本課程的主要內(nèi)容。一個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)過程的完成，需要運(yùn)用多種不同的實(shí)驗(yàn)技術(shù)、包含多個(gè)方面的內(nèi)容。在課程計(jì)劃中，我們安排學(xué)生完成特定基因的克隆、表達(dá)與檢測。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，學(xué)生必須運(yùn)用生物信息學(xué)知識(shí)，網(wǎng)絡(luò)查詢基因信息并利用軟件設(shè)計(jì)引物;在構(gòu)建原核表達(dá)載體過程中，結(jié)合分子生物學(xué)和基因工程原理課程學(xué)習(xí)，考慮基因轉(zhuǎn)錄、翻譯過程的必須要素、表達(dá)載體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、如何實(shí)現(xiàn)誘導(dǎo)表達(dá)的機(jī)理等，最后，通過蛋白質(zhì)水平檢測基因表達(dá)產(chǎn)物的狀況。

在這個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，在清晰連貫的實(shí)驗(yàn)方案指導(dǎo)及老師的幫助下，以學(xué)生為主體，相對(duì)獨(dú)立地完成一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)過程。雖然這個(gè)過程有一定的難度，但是在學(xué)生心中形成了明確的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)模型，學(xué)會(huì)如何運(yùn)用于未來科研和實(shí)踐中。

1.2.3 創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)

創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)是本課程的難點(diǎn)，這一層次的教學(xué)具有探索性質(zhì)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新能力[5]。在課程中，我們通過向?qū)W生布置選題范圍、或者學(xué)生提出選題后，以小組為單位自主查閱文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，以PPT形式公開答辯的方式，經(jīng)課堂討論通過之后，確定課題的研究方案并付諸實(shí)施。在實(shí)驗(yàn)過程中，各小組成員參與課題選擇、方案設(shè)計(jì)、共同面對(duì)實(shí)驗(yàn)的成功與失敗。教師起到加強(qiáng)引導(dǎo)，幫助解決疑難問題的作用。實(shí)驗(yàn)過程、結(jié)果及分析作為課程論文形式提交。通過這段持續(xù)時(shí)間較長而且內(nèi)容較為復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)過程，學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造力，培養(yǎng)了獨(dú)立進(jìn)行科學(xué)研究的能力，也培養(yǎng)了團(tuán)結(jié)協(xié)作的科研精神，有助于今后本科畢業(yè)論文的完成和研究生階段的學(xué)習(xí)。

1.3 優(yōu)化教學(xué)方法，提高學(xué)生創(chuàng)新能力

1.3.1 借助多媒體手段，有效利用課堂時(shí)間

獨(dú)立設(shè)課的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)，對(duì)教師系統(tǒng)講解的時(shí)間是有限制的，一般要求在20 min以內(nèi)。借助多媒體教學(xué)，教師可以采用圖形、動(dòng)畫，視頻等多種手段，在有限的時(shí)間內(nèi)簡明扼要闡明實(shí)驗(yàn)的原理和過程;運(yùn)用多媒體課件，將難以理解的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和復(fù)雜的操作過程變得形象化，具體化，讓學(xué)生理解和掌握。同時(shí)，借助多媒體，在實(shí)驗(yàn)過程中一些等待的間隙，可以學(xué)習(xí)生物技術(shù)領(lǐng)域的最新動(dòng)態(tài)，使課程緊跟時(shí)代步伐，更具有前沿性。

1.3.2 以學(xué)生為主體，變學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)

在教學(xué)過程中，雖然我們盡可能保證了實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間的連續(xù)性，但是課堂時(shí)間還是有限的，還需要與學(xué)生進(jìn)行課前準(zhǔn)備、課后討論，保證解決實(shí)驗(yàn)問題的連貫性，也讓學(xué)生積極參與到教學(xué)活動(dòng)中，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性和創(chuàng)新性思維。具體做法是：將學(xué)生分成若干學(xué)習(xí)小組，在每次課程結(jié)束之前，教師都會(huì)針對(duì)課堂中出現(xiàn)的問題或者下次課的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提出2～3個(gè)問題，由各實(shí)驗(yàn)小組在課后利用網(wǎng)絡(luò)等學(xué)習(xí)工具查找資料，充分交流探討并努力解決問題。另外，每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組將輪流負(fù)責(zé)參與實(shí)驗(yàn)所需溶液的配制、器械和設(shè)備的準(zhǔn)備工作，這樣，能保證學(xué)生參與完整的實(shí)驗(yàn)流程，融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)習(xí)的動(dòng)力，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，也為今后進(jìn)行創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。

1.3.3 師生互動(dòng)交流，激發(fā)學(xué)生科研熱情

學(xué)院一直鼓勵(lì)教師將自主科研成果引入教學(xué)，以激發(fā)學(xué)生的求知欲，積極參與實(shí)驗(yàn)室活動(dòng)。使學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新能力以及綜合素質(zhì)都有了很大提高[6]。本課程的授課教師自身也參與一線的科研工作，具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn);而本課程的學(xué)生已是大學(xué)三年級(jí)，他們中有不少人從大一開始即陸續(xù)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，在不同的課題組學(xué)習(xí)，部分學(xué)生還參加“創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”項(xiàng)目或“挑戰(zhàn)杯”科技競賽。為配合本課程的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)?zāi)K的學(xué)習(xí)，在課程中我們穿插了師生互動(dòng)的交流環(huán)節(jié)，在實(shí)驗(yàn)的間隙，老師介紹自己的研究成果，以及相關(guān)研究領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展;引導(dǎo)學(xué)生就自己正在參與或關(guān)注的科研問題展開課堂學(xué)習(xí)和討論。通過這種科研情境的建立，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的熱情，從而使課程的教學(xué)不再拘泥于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

1.3.4 與重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室接軌，促進(jìn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

本課程創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的完成，在選題、方案設(shè)計(jì)、實(shí)施平臺(tái)都與重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室密不可分。長期以來，學(xué)院依托廣西亞熱帶生物資源保護(hù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、微生物及植物遺傳工程實(shí)驗(yàn)室、廣西分子生物學(xué)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)資源[7_8]，為本課程創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施，以及在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的本科畢業(yè)論文設(shè)計(jì)提供了實(shí)驗(yàn)資源和師資保障。實(shí)力雄厚的技術(shù)支撐，使學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)新性思維，培養(yǎng)獨(dú)立分析問題和解決問題的能力有了實(shí)施的平臺(tái)，而不再僅限于紙上談兵。

1.4 完善考核方式，客觀評(píng)價(jià)學(xué)生綜合素質(zhì)

完善的考核方式是通過科學(xué)評(píng)價(jià)學(xué)生的綜合素質(zhì)來衡量教學(xué)效果的有效手段[9]，根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容和組織方式，本課程的總評(píng)成績具體分為三部分：(1)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，占30。主要考核實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫格式、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析;(2)基本技能考核，占30。包括典型實(shí)驗(yàn)過程的操作以及常見問題分析解答;(3)課程論文成績，占30。主要?jiǎng)?chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案的可行性以及實(shí)際實(shí)施情況; (4)平時(shí)學(xué)習(xí)成績，占10?？疾閷W(xué)生的課堂表現(xiàn)和課堂出勤率?？己藱C(jī)制充分考慮了全面、客觀、公正的原則，在傳統(tǒng)考核的基礎(chǔ)上，也體現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、搜索文獻(xiàn)、英文閱讀、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)等方面的能力，有助于拓寬學(xué)生知識(shí)面，激發(fā)學(xué)習(xí)積極性。

2 教學(xué)效果評(píng)價(jià)

2.1 循序漸進(jìn)，實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為主體的教學(xué)模式

《生物技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)》作為一門獨(dú)立的課程，得到了學(xué)生應(yīng)有的重視。在教學(xué)中，循序漸進(jìn)地以學(xué)生為主體、教師起主導(dǎo)作用的多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，逐步實(shí)現(xiàn)學(xué)生由“被動(dòng)參與—主動(dòng)參與—成為學(xué)習(xí)主體”過程的轉(zhuǎn)變。通過課程學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握了基本實(shí)驗(yàn)技能、鍛煉了獨(dú)立分析解決問題的能力并培養(yǎng)了創(chuàng)新能力。學(xué)生普遍反映，通過這樣完整的一門實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)，對(duì)今后學(xué)習(xí)和畢業(yè)論文也有促進(jìn)作用。

2.2 培養(yǎng)學(xué)生科研素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)課程學(xué)習(xí)向科學(xué)研究的過渡

在合理的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置和實(shí)驗(yàn)進(jìn)程編排下，學(xué)生系統(tǒng)掌握了生物技術(shù)知識(shí)，初步培養(yǎng)了科研素質(zhì)和團(tuán)隊(duì)合作精神;越來越多的學(xué)生加入了教師的科研隊(duì)伍、參加創(chuàng)新計(jì)劃、挑戰(zhàn)杯等各種科技競賽等，實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)課堂到融入科學(xué)研究的跨越。

2.3 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)資源配置，提高實(shí)驗(yàn)資源利用空間

為教學(xué)工作服務(wù)的實(shí)驗(yàn)室整合改建為具有綜合性功能的綜合實(shí)驗(yàn)室，使其具有科學(xué)研究的功能。通過這個(gè)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)課程在改革中既實(shí)現(xiàn)了各學(xué)科之間的交叉滲透，又優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)室資源配置，為我院教師和學(xué)生的科研工作提供了基本條件。同時(shí)，隨著相對(duì)獨(dú)立的教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心的不斷完善，有助于本課程在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，有計(jì)劃地增加隨時(shí)代發(fā)展而更新的前沿性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

3 展望

本實(shí)驗(yàn)課程以獨(dú)立設(shè)課的方式，通過驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)三個(gè)層次的有效銜接，建立了以老師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的教學(xué)模式;實(shí)現(xiàn)了理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科學(xué)研究的有機(jī)結(jié)合。高校的教學(xué)改革必須與社會(huì)的需求相適應(yīng)，生物技術(shù)專業(yè)的教學(xué)改革也要在不斷積累經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，繼續(xù)從以下3個(gè)方面深入探索：

3.1 豐富驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

隨著新技術(shù)新方法的出現(xiàn)，在改善現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)方案的同時(shí)，適當(dāng)增加真核生物乃至未培養(yǎng)微生物的基因操作;增加RNA提取、RT_PCR等實(shí)驗(yàn)技能學(xué)習(xí)。

3.2 提高綜合實(shí)驗(yàn)的深度

后基因組時(shí)代不斷發(fā)展起來的基因功能研究技術(shù)、蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)等，也是生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程深入改革考慮的范疇。在現(xiàn)有原核表達(dá)系統(tǒng)上，增加蛋白質(zhì)純化與蛋白質(zhì)免疫印跡(western blot)等較為復(fù)雜的實(shí)驗(yàn);并且，根據(jù)學(xué)生參與科研項(xiàng)目的需要，增加對(duì)雙向電泳、蛋白質(zhì)相互作用、實(shí)時(shí)熒光定量PCR等實(shí)驗(yàn)的理論和技術(shù)指導(dǎo)。

3.3 優(yōu)化創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

為適應(yīng)新技術(shù)發(fā)展帶來實(shí)驗(yàn)課程的變更，適時(shí)更新、添加實(shí)驗(yàn)設(shè)備，完善實(shí)驗(yàn)室的綜合研究功能。確保學(xué)生在這個(gè)平臺(tái)能順利完成基本的課題研究任務(wù)，并更好地與學(xué)院其他實(shí)驗(yàn)平臺(tái)有效銜接。提供學(xué)生開展獨(dú)立科研、提高團(tuán)結(jié)協(xié)作和創(chuàng)新能力的平臺(tái)。

4 結(jié)束語

綜上所述，通過橫向拓寬課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，豐富學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能;縱向提升實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的深度，緊跟學(xué)科發(fā)展的前沿;以及優(yōu)化創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，深化科研素質(zhì)的培養(yǎng)。在未來課程建設(shè)中緊跟學(xué)科發(fā)展的步伐，適應(yīng)社會(huì)對(duì)高素質(zhì)綜合性人才的需求，才能真正體現(xiàn)以學(xué)生為本的教育理念。

[1]榮昶，趙向陽，蔡惠萍，等.實(shí)驗(yàn)教學(xué)與創(chuàng)新能力培養(yǎng)探析[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2004，23(1)：12_14.

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Teaching Reform and Practice of the Independent Course Comprehensive Eχperiment of Biotechnology

LU Chunhua，LU Jian，JIANGWei，LU Jie，HE Yongqiang
(College of Life Science and Technology，Guangxi University，Nanning 530004，China)

This paper summarized the practice of the teaching reform of comprehensiνe eχperiment of biotechnology in Guangxi University，briefly introduced the exploring experiences of establishing experimental base，reorganizing course content，and optimizing teaching and assessmentmethods.Our experience revealed that this independent coursemodel have significanthy positive effect on both improving undergraduates’experimental skills and their innovation abilities.

comprehensive experiment of biotechnology;independent course;teaching reform;practice

G642.0

A

10.3969/j.issn.1672_4550.2014.01.024

2013_06_23

廣西高等學(xué)校特色專業(yè)及課程一體化建設(shè)（生物技術(shù)）項(xiàng)目（GXTSZY140）；廣西高等教育教學(xué)改革工程項(xiàng)目（2011JGA002；2013JGB105）。

盧春花（1971_），女，博士，副教授，研究方向：腫瘤相關(guān)蛋白質(zhì)的功能研究。