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      地方性高校生物工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的改革與實(shí)踐

      2016-03-29 21:51:49易浪波彭清忠周強(qiáng)
      教育教學(xué)論壇 2016年10期
      關(guān)鍵詞:生物工程工程化實(shí)驗(yàn)教學(xué)

      易浪波+彭清忠+周強(qiáng)

      摘要:生物工程是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科,基于目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的重視不夠、工程學(xué)概念不強(qiáng)、教學(xué)模式單一、教學(xué)效果不佳等問(wèn)題,提出了深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的思路,闡述構(gòu)建思想重視、工程學(xué)理念突出、基礎(chǔ)扎實(shí)、口徑寬的柔性實(shí)驗(yàn)體系的方法,旨在進(jìn)一步推進(jìn)地方高校生物工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,全面提高教學(xué)質(zhì)量。

      關(guān)鍵詞:生物工程;實(shí)驗(yàn)教學(xué);改革;工程化

      中圖分類(lèi)號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2016)10-0096-03

      21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì),生物工程是世界優(yōu)先發(fā)展的高科技領(lǐng)域之一[1]。如何確保向高科技領(lǐng)域輸送動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能強(qiáng)的高素質(zhì)生物工程人才是普通高校必須思考并采取有效措施加以解決的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)不僅在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力方面,而且在培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)方面,都具有舉足輕重的作用。長(zhǎng)期以來(lái),地方性高校受經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和傳統(tǒng)教育教學(xué)理念的束縛而形成的生物工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系存在諸多弊端,如在指導(dǎo)思想上,表現(xiàn)為重理論、重知識(shí),輕實(shí)踐、輕工程。實(shí)驗(yàn)課程結(jié)構(gòu)上實(shí)驗(yàn)課依附在各門(mén)理論課程中。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以相對(duì)分散、孤立、關(guān)聯(lián)性、系統(tǒng)性比較差的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主。教學(xué)運(yùn)行機(jī)制以教師為主,在教師指導(dǎo)下學(xué)生按既定內(nèi)容完成實(shí)驗(yàn),致使學(xué)生很大程度上處于被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀況,扼制了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造力,難以體現(xiàn)學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主體地位和個(gè)性差異。吉首大學(xué)2004年招收第一屆生物工程專(zhuān)業(yè)本科生以來(lái),在實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系上也一直存在上述弊病。在武陵山片區(qū)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大好形勢(shì)下,在我校培養(yǎng)為地方經(jīng)濟(jì)服務(wù)人才宗旨的指導(dǎo)下,在大學(xué)生面臨嚴(yán)峻就業(yè)壓力情況下,生物工程專(zhuān)業(yè)必須改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,構(gòu)建系統(tǒng)化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,采用先進(jìn)的教學(xué)方法和手段,從而形成完善的工程學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,提高學(xué)生工程素質(zhì)和實(shí)踐能力,培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才。

      一、生物工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題

      1.思想不重視,實(shí)驗(yàn)走過(guò)場(chǎng)。生物工程是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科,其實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力等綜合素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)[4]。長(zhǎng)期以來(lái),受經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和傳統(tǒng)教育教學(xué)理念的束縛而形成的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,在指導(dǎo)思想上表現(xiàn)為重理論、重知識(shí),輕實(shí)踐、輕工程,實(shí)驗(yàn)課長(zhǎng)期從屬于理論課程,實(shí)驗(yàn)教學(xué)為理論知識(shí)的再現(xiàn)或驗(yàn)證。我校資環(huán)學(xué)院在實(shí)際操作中,根據(jù)教學(xué)計(jì)劃之規(guī)定,共開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課15門(mén),實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目118個(gè),總學(xué)時(shí)為314學(xué)時(shí),平均每門(mén)課僅21學(xué)時(shí),每個(gè)項(xiàng)目?jī)H為2.7學(xué)時(shí)。這就造成了開(kāi)出的實(shí)驗(yàn)大多是短而易的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),缺乏長(zhǎng)而專(zhuān)的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)更像走過(guò)場(chǎng),看熱鬧。這樣的指導(dǎo)思想,既扼制教師的教,也阻礙學(xué)生的學(xué),難以培養(yǎng)高素質(zhì)的工科人才。

      2.教學(xué)內(nèi)容陳舊,未與時(shí)俱進(jìn)。資環(huán)學(xué)院長(zhǎng)期以來(lái)形成的繼承性教育模式根深蒂固,教學(xué)過(guò)程中只注重對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的傳授,而忽視教學(xué)內(nèi)容的更新和改革,如:微生物實(shí)驗(yàn)中的“培養(yǎng)基制備與滅菌”,分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中的“細(xì)菌基因組DNA提取”,基因工程實(shí)驗(yàn)中的“質(zhì)粒DNA的提取”等實(shí)驗(yàn)?,F(xiàn)如今的教學(xué)內(nèi)容嚴(yán)重滯后于學(xué)科發(fā)展和技術(shù)變革,無(wú)法培養(yǎng)具有從事生物工程新技術(shù)和新產(chǎn)品的研究開(kāi)發(fā)、新工藝和新設(shè)備設(shè)計(jì)能力的高科技人才。

      3.理科類(lèi)實(shí)驗(yàn)過(guò)強(qiáng),工科項(xiàng)目偏弱。學(xué)院生物工程專(zhuān)業(yè)的開(kāi)設(shè)是在傳統(tǒng)學(xué)科——生物學(xué)的基礎(chǔ)上派生出來(lái)的,這就造成實(shí)驗(yàn)課程過(guò)多地受到強(qiáng)勢(shì)學(xué)科的影響,生物工程現(xiàn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排如下表1所示:生物科學(xué)理科類(lèi)實(shí)驗(yàn)課程學(xué)時(shí)為218學(xué)時(shí),占總學(xué)時(shí)的69.4%,而生物工程下游技術(shù)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)僅為96學(xué)時(shí),只占總學(xué)時(shí)的30.6%,其中基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程、生化分離工程等工程類(lèi)實(shí)驗(yàn)課時(shí)嚴(yán)重偏少,酶工程、“生物制藥技術(shù)”和“食品生物技術(shù)”等課程尚未開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)課程體系設(shè)置整體偏理,生物學(xué)背景較為濃郁,而工程實(shí)驗(yàn)較為薄弱,導(dǎo)致難以實(shí)現(xiàn)“工程”化的人才培養(yǎng)目標(biāo)。

      4.教學(xué)模式滯后,教學(xué)方法單一。一直以來(lái),實(shí)驗(yàn)教學(xué)運(yùn)行機(jī)制以教師為主體,學(xué)生在教師指導(dǎo)下按既定內(nèi)容被動(dòng)完成實(shí)驗(yàn)。課前,老師做到了“三好”,即樣品處理好、試劑準(zhǔn)備好、步驟板書(shū)好;造成學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的前因后果缺乏系統(tǒng)了解。課間,老師做到了“三勤”,勤于示范、勤于講解、勤于指導(dǎo),若實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)問(wèn)題,學(xué)生很難獨(dú)立分析、解決。這種包辦式的教學(xué)方式,學(xué)生很大程度上處于被動(dòng)學(xué)習(xí)狀況,直接導(dǎo)致“三無(wú)”學(xué)生產(chǎn)生,即無(wú)積極性、無(wú)主動(dòng)性和無(wú)創(chuàng)造性。長(zhǎng)期的被動(dòng)填鴨式教學(xué)難以實(shí)現(xiàn)學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主體地位和個(gè)性差異,從而無(wú)法實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

      二、生物工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革的思路

      1.提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)重要性。生物工程技術(shù)屬高新技術(shù),生物工程產(chǎn)業(yè)需要一大批擁有專(zhuān)業(yè)知識(shí)的創(chuàng)新人才,這就需要從業(yè)人員不僅擁有扎實(shí)的理論基礎(chǔ),又要有夯實(shí)的實(shí)驗(yàn)技能[5-6]。提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)地位,夯實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,增大實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)和學(xué)分比例,提高生物工程下游技術(shù)權(quán)重,同時(shí)將實(shí)驗(yàn)課設(shè)置成為與課堂教學(xué)具有同等重要地位的獨(dú)立課程,建立分層次、多模塊、相互銜接、相對(duì)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系,逐步實(shí)現(xiàn)從師生情感上、人才培養(yǎng)模式上、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容上“重視生物科學(xué)的基礎(chǔ)教育,強(qiáng)化下游技術(shù)的工科專(zhuān)業(yè)建設(shè),注重現(xiàn)代生物技術(shù)的融合滲透,實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)生物工程的改造提升”的新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方針,實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)技能化、綜合化、個(gè)性化的模式。

      2.加強(qiáng)工程學(xué)基礎(chǔ)的培養(yǎng)。培養(yǎng)具有工程素質(zhì)的生物高科技人才,師資隊(duì)伍是關(guān)鍵。首先指導(dǎo)教師應(yīng)該轉(zhuǎn)變教育思想,更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念,在思想上要重視培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)。為提高教師的教學(xué)水平,安排一批教師到生物工程產(chǎn)業(yè)基地參觀和學(xué)習(xí),進(jìn)行生物工程實(shí)踐和綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)。同時(shí),加強(qiáng)工程學(xué)基礎(chǔ)培養(yǎng),教學(xué)內(nèi)容是根本。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)圍繞生物工程上、中、下游技術(shù)3個(gè)基礎(chǔ),對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合和提煉,形成完善的、內(nèi)涵豐富的、工程特色鮮明的基本實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練體系,由傳統(tǒng)的注重基本操作、基本技能的訓(xùn)練轉(zhuǎn)變?yōu)橄冗M(jìn)的思維、設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練。充分利用學(xué)校生物工程實(shí)驗(yàn)室在生物過(guò)程中下游儀器設(shè)備、過(guò)程控制上的技術(shù)優(yōu)勢(shì),與課程設(shè)計(jì)配套,為學(xué)生提供初步工程實(shí)訓(xùn)的機(jī)會(huì)。夯實(shí)的工程學(xué)基礎(chǔ)需要現(xiàn)代化的教學(xué)方法做指引。實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法由按部就班的訓(xùn)練轉(zhuǎn)變?yōu)楠?dú)立自主的訓(xùn)練,樹(shù)立以人為本的教育觀念,充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性。從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀的師資隊(duì)伍為指引、工程化的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為載體、先進(jìn)的教學(xué)方法為橋梁的“三位一體”工程化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,提升學(xué)生的工程素養(yǎng)。

      3.加強(qiáng)綜合性實(shí)驗(yàn)及實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的訓(xùn)練。緊跟生物工程專(zhuān)業(yè)最新發(fā)展趨勢(shì)和社會(huì)需求,結(jié)合學(xué)院專(zhuān)業(yè)特色,從經(jīng)典、分子、工程3個(gè)水平逐步完善生物工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,將生物工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)置成基礎(chǔ)內(nèi)容扎實(shí)、主干內(nèi)容寬厚、提升內(nèi)容前沿的課程。制定完整而又相對(duì)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃,建立“綜合—設(shè)計(jì)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,減少驗(yàn)證性和演示性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,以設(shè)計(jì)性和綜合性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為主。在新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中,保留基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),但對(duì)原有的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)?zāi)K進(jìn)行整合和壓縮,淘汰過(guò)于陳舊的內(nèi)容,保留最核心的實(shí)驗(yàn),其余學(xué)時(shí)安排學(xué)生進(jìn)行綜合性實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練。生物工程專(zhuān)業(yè)綜合大實(shí)驗(yàn)是生物工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)的關(guān)鍵教學(xué)環(huán)節(jié),將獨(dú)立設(shè)課,實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)充足。在內(nèi)容上打破原有各門(mén)課程的界限,建設(shè)注重基礎(chǔ)、精煉內(nèi)容、高起點(diǎn)、突出實(shí)踐性的新綜合實(shí)驗(yàn),并且根據(jù)生物工程的發(fā)展趨勢(shì)和實(shí)驗(yàn)室硬件建設(shè)情況不斷完善和發(fā)展。綜合性實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、方法、手段的綜合,培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力。

      4.打造柔性的設(shè)計(jì)研究性實(shí)驗(yàn)。增大選修實(shí)驗(yàn)比例,拓寬實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域,實(shí)行開(kāi)放式教學(xué),打造柔性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。學(xué)生依據(jù)自身的個(gè)性特點(diǎn)可選擇感興趣的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容也根據(jù)學(xué)科的發(fā)展不斷調(diào)整、提煉最新的研究成果,體現(xiàn)出整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)適應(yīng)學(xué)科發(fā)展及個(gè)性培養(yǎng)的柔性。增設(shè)設(shè)計(jì)性研究型實(shí)驗(yàn),利用學(xué)科資源,開(kāi)設(shè)上、中、下游3個(gè)方面的設(shè)計(jì)性研究型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,供學(xué)生選做。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)由老師給定實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蜅l件,學(xué)生通過(guò)查資料自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、操作步驟和方法。實(shí)驗(yàn)可安排在課余時(shí)間完成,實(shí)驗(yàn)室實(shí)行預(yù)約開(kāi)放。為保證開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室的正常運(yùn)轉(zhuǎn),將研究和制定相應(yīng)的教學(xué)管理方法和制度。同時(shí),加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)與科研相結(jié)合,試行實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研訓(xùn)練相互滲透的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。指導(dǎo)教師緊跟學(xué)科發(fā)展動(dòng)向,積極開(kāi)展科研工作,讓學(xué)生作為科研助手參加教師科研工作。加快教師成熟科研成果向?qū)嶒?yàn)項(xiàng)目的轉(zhuǎn)化,不斷更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣。充分利用教師在研的生物工程小試和中試項(xiàng)目,安排部分優(yōu)秀學(xué)生參與生物工程產(chǎn)業(yè)中試和生產(chǎn),更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

      5.采用學(xué)生為主體的先進(jìn)教學(xué)方法。實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)摒棄教師為主體,學(xué)生只“聽(tīng)”、“看”,而缺少“做”的傳統(tǒng)教學(xué)方法,倡導(dǎo)學(xué)生的主體地位,讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)演示到實(shí)驗(yàn)操作全程參與,提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性,增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的探索興趣。同時(shí),實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)改革傳統(tǒng)的板書(shū)式教學(xué)方法,大力運(yùn)用多媒體教學(xué)手段,促進(jìn)教學(xué)觀念、方法的改革。一方面,一些新技術(shù)實(shí)驗(yàn)因?qū)嶒?yàn)條件和經(jīng)費(fèi)等暫時(shí)不能開(kāi)出時(shí),將通過(guò)購(gòu)買(mǎi)電子教材或播放網(wǎng)上收集的相關(guān)資料,進(jìn)行多媒體授課,讓學(xué)生及時(shí)了解學(xué)科發(fā)展方向和研究熱點(diǎn)。另一方面,所有實(shí)驗(yàn)課程都配備實(shí)驗(yàn)操作指導(dǎo)課件,使用多媒體輔助教學(xué),建立信息化教學(xué)平臺(tái),利用現(xiàn)代化的教學(xué)手段處理晦澀難懂的實(shí)驗(yàn)原理,加深對(duì)抽象概念的理解;利用動(dòng)畫(huà)效果來(lái)演示實(shí)驗(yàn)操作,加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的掌握。同時(shí),網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、多媒體網(wǎng)上答疑等現(xiàn)代電子教學(xué)手段補(bǔ)充傳統(tǒng)課堂教學(xué),不僅能拓寬學(xué)生實(shí)驗(yàn)思路和提升實(shí)驗(yàn)技巧,還能提高學(xué)生對(duì)生物工程理論課程的學(xué)習(xí)積極性,

      三、結(jié)束語(yǔ)

      通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和實(shí)踐,我校生物工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量有較大提高。(1)學(xué)生在校期間科研興趣顯著增強(qiáng),據(jù)統(tǒng)計(jì),55%的大學(xué)生目前正在協(xié)助教師開(kāi)展科研或進(jìn)行自主創(chuàng)新性科學(xué)研究。近三年該專(zhuān)業(yè)本科生已獲科研項(xiàng)目42項(xiàng),發(fā)表論文20余篇。(2)在實(shí)踐教學(xué)如畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)論文階段,學(xué)生動(dòng)手能力和自主設(shè)計(jì)能力明顯增強(qiáng),近三年來(lái)實(shí)踐環(huán)節(jié)成績(jī)優(yōu)良率達(dá)90%以上。3.一直以來(lái),生物工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生考研率穩(wěn)居全校榜首,且絕大部分被“985”、“211”等高校錄取,由于較高的科研素養(yǎng)和創(chuàng)新能力,學(xué)生深受深造單位好評(píng)。(4)近幾年來(lái),畢業(yè)生一次性就業(yè)率穩(wěn)定在95%以上,用人單位對(duì)我校生物工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生的能力也有較高的評(píng)價(jià)。但是生物工程“工程化”實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期、艱巨的任務(wù),實(shí)驗(yàn)教學(xué)涉及因素多、體系復(fù)雜,需要不斷探索并完善教學(xué)理念和教學(xué)模式,堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的應(yīng)用性和工程性,用最優(yōu)的資源配置和管理機(jī)制予以支撐,使生物工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)更上一個(gè)臺(tái)階。

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