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摘要:為了提高本科生物技術應用型創新人才的培養質量,我們可以從合理設置實驗教學內容、完善實驗考核方式、建立實驗創新平臺及實驗室開放運行體系等方面,構建生物技術綜合性大實驗的教學體系。
關鍵詞:生物技術;綜合性大實驗;實驗教學
生物技術是一門多學科互相交融和滲透的綜合性學科,具有涉及領域廣、涵蓋面寬、基礎性強等特點。而且實驗教學是生物技術專業的重要實踐教學環節;是培養學生動手操作,觀察、分析實驗等綜合能力的重要途徑;是加強學生拓寬知識面的重要手段;是開展創新教育的重要保障。
一、構建生物技術綜合性大實驗體系的必要性
應用型本科教育肩負著培養應用型人才的使命,隨著高校實驗教學改革步伐的加快,實驗已經在向綜合性、能力型、創新性等方向發展。生物技術創新人才的培養,尤其要有針對性地對實驗教學進行改革。首先,以往單獨設置生物技術各門實驗課程存在較大弊端,不能兼顧各課程之間的互相聯系,難以形成系統的知識鏈條,從而無法使學生的實驗技能得到系統的訓練。其次,由于各門實驗課程自成體系,在實驗內容的設置和實驗技術手段的運用上容易出現類似和重復的現象。鑒于以上原因,優化、整合生物技術實驗課程,構建綜合性大實驗體系尤為必要。
二、科學構建生物技術綜合性大實驗的教學體系
(一)合理設置實驗教學內容設置
生物技術綜合大實驗,要精選實驗項目,優化實驗模塊,使實驗內容整體上具有系統性、聯系性和創新性。可以在基因工程實驗、發酵工程實驗以及生物化學實驗的基礎上進行重組,形成以基因工程大實驗為上游、發酵工程大實驗為中游、生物化學大實驗為下游的超大實驗模塊,整合成一個更大更具有綜合性的實驗教學平臺。例如,在生物技術上游模塊,通過實施PCR的擴增、表達載體的構建、感受態細胞的轉化等一系列實驗措施,得到目的菌;在生物技術中游模塊,對該菌種的發酵條件進行合理優化,發酵大量菌體;在生物技術下游模塊,對中游得到的菌體進行蛋白的分離、純化、鑒定等。由此,學生經過一系列綜合性大實驗的訓練,將系統地學習到現代生物技術的實踐理念,基因克隆、質粒構建、細菌發酵、蛋白提取、純化和酶活性分析等分子生物學、微生物學和生物化學的基礎實驗方法及原理。
(二)適當多安排實驗教學的時間
綜合性大實驗內容多、學時長,在有限分散的學時內不利于完成實驗任務,安排集中的時間進行實驗,不僅利于學生集中精力專注進行實驗,同時,也利于各實驗模塊之間的連續性和連貫性。比如,可以在大四第一學期下半學期集中進行,分別用3~4周時間連續進行上游、中游、下游三個模塊的實驗。這樣安排,學生既鍛煉了實驗操作和思維的連貫性,又把科學研究融入了實驗課堂,為即將在生物技術領域讀研或就業的學生提供很好的實踐機會。在以往的傳統教學模式下,實驗內容以原理的驗證性實驗為主體,專業實驗內容多數是教師制定好的,學生只是按部就班地去完成。近年,特別是隨著“90后”大學生逐漸成為校園的主體,在傳統教學模式培養下,學生們旺盛的創造能力和潛在的自學能力得不到充分的發揮。
為了充分調動學生的積極性,綜合性實驗開設過程中教學形式和手段都需要進行改革。教師的角色是組織者與參與者,對實驗過程和實驗結果要有足夠的預見性,幫助學生分析并解決問題。在進行綜合設計實驗時,實驗室是全天開放的,時間上具有很大的靈活性,對于失敗的實驗同樣有機會進行修正。在綜合實驗的時間內,學生可以一直在實驗室工作,在實驗室的時間是充分的,可以完整地完成一個實驗循環。在實驗實施過程中,學生是課堂的主角,要求學生能夠從配制試劑開始,經過生物材料培養、實驗過程操作,到實驗結果分析為止,這個過程能夠獨立完成。這種綜合性實驗內容和教學方式激發了學生的求知欲和探索興趣。
(三)完善實驗考核方式
完善的實驗考核方式,是通過衡量學生綜合素質來評判實驗教學質量和實驗教學效果的有效手段。以前的考核制度往往是平時成績和實驗考試成績各占一定比列,兩者相加進行評定。其中,平時成績主要由考勤、實驗態度、實驗結果、實驗報告等部分組成;實驗考試成績是最后對學生進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,對于生物技術綜合大實驗來講,我們不僅考查學生對每個模塊各實驗環節的掌握程度,而且也注重學生對模塊間相互聯系的把握,所以考核方式也要兼顧以上兩個方面。首先,對各模塊進行獨立考核;其次,要求學生綜合三個模塊,提交開題報告、實驗方案、實驗計劃、預期實驗結果;再次,進行答辯,結合兩方面的情況給出最終的評判結果。
三、建立實驗創新平臺與實驗室開放運行體制
有效開展生物技術綜合大實驗,不僅要對相關實驗課程進行整合,也要對實驗室資源進行優化和重組。通過實驗室的調整、設備的添置,建立具有綜合性功能的生物技術綜合實驗室,真正為學生搭建一個科研創新平臺。通過這個平臺,學生學到的厚重的生物技術理論知識可以得到夯實,也可以進一步把這些理論知識轉化成扎實的實踐技能。在這個平臺上不僅要確保學生可以順利完成實驗課題研究任務,還可以和其他實驗平臺有效銜接,發揮其更大的作用。在生物技術綜合大實驗實施的過程中,有部分實驗需要長時間連續進行,如果按照常規上課的時間進行實驗,就過于刻板,不利于實驗的進行,因此,需要建立合理的實驗室開放運行體制,讓學生能夠根據自己的時間自主安排實驗,自行管理實驗進程,適時向老師匯報實驗情況。這樣做,不僅有利于調動學生學習的主動性,更有利于培養學生的創新能力和綜合素質。
四、小結
生物技術專業的學生,非常明確該專業學科實踐性強的特點,因而都相當重視實驗教學。實驗教學是培養學生實踐創新能力、拓寬學生知識范圍、激發學生學習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化組合,建立以基因工程為核心,生物技術上游、中游、下游三大模塊組成的生物技術綜合大實驗。不同模塊間互相滲透,逐步深入,最終成為連貫的整體,讓學生能夠通過這樣的綜合性實驗創新平臺,盡可能大地鍛煉和提升實踐和科研能力。然而,實驗教學改革不是一蹴而就的,只有不斷地探索和積累,才能使生物技術綜合大實驗的教學更加完善。
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作者:張家洋單位:新鄉學院