生物工程实验教学体系的改革与实践

来源:用户上传      作者: 林建国 王常高 蔡 俊 汪江波 胡家俊

　　摘 要 生物工程专业实验教学是该专业教学体系中的核心内容。本文从目前实验教学体系中暴露出的问题着手，以湖北工业大学为例，对实验教学体系进行了一系列改革：转变教学思想，优化课程结构，调整实验内容，整合教育资源，教学结合科研，重视信息反馈。通过改革，教学质量得到明显提高，学生的工程能力显著增强。
　　关键词 生物工程 实验教学改革 教学质量 工程能力
　　中图分类号：G642文献标识码：A
　　
　　0 引言
　　生物工程专业是我国重点发展的高新技术专业之一。我国生物工程产业发展迅速，但是我国的生物工程产业发展与国际先进水平还有较大差距，其中生物工程上游技术相差5年左右，而直接与生物工程产业化相关的生物工程技术相差10~20年。随着高等学校扩大招生规模，高等院校的教学资源尤其是实验教学资源明显不足，导致学生动手能力较弱，无法满足社会需求，阻碍了我国生物工程行业的发展。在这种形势下，我们必须加强高校实验教学，改变我国在生物工程行业落后的面貌。
　　生物工程专业是湖北工业大学彰显轻工特色的专业，主要依托于发酵工程教育部重点实验室、工业微生物湖北省重点实验室、湖北省食品发酵工程中心，面向国家新型产业――生物产业，培养具有生物工程专业基础知识，掌握生物工程工艺原理以及发酵工艺过程，生物工程设备原理及其操作，能在该领域从事管理、生产、设计、技术研究、产品开发等工作的高级工程技术人才。经过几年的不屑努力，通过人才的不断引进，湖北工业大学生物工程专业建设了一只富有创新精神的师资队伍，并整合了科研平台，组建了生物能源、生物材料、生物制药、生物化工研究团队。以此为基础，建立了一套比较完整的校内外实验教学体系。湖北工业大学的实验教学取得了良好的成绩，培养出了一大批综合素质高、工程能力强的工程技术人员，在生物工程行业内收到了广泛的好评。
　　1 生物工程专业实验教学体系发展及其现状
　　1.1 国内各大高校在生物工程专业实验教学改革上的探索
　　生物工程实验教学的主要目的在于使学生更好地理解相关生物工程原理，锻炼学生运用相关技术方法的能力。在具体实施中，培养学生实验能力的总目标是通过不同课程以不同的实验教学形式，在适宜的教学阶段通过不同层次的培养予以实现的。鉴于实验教学的重要性，综合我国实验教学现状，我国的各大高校对学生的实验教育做出了大胆探索。西南石油大学的邹长军等提出，从实验室建设、教学手段、课外活动等方面对生物工程专业实践性教学环节进行改革；上海交通大学的蒋群等从综合大实验的角度探讨了生物工程大实验教学的改革。华南理工大学、江南大学等将理论探索应用到了实践，并取得了骄人的成绩。江南大学对生物工程专业基础课的实验进行了重组与革新，将实验课设置成与理论课具有同等地位的独立课程。
　　1.2 实验教学体系在改革中存在的问题
　　由于教学资源稀缺、办学经费不足、课程设置不合理等原因，我国生物工程实验教学仍然存在许多不容忽视的问题。这些问题已经成为制约我国生物工程技术人才培养和发展的瓶颈。这些存在的问题主要包括以下几个方面：（1）在整个教学体系中，重理论，轻实践；（2）实验内容缺乏系统性，连贯性；（3）实验多为基础性实验，缺乏探索性实验；（4）教学运行机制以教师为主；（5）教学资源稀缺，实验经费不足等。
　　2 生物工程实验教学改革的具体实践
　　2.1 转变教师教育思想，深化学生实践学习观念
　　强调教师要改变重理论教学、轻实验教学的思想，要求教师将实验教学提高到与理论教学同等重要的位置，在向学生讲授实验原理的同时，强调基本实验技能的掌握，鼓励学生勤思考、勤动手。同时开展特色实验教学活动，激发学生的实验兴趣，提高教学质量。
　　2.2 调整实验课程内容，强调专业知识的系统性
　　为培养学生的工程操作能力，强调注重专业课实验的系统性。以菌种选育、发酵条件优化、发酵产品提取为主线，串联与生物工程相关的一系列实验，体现学科的交叉性和互补性，提取各学科代表性实验，单独设置实验课程。实验课程涵盖生物工程的上游技术（基因工程）、发酵技术、酶工程、下游分离技术、检测技术等实验技术。
　　2.3 优化课时设置结构，改革成绩评定办法
　　传统的实验教学中，课程设置和课时安排上更偏向于理论知识讲学，压缩了实验课程教学的内容和时间。课程考核中，理论知识考察仍然占主导地位，忽视实验技能考察，使得学生对实验技能的培养不够重视。为了解决这类问题，在实际教学中，要求教师协调好理论课和实验课的时间，使学生有充分的时间学习实验技能。实验教学成绩由笔试成绩和平时成绩组成。为了突出实验操作的重要性，适当提高平时成绩的比重，两者各占总成绩的50%。而平时成绩由如下三部分构成：实验报告成绩（30%）、实验操作成绩（40%）、实验预习成绩（30%）。
　　2.4 提高综合实验比重，落实探索性实验的实施
　　传统的实验教学中，比较注重基础型实验，综合型实验在整个教学体系中所占的比例小。在保留基础实验的基础上，利用综合型大实验将各种基础实验有机串联起来，尽可能使各实验具有承接性，避免教学与实际应用的脱节。湖北工业大学开设了发酵工程综合型大实验，选题以短梗霉多糖好氧发酵和井冈霉素生产菌好氧发酵为主，实验的方案计划，前期准备，药品配置，以及实验操作，都由学生独立完成，提高学生的主体性。综合型实验中，实验内容相对开放，学生可以对自己感兴趣的课题进行深入探索，也极大激发了学生的学习兴趣。
　　2.5 实验与科研结合，教学以科研为辅
　　为了提高学生的实验兴趣，进一步培养学生的科研能力，强调教师在平时的教学中，适当介绍学院的科研项目，鼓励学生进入实验室，协助教师或研究生进行科学研究。这样，让学生提前参与到科学研究中来，在培养学生实验能力的同时，也可以激发学生科研的兴趣，为学校培养硕士研究生打下基础。
　　2.6 整合实验室资源，提高设备利用率
　　为了充分发挥实验室仪器的作用，提高设备利用率，盘活闲置的仪器设备，必须引入开放、共享、服务的新机制。为了使实验室有限的实验资源在科学的管理体制下运行，以达到最大的设备利用率，最优化的管理措施，本文提出如下几条管理办法：首先，建立科学的实验室管理机制，促进实验室资源共享。完善实验室规章制度，确保实验室以有序、节约、开放、共享的机制运行。其次，建立专业的实验设备管理队伍，划分责任管理区，规定管理责任人。构建多层次的管理队伍，确保仪器的正确使用。最后，实行有偿使用，提供校内外服务。对于大型精密仪器，为了支付其日常维护费用，可以适当收取使用费，提供给校内外各科研机构服务，同时拟定详细的收费标准和管理办法。
　　2.7 重视信息反馈，教学相互促进
　　教师应该本着以学生为本的原则，及时取得学生的学习信息，了解学生对实验的掌握情况，同时，尽可能将对学生的公正评价反馈给学生，使学生明白自身在学习中的不足之处，并认真批阅实验报告，对学生的实验结果和实验能力做出评价，以期学生改正不足，不断进步。
　　3 改革成果
　　3.1 系统掌握基础实验技能，培养学生的综合实验能力
　　生物工程专业涉及的上、中、下游技术，包括分子生物学、微生物学、细胞生物学、发酵工艺学、酶工程、分离工程、环境微生物学等学科。需要学生拥有广泛的知识面，掌握系统的实验技术。坚定不移地坚持基础实验的教学，夯实基础实验技能，使学生掌握一整套与生物工程相关的实验技术，为综合型实验和设计型实验打下基础。

　　3.2 促使学生熟悉专业仪器操作，提高学生处理数据的能力
　　生物工程专业对学生的综合能力要求高，需要学生熟悉重要仪器的操作与维护，掌握生物工程设备原理与操作。通过实验教学改革与落实，学生基本上掌握了常用大型精密仪器的原理与操作，学会了运用数据分析软件分析处理实验数据。
　　3.3 提高学生创新精神，激发学生科研兴趣
　　实践教学环节质量的高低，直接影响到学生创新思维和综合能力的培养。实验环节得到加强后，不仅基础实验技能的培养得到了落实，创新型实验和探索性实验在一定程度上培养了学生的创新精神，激发了学生的求知欲，为培养学生的工程实践能力打下了基础。
　　3.4 强化学生思维分析能力，培养团队协作精神
　　实验教学的最终目的是培养学生的学习能力，独立思考的能力，工程处理能力。在科学技术发展突飞猛进的今天，在解决实际问题时，对知识面有很广泛的要求，这就要求学生具备团队精神。培养学生的团队合作能力也是实验教学改革的重要目的。
　　 本课题受湖北省教育厅教学研究项目（项目编号：省2008235）和湖北工业大学教学研究项目（项目编号：校200908，200909）资助
　　
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