林业院校生物工程专业多元化实验教学与创新型人才培养

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　　摘要    为了培养生物工程专业高素质人才，近年来，中南林业科技大学加大资金投入力度，加强生物工程实验室建设。本文分析了生物工程专业传统实验教学中存在的问题，介绍了构建多元化开放式实验教学模式的必要性，如共享实验设备、开设综合性实验、导师科研制与创新性实验并行，并阐述了实验室教学管理制度化，以期为培养生物工程领域人才提供参考。
　　关键词    生物工程;实验教学;人才培养
　　中图分类号    Q81-4;G642        文献标识码    A
　　文章编号   1007-5739（2020）17-0252-01                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）
　　Abstract    In order to cultivate high-quality talents in bioengineering， central south university of forestry and technology has increased capital investment and strengthened the construction of bioengineering laboratories in recent years. The paper analyzed the problems existing in the traditional experimental teaching of bioengineering majors， and introduced the necessity of constructing a diversified and open experimental teaching model， such as sharing experimental equipment， opening comprehensive experiments， tutor scientific research system and innovative experiments in parallel， elaborated the institutionalization of laboratory teaching management， in order to provide references for training talents in the field of bioengineering.
　　Key words    bioengineering; experimental teaching; talent development
　　生物工程專业是一个实践性强的应用型专业，主要培养目标是培养能在生物技术领域从事原始创新和现代生物过程设计的高级工程技术人才[1]。作为该专业的工科学生，要成为一个毕业后能迅速融入社会的高精尖人才，首先，学生不仅要具有扎实的理论知识，包括知识点的概念、特性、作用原理、操作方法以及实际应用等;其次，学生更要有熟练的动手能力进行实验操作，并且在自己感知与认知的基础上提高独立思考和设计实验的能力。因此，培养生物工程类学生的动手及创新能力尤为重要。实验室是大学生高等教育中的重要组成部分，是学生将理论课学习与动手实践能力、创新能力培养相结合的重要平台[2-3]。根据实际情况，中南林业科技大学为了提高生物工程类学生的动手能力和创新能力，提出了开放式实验教学、导师科研团队制、大学生创新实验等多种教学模式，探索多元化的教学路径，进一步培养学生的实践和创新能力。
　　1    生物工程专业传统实验教学中存在的问题
　　目前，很多高校由于实验条件差、实验室设备不完善等原因限制，往往只进行验证性实验或演示性实验等，这样大大限制了学生的动手能力与创新能力培养[4]，造成学生自身对实验失去兴趣和缺乏探索精神，不利于高校对快速适应社会人才的培养。
　　首先，生物工程专业的实验课大多数都是验证性的实验，在理论课的基础上，主要让学生掌握实验的基本技能、验证实验原理。这样学生就缺失了收集资料整理和实验设计的环节，大大限制了学生创新能力与综合素质的提高。其次，专业理论课程之间相对独立，导致开设的各个实验之间关联性不大。再次，由于实验室资源、实验课时安排、实验耗材等方面的原因，通常实验课都是3～5人为1个小组进行实验，或者教师进行演示性实验，学生观察即可。这就导致有些学生不用动手做实验，即使做实验也是按照教师设计好的实验步骤，用教师准备好的实验试剂、材料和实验设备等按部就班地去验证实验[5]。这样严重限制了学生的创新思维，不能培养学生分析和解决问题的能力。
　　2    构建多元化开放式实验教学模式的必要性
　　近年来，中南林业科技大学生物技术与工程实验室正在逐步对本科生实行全天开放，利用该实验教学平台开设一些综合性、灵活性、创新性及设计性的实验，安排实验教师对学生在实验过程中对仪器设备的操作、实验室安全条例等进行培训。通过改进实验教学方式，逐步提高中南林业科技大学生物工程专业学生的实操能力和科研创新能力。 　　2.1    共享实验设备，实现资源共享化
　　以往各专业的实验室相对独立，一些常用设备重复采购，大大浪费了有限的资金以及实验室空间，如水浴锅、灭菌锅、培养箱等资源。通过优化整合、细致合理的安排，从而更加有效地利用实验室，使仪器设备利用率达到最优，节约了科研资金。
　　在仪器设备采购上，中南林业科技大学实行招投标制度，购进价格优惠、质量好的设备和仪器。学院现拥有森林植物国家级实验教学示范中心、南方林业生态应用技术国家工程实验室和湖南会同杉木林系统国家野外科学观测研究站等3个国家级教学科研平台，以及7个省级教学科研平台和1个湖南省产学研基地。根据现有实验室仪器设备，在充分考虑各专业特点及特殊要求的前提下，整合了实验资源，提高仪器设备的利用率。结合林业院校生物技术和生物工程专业特点，统一安排综合性实验，结合生物学科发展的前沿热点，充分利用互联网资源查阅最新的相关文献，给学生授以最新的知识和新成果，加强多元化、网格化教学。
　　2.2    整合相关课程，开设综合性实验
　　针对生物工程专业的一些课程，如微生物学、生物化学、分子遗传育种、显微摄影技术、酶工程、基因工程等，这些课程基础性实验相对重复，例如培养基的配置，培养皿的包扎、灭菌，接种操作实验等。按照新时期对人才培养方案的要求，通过优化课程教学内容和课程体系设计综合性大实验，对相关课程的多个知识点进行整合，学生可以综合已学过的知识设计和操作实验，这样可以极大地提高学生的实验技能和培养创新思维[6]。综合性实验的显著优点就是由学生独立或者以小团队合作方式等自主完成查阅相关文献资料、自主设计实验方案、实验材料准备、实验试剂配置、实施实验、数据结果的处理与分析。这样改变了原来“教师带学生”的方式，变为“学生为主、教师为辅”，更加突出学生的主导作用。这种综合性实验模式不仅可以锻炼学生的实验技能，也能培养学生查阅文献、数据分析、运用多学科知识分析和解决问题的能力。
　　2.3    导师科研制与创新性实验并行
　　生物工程专业属于应用性比较强的专业，它要求培养有一定知识、能力和综合素质，面向生产、开发和管理等方面的综合应用型人才，所以在实验教学过程中需要更加注重实验教学与科研项目、生产实践相结合。中南林业科技大学针对本科生从二年级开始对专业实验感兴趣的学生实行自选导师制，这个阶段学生还没有进行系统的专业理论课学习，此时进入教师的科研课题组一方面拓宽学生的专业视野，同时也大大提高了学生对专业知识的兴趣，通过参与科研项目，了解本专业最新的科研动态并加强专业技能，进一步提高自己的认知能力和科研能力，同时为高质量的毕业论文打下坚实的基础;另一方面让科研与教学相结合，让学生参与到科研中，完成教师科研工作的一部分，既锻炼学生的动手能力，又能减轻教师的科研任务，从而实现双赢。
　　中南林业科技大学针对三、四年级本科生实行自主创新性实验，此时学生已修完基础专业课程，具备了较全面的本专业知识和一定的动手操作能力，对竞技性比赛、大学生创新项目、大学生实践项目等感兴趣的学生可以根据自己的兴趣自由组合小团队进行实验项目。学生从兴趣内容出发，查阅文献资料、初步制定实验方案、实验操作、实验现象记录、实验结果分析到撰写实验总结报告、论文等，这些过程完全由学生自主完成。通过这样的实验方式，极大地提高了学生的实验兴趣，锻炼了实际动手能力，同时也培养了学生团队合作意识和思维创新能力。
　　3    实验室教学管理制度化
　　多元化教学模式需要相应的管理制度规范化，开放式实验教学改变了原有固定时间做实验的模式。由此，教师、学生、实验室仪器设备、实验内容和时间等的不确定性给实验室管理带来一定困难。为了配合学校对专业人才培养方式的改进，并且确保学生专业实验顺利进行，从学生提出使用申请到进入实验室开展实验，实验室制定了多项相关的实验管理制度，包括学生申请表、实验室管理制度、安全管理制度、仪器设备管理制度、卫生管理制度、药品管理制度、废液处理制度等。生物工程开放性实验室的开放包括对实验对象、实验内容和实验时间等的开放，因而也涉及实验过程中的方方面面，规范化的管理能够提高实验室的使用率和提高学生实验的积极性。
　　4    结语
　　对于生物工程专业来说，实验室建设直接关系到学生的实践能力，同时也对科研项目有很大影响，因而应该引起高度重视。中南林业科技大学生物技术与工程实验室教学改革虽然取得初步成果，还需要全体师生参与到实验室建设中来，提高学生实践、分析和运用知识的能力，激发学生的专业学习热情和创新潜力，为培养生物工程领域的高精尖人才打下良好的基础。
　　5    参考文献
　　[1] 常景玲，李兰，郭丹钊，等.生物工程实验课程教学改革探索[J].实验科学与技术，2008，6（2）：78-79.
　　[2] 韩晓云，赵辉，李秀凉.生物工程专业培养创新应用型人才的实验教学体系之建构[J].黑龙江教育，2010（1）：68-69.
　　[3] 李俊玲，王世立，潘继红.生物工程开放性实验室实施模式的探索与实践[J].曲阜师范大学学报，2017，43（2）：127-129.
　　[4] 徐曾春，胡平.开放式实验教学与创新性人才培养[J].中国大学教学，2015（10）：82-85.
　　[5] 熊明華，李峰，王光利.生物工程专业实验课教学改革与学生创新能力的培养[J].淮北师范大学学报（自然科学版），2014，35（1）：91-93.
　　[6] 袁素贤，王洪岩，刘兵，等.生物工程专业实验课程改革的探索与实践[J].沈阳农业大学学报（社会科学版），2008，10（1）：59-61.
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