生物工程专业实验教学与科研相结合教学模式的探索与实践

2013-09-06邵文尧肖宗源陈成泉王海涛

实验技术与管理 2013年2期

邵文尧，肖宗源，陈成泉，王海涛

（厦门大学化学化工学院，福建厦门 361005）

实验教学是工科学生重要的实践性教学环节，也是理论课教学的进一步延伸[1]。实验教学不仅是传授知识、验证理论和掌握实验技能，更重要的是培养学生真正具有独立动手能力、良好科学素质以及分析解决问题的能力[2－4]。在传统的实验教学中，验证性实验较多，而具有创新性的综合性、设计性实验较少[5]。我系生物工程实验室从2005年9月建立以来，结合自身实际情况，不断进行专业实验课教学改革，最终建立了一套实验教学与科研相结合的超开放教学体系。

1 实验教学与科研相结合教学模式的内涵

我系现在教学与科研管理实行以研究所领导课题组完成教学与科研任务的课题组制度，实验教学与科研相结合教学模式是指实验室对课题组开放，包括空间和仪器的开放、课题组与实验室一起承担专业实验教学。一个完整的实验教学体系应包括以下教学要素：完整独立的教学大纲、教学计划、教材、教学设备及场所、教学运行管理、教学质量评价及考核方法。因此，构建实验教学与科研相结合教学模式是一项系统工程，其内容涵盖开放式的实验项目、实验内容、实验设备、实验考核方式、实验时间以及开放实验的运行管理机制等，其核心是实验课程结构的优化[6]。

首先必须从培养生物工程专业创新型人才的主旨入手[7]，不断完善教学大纲，结合当前科研最新研究内容，改进实验教学计划和教学内容，充分实现实验教学与科学研究的结合。实验计划和教学大纲的制定把握以下几个原则：减少重复性，体现连贯性，实现整体性，即：少单一性实验，多综合性实验；少验证性实验，多设计性实验；少演示性实验，多操作性实验。其次，超开放实验室及实验必须以学生为主体，充分培养学生动手能力，达到理论与实践的完美结合。从事一线科研工作的教师必须进行启发和引导。

2 实验教学与科研相结合教学模式的具体内容

生物工程专业实验课现在主要包括基因工程、发酵工程以及酶工程方面的实验[8]，分别由3个课题组来承担。实验内容要与科学的发展保持同步，实验内容的现代化要特别注意实验内容的基础性、实用性、综合性与现代性。

2.1 教学与科研相结合，构建综合实验模块

生物工程专业实验是一门重要的专业实践性课程，通过一系列专业实验的训练，使学生掌握生物工程领域中的基本实验技能，了解常用仪器设备的使用方法，增强学生利用所学理论知识解决实际问题的能力，提高学生的实际动手能力。本课程的目的与任务主要有以下几点：通过专业实验中典型的基因工程、发酵工程及酶工程等实验，加深学生对理论的理解，提高学生对工程与工艺问题的认识；培养学生掌握专业实验技术与实验研究方法；学会使用专业实验的主要仪器及先进的测试分析仪器，并能进行实验数据的测定、分析与处理；通过实验提高学生的动手能力、独立思考能力与工程处理能力。

新教学模式结合各个课题组的实际科研内容侧重点，紧紧抓住工程教学、工程训练这2个环节，注重学生的工程素质教育，把增强学生的工程意识、工程实践能力和工程创新能力贯穿于整个教学过程。我们根据自身的教学科研条件，一方面将比较成熟的科研成果经过精选编入专业实验，学生模仿教师的科研进行实验，既培养了学生的科研兴趣，又再次验证了教师的科研结果；另一方面将教师正在进行的科研项目直接与实验教学相结合，学生参与到教师的科研中去，完成教师科研工作的一部分。

新教学模式共设3个综合实验模块：基因工程实验模块、发酵工程实验模块及酶工程实验模块，具体实验内容见表1。每一实验模块中的实验项目构成相互联系的有机体，从基本技能训练到应用技术实施，从原材料出发到终产物的形成，内容环环相扣，构成一个完整的实验过程。各个模块之间彼此呼应，既相互联系，又可独立成一个整体。综合实验模块的设计既体现了各种实验技术的独立性，又体现了实验项目之间的相互关系。

表1 生物工程专业实验项目表

2.2 整合科研资源，实行开放式实验教学

实验教学资源（包括实验仪器和实验空间）有限，整合科研资源为完成实验教学任务奠定了更好的基础。整合科研资源，实现开放式教学包括实验内容、实验教学时间、实验教学方法以及实验教学考核的开放。

实验内容的开放是指考虑各门实验课程的联系，从系统培养人才的角度出发，优化实验内容，与理论课程既相对独立又密切联系，构建良好的多层次教学实验结构，从而达到最优的实验教学效果[9]。基因工程、发酵工程以及酶工程是生物工程的几个方向，彼此之间的关系密切，更应把它们之间的这种联系贯穿到实验教学中。

实验教学时间的开放是指对学生的教学课时数不限制，包括学生可以随时进入实验室以及学生完成实验的时间不受限制[10]。具体指：学生根据自身实验能力可以随时到实验室进行预习实验，也可以参与实验室教师的前期实验准备；对于实验结果不佳的，可以重做；对于操作技能不强的，可以反复操作。

实验教学方法的开放是指指导教师在实验教学过程中必须着重于启发、引导学生，充分发挥学生的实验积极性。要改变那种有问必答，甚至代替学生排除故障的习惯做法。教师必须要求学生对实验进行预习甚至预做，实验过程中，教师应全面放开让学生做，从具体的实验现象入手启发学生思考，调动学生的创新意识，培养学生的科学精神[11]。

实验教学考核的开放是指实验成绩不能只重视实验结果，更要重视实验过程中学生所表现的分析、解决问题的能力以及创新意识[12]。教师重视实验结果，学生必然也重视实验结果，那样只能导致学生为实验而实验[13]。我们的实验课成绩由3块组成：

（1）实验预习成绩占30%，主要包括学生的实验预习情况以及学生配合教师做实验前期准备情况，因为生物工程实验时间比较长，要真正让学生学到专业知识，我们要求学生要参加专业主体实验前的准备工作。

（2）实验操作成绩占40%，主要来自于教师对学生的考勤、做实验时的态度和水平，考察学生的学习主动性及创新意识、实验的独立操作能力、基本实验技能的熟练程度。

（3）实验报告成绩占30%，主要来自于学生的实验报告撰写和结果，包括对实验结果的分析。为防止学生抄袭实验结果，要求每次实验结束时，学生将结果记录交指导教师当场认定并签字，签字后的结果记录单应贴在实验报告上。

3 实验教学与科研相结合教学模式的意义

科研资源是科研成果的基础，科研成果代表了学科最前沿的研究内容，整合科研资源，把实验教学与科研相结合意义重大。实验教学与科研相结合教学模式实现了真正意义上的开放式教学，有利于培养学生自学、动手及分析、解决问题的能力，有利于培养学生创新意识和科学精神，有利于发挥学生的主体地位。我们要不断探索和实践，深入开展实验课教学内容、教学方法的改革，使生物工程专业实验成为培养学生动手能力、思考问题、解决问题及独立开展科学研究能力的大舞台。

（References）

[1]邵文尧，陈成泉，王海涛，等.生物工程专业实验教学改革与实践[J].化工高等教育，2010，27（1）：34-36.

[2]向东.大力推行实验室管理的新模式，充分发挥实验室在人才培养中的作用[Z].武汉：中国地质大学（武汉）实验室与设备信息简报，2010.

[3]许家瑞，周勤，陈步云，等.构建创新实验教学体系的探索与实践[J].实验技术与管理，2009，26（5）：1-4.

[4]钱波.基于应用能力培养的工科开放实验教学体系的构建[J].实验技术与管理，2010，27（7）：136-138.

[5]余志华，王永涛，赵娟，等.建设开放实验教学体系建设的探索与实践[J].实验技术与管理，2011，28（11）：141-143.

[6]姜增如，汤建平.加强能力培养探索开放实验新模式[J].实验室研究与探索，2005，24（增刊）：285-287.

[7]邓朗妮.高等学校开放实验教学体系的研究与建设[J].装备制造技术，2009（6）：129-130.

[8]张建丽，范蕾.生物工程综合实验教学改革研究与实践[J].实验技术与管理，2010，25（5）：144-146.

[9]王斌.实验室开放式教学改革与创新人才培养[J].实验技术与管理，2011，28（8）：286-287.

[10]刘杨.开放式实验教学模式的思考[J].现代电子技术，2006（20）：52-54.

[11]张林.实验室开放问题探析及应对策略[J].实验室研究与探索，2006，25（10）：127-128.