《生物技术综合实验》独立设课教学改革实践

卢春花，陆 坚，姜 伟，卢 洁，何勇强

(广西大学 生命科学与技术学院，南宁 530004)

《生物技术综合实验》独立设课教学改革实践

卢春花，陆 坚，姜 伟，卢 洁，何勇强

(广西大学 生命科学与技术学院，南宁 530004)

通过《生物技术综合实验》课程的独立设课实践，探讨了基于独立设课的教学实验基地建设，以及合理设置教学内容、优化教学方法和考核措施的教学改革。文章认为，该课程的独立设课教学方式的实施，有利于促进本科生提高实验技能以及创新能力的培养。

生物技术综合实验；独立设课；教学实践；改革

新世纪的教育和改革，要求高校着重培养学生对知识的实际运用能力和创新精神。生物技术是生命科学领域中科学技术的核心，该专业的实验课程改革要与时俱进，以适应日益增多的知识量和不断发展的实验技术。为了加强广西大学生物技术专业的建设，培养适应现代社会发展的高素质专业人才，我们在该专业的高年级本科生中，进行《生物技术综合实验》的独立设课教学改革。旨在通过这种实验教学模式的探讨与实践，提高学生的操作技能、培养严谨的科学态度和创新精神[1]。

1 实验教学改革措施

1.1 完善教学基地和师资队伍，保障实验教学改革实施

本实验课程的教学改革得益于学院教学实验中心的改革建设。2004年9月成立的生物技术教学实验中心顺应实验课程改革的需要，将实验教学资源整合为具有综合研究功能的实验室，为课程提供完善的教学平台[2_3]。同时，建立由具有丰富教学、科研经验的教师和实验员组成的教师团队，以教研小组的形式开展工作，共同完成课程的教学设计和实施，逐步建立稳定而有凝聚力的教学团队[4]。

1.2 科学设置课程内容，重新编写实验教学大纲

传统的生物技术实验教学内容随着学科不同而自成体系，往往由于缺乏有效的沟通与协调，造成实验内容的重叠、实验仪器设备的重复，影响了实验资源的充分利用和优化配置，影响了学生实验技术和创新能力的有效提高。在《生物技术综合实验》独立设课的教学改革中，我们以《分子生物学》《基因工程原理》课程的相关实验技术内容和过程为主线，运用了《生物信息学》《微生物学》和《生物化学》等课程的知识，遵循学生学习的认知规律，按照知识内容的难易程度，循序渐进地设置了由验证性实验、综合性实验以及创新性实验三个部分构成的实验课程体系。

1.2.1 验证性实验

区别于传统的实验教学，验证性实验并非本课程的核心，而是作为学生基本技能培训的主要手段。主要内容包括：核酸提取，PCR反应，质粒酶切，核酸琼脂糖电泳，蛋白质及核酸浓度检测等验证性实验;帮助学生巩固相关理论知识，规范常规仪器的科学操作，掌握基本实验技能。同时，培养课前预习、实验过程数据记录、结果分析与撰写实验报告的能力，为本课程的学习奠定基础。

1.2.2 综合性实验

综合性实验是在验证性实验基础上的深入学习过程，也是本课程的主要内容。一个综合实验过程的完成，需要运用多种不同的实验技术、包含多个方面的内容。在课程计划中，我们安排学生完成特定基因的克隆、表达与检测。在这个实验环节，学生必须运用生物信息学知识，网络查询基因信息并利用软件设计引物;在构建原核表达载体过程中，结合分子生物学和基因工程原理课程学习，考虑基因转录、翻译过程的必须要素、表达载体的结构特点、如何实现诱导表达的机理等，最后，通过蛋白质水平检测基因表达产物的状况。

在这个教学环节，在清晰连贯的实验方案指导及老师的帮助下，以学生为主体，相对独立地完成一个完整的实验过程。虽然这个过程有一定的难度，但是在学生心中形成了明确的分子生物学实验技术模型，学会如何运用于未来科研和实践中。

1.2.3 创新性实验

创新性实验是本课程的难点，这一层次的教学具有探索性质，有助于培养学生的科研能力和创新能力[5]。在课程中，我们通过向学生布置选题范围、或者学生提出选题后，以小组为单位自主查阅文献、设计实验方案，以PPT形式公开答辩的方式，经课堂讨论通过之后，确定课题的研究方案并付诸实施。在实验过程中，各小组成员参与课题选择、方案设计、共同面对实验的成功与失败。教师起到加强引导，帮助解决疑难问题的作用。实验过程、结果及分析作为课程论文形式提交。通过这段持续时间较长而且内容较为复杂的实验过程，学生充分发挥主观能动性和创造力，培养了独立进行科学研究的能力，也培养了团结协作的科研精神，有助于今后本科毕业论文的完成和研究生阶段的学习。

1.3 优化教学方法，提高学生创新能力

1.3.1 借助多媒体手段，有效利用课堂时间

独立设课的实验课程教学，对教师系统讲解的时间是有限制的，一般要求在20 min以内。借助多媒体教学，教师可以采用图形、动画，视频等多种手段，在有限的时间内简明扼要阐明实验的原理和过程;运用多媒体课件，将难以理解的实验技术和复杂的操作过程变得形象化，具体化，让学生理解和掌握。同时，借助多媒体，在实验过程中一些等待的间隙，可以学习生物技术领域的最新动态，使课程紧跟时代步伐，更具有前沿性。

1.3.2 以学生为主体，变学生被动学习为主动学习

在教学过程中，虽然我们尽可能保证了实验教学时间的连续性，但是课堂时间还是有限的，还需要与学生进行课前准备、课后讨论，保证解决实验问题的连贯性，也让学生积极参与到教学活动中，变被动学习为主动学习，充分发挥主观能动性和创新性思维。具体做法是：将学生分成若干学习小组，在每次课程结束之前，教师都会针对课堂中出现的问题或者下次课的实验内容，提出2～3个问题，由各实验小组在课后利用网络等学习工具查找资料，充分交流探讨并努力解决问题。另外，每个实验小组将轮流负责参与实验所需溶液的配制、器械和设备的准备工作，这样，能保证学生参与完整的实验流程，融入实验教学情境，激发学习的动力，变被动学习为主动学习，也为今后进行创新型实验奠定了基础。

1.3.3 师生互动交流，激发学生科研热情

学院一直鼓励教师将自主科研成果引入教学，以激发学生的求知欲，积极参与实验室活动。使学生的探索精神和创新能力以及综合素质都有了很大提高[6]。本课程的授课教师自身也参与一线的科研工作，具有丰富的实践经验;而本课程的学生已是大学三年级，他们中有不少人从大一开始即陆续进入实验室，在不同的课题组学习，部分学生还参加“创新实验”项目或“挑战杯”科技竞赛。为配合本课程的创新型实验模块的学习，在课程中我们穿插了师生互动的交流环节，在实验的间隙，老师介绍自己的研究成果，以及相关研究领域的最新研究进展;引导学生就自己正在参与或关注的科研问题展开课堂学习和讨论。通过这种科研情境的建立，激发学生对科学研究的热情，从而使课程的教学不再拘泥于实验内容。

1.3.4 与重点实验室接轨，促进创新能力的培养

本课程创新性实验的完成，在选题、方案设计、实施平台都与重点实验室密不可分。长期以来，学院依托广西亚热带生物资源保护利用重点实验室、微生物及植物遗传工程实验室、广西分子生物学工程重点实验室的实验资源[7_8]，为本课程创新性实验的实施，以及在此基础上发展起来的本科毕业论文设计提供了实验资源和师资保障。实力雄厚的技术支撑，使学生发挥创新性思维，培养独立分析问题和解决问题的能力有了实施的平台，而不再仅限于纸上谈兵。

1.4 完善考核方式，客观评价学生综合素质

完善的考核方式是通过科学评价学生的综合素质来衡量教学效果的有效手段[9]，根据实验教学的内容和组织方式，本课程的总评成绩具体分为三部分：(1)实验报告，占30。主要考核实验报告撰写格式、实验结果及分析;(2)基本技能考核，占30。包括典型实验过程的操作以及常见问题分析解答;(3)课程论文成绩，占30。主要创新性实验的设计方案的可行性以及实际实施情况; (4)平时学习成绩，占10。考查学生的课堂表现和课堂出勤率。考核机制充分考虑了全面、客观、公正的原则，在传统考核的基础上，也体现学生自主学习、搜索文献、英文阅读、实验方案设计等方面的能力，有助于拓宽学生知识面，激发学习积极性。

2 教学效果评价

2.1 循序渐进，实现以学生为主体的教学模式

《生物技术综合实验》作为一门独立的课程，得到了学生应有的重视。在教学中，循序渐进地以学生为主体、教师起主导作用的多层次实验教学模式，逐步实现学生由“被动参与—主动参与—成为学习主体”过程的转变。通过课程学习，学生掌握了基本实验技能、锻炼了独立分析解决问题的能力并培养了创新能力。学生普遍反映，通过这样完整的一门实验课程学习，对今后学习和毕业论文也有促进作用。

2.2 培养学生科研素养，实现课程学习向科学研究的过渡

在合理的实验内容设置和实验进程编排下，学生系统掌握了生物技术知识，初步培养了科研素质和团队合作精神;越来越多的学生加入了教师的科研队伍、参加创新计划、挑战杯等各种科技竞赛等，实现从实验课堂到融入科学研究的跨越。

2.3 优化实验资源配置，提高实验资源利用空间

为教学工作服务的实验室整合改建为具有综合性功能的综合实验室，使其具有科学研究的功能。通过这个平台，实验课程在改革中既实现了各学科之间的交叉渗透，又优化了实验室资源配置，为我院教师和学生的科研工作提供了基本条件。同时，随着相对独立的教学实验中心的不断完善，有助于本课程在现有实验内容的基础上，有计划地增加随时代发展而更新的前沿性实验内容。

3 展望

本实验课程以独立设课的方式，通过验证性实验、综合性实验、创新性实验三个层次的有效衔接，建立了以老师为主导、学生为主体的教学模式;实现了理论知识与实验教学、实验教学与科学研究的有机结合。高校的教学改革必须与社会的需求相适应，生物技术专业的教学改革也要在不断积累经验的基础上，继续从以下3个方面深入探索：

3.1 丰富验证性实验内容

随着新技术新方法的出现，在改善现有实验方案的同时，适当增加真核生物乃至未培养微生物的基因操作;增加RNA提取、RT_PCR等实验技能学习。

3.2 提高综合实验的深度

后基因组时代不断发展起来的基因功能研究技术、蛋白质组学技术等，也是生物技术实验课程深入改革考虑的范畴。在现有原核表达系统上，增加蛋白质纯化与蛋白质免疫印迹(western blot)等较为复杂的实验;并且，根据学生参与科研项目的需要，增加对双向电泳、蛋白质相互作用、实时荧光定量PCR等实验的理论和技术指导。

3.3 优化创新实验平台

为适应新技术发展带来实验课程的变更，适时更新、添加实验设备，完善实验室的综合研究功能。确保学生在这个平台能顺利完成基本的课题研究任务，并更好地与学院其他实验平台有效衔接。提供学生开展独立科研、提高团结协作和创新能力的平台。

4 结束语

综上所述，通过横向拓宽课程的实验内容，丰富学生的实验技能;纵向提升实验内容的深度，紧跟学科发展的前沿;以及优化创新实验平台，深化科研素质的培养。在未来课程建设中紧跟学科发展的步伐，适应社会对高素质综合性人才的需求，才能真正体现以学生为本的教育理念。

[1]荣昶，赵向阳，蔡惠萍，等.实验教学与创新能力培养探析[J].实验室研究与探索，2004，23(1)：12_14.

[2]王国强，吴敏，陆庆，等.研究型大学实验教学创新平台的构建[J].实验室研究与探索，2007，26(8)：65_68.

[3]李有志，梁锦添，王邕，等.实验教学中心建设和改革中的体会[J].实验科学与技术，2010，8(3)：136 _137，189.

[4]王国强，吕琴，傅承新，等.研究型大学实验教学队伍建设的实践和思考[J].中国大学教学，2006(8)：43_45.

[5]孟庆繁，逯家辉，王贞佐，等.探索性实验是创新型人才培养的有效途径[J].实验研究与探索，2004，23 (1)：85_88.

[6]何勇强，白先放，冯家勋，等.重点实验室科研成果转化为课堂教学资源的教学实践[J].高校教育研究，2008(13)：57_58.

[7]白先放、冯家勋、陈保善，等.依托重点实验室培养创新型生物科学技术人才的探索[J].高校教育研究，2008(13)：118_119.

[8]冯家勋、杨洋、白先放，等.构建重点实验室开放平台，培养本科生实践能力和创新能力[J].高校教育研究，2008(13)：54_55.

[9]程金林，吴斌，靳晓枝，等.高校实验教学考核模式的改革与实践[J].实验室研究与探索，2005，24(4)：76_78.

Teaching Reform and Practice of the Independent Course Comprehensive Eχperiment of Biotechnology

LU Chunhua，LU Jian，JIANGWei，LU Jie，HE Yongqiang
(College of Life Science and Technology，Guangxi University，Nanning 530004，China)

This paper summarized the practice of the teaching reform of comprehensiνe eχperiment of biotechnology in Guangxi University，briefly introduced the exploring experiences of establishing experimental base，reorganizing course content，and optimizing teaching and assessmentmethods.Our experience revealed that this independent coursemodel have significanthy positive effect on both improving undergraduates’experimental skills and their innovation abilities.

comprehensive experiment of biotechnology;independent course;teaching reform;practice

G642.0

A

10.3969/j.issn.1672_4550.2014.01.024

2013_06_23

广西高等学校特色专业及课程一体化建设（生物技术）项目（GXTSZY140）；广西高等教育教学改革工程项目（2011JGA002；2013JGB105）。

卢春花（1971_），女，博士，副教授，研究方向：肿瘤相关蛋白质的功能研究。