中英两校生物技术专业实验教学差别分析——以湖北第二师范学院与伦敦都市大学为例

宁　华，潘春莉

(湖北第二师范学院 化学与生命科学学院，武汉 430205)



中英两校生物技术专业实验教学差别分析
——以湖北第二师范学院与伦敦都市大学为例

宁华，潘春莉

(湖北第二师范学院 化学与生命科学学院，武汉 430205)

摘要：生物技术是理论和实际联系非常紧密的学科，实验教学在生物技术教学中具有极其重要的地位，相对理论教学，实验教学具备直观性、探索性、综合性、客观性等特征，通过实验教学不仅仅向学生传授知识、训练技能，而且还大力开发了学生的智力、培养学生探索未知的知识。本文通过分析目前各高校生物技术专业实验课的现状，从湖北第二师范学院生命科学学院生物技术专业的实验课教学实际出发，对比伦敦都市大学生物技术专业实验教学设置，找出中英实验教学差异，提出优化措施，以期全面提高我校生物技术实验教学水平。

关键词：生物技术； 实验设置； 实验教学； 比较分析

21世纪以来生物技术进入了蓬勃发展的阶段，然而近几年我国的生物产业的发展较慢，规模较小，技术含量较低，大部分还处于起步阶段。在这种大环境下，各高等院校生物技术专业人才培养规模逐年递增，就导致相关就业岗位不充足。相比较而言，国外的生物技术专业起步早，发展时间长，规模更大，技术含量更高，已经处于了一个较高的发展水平，其生物技术教学无论从理论上还是实验上都较完备，教学体系更完善，教学内容更符合就业需要。那么如何才能摆脱我国生物技术发展滞缓、教育与就业脱轨的现状；如何探索出一条符合我国生物技术发展大环境、与国际接轨、能够培养出专业实践型技术人才的教学之路将成为我国发展生物技术的当务之急。这同样也是我校(湖北第二师范学院)生物技术专业改革的重中之重。所以，引进先进的教学手段、管理方式，不断丰富和完善我校生物技术教学体系才能为我校培养专业技术人才，大力发展我校生物技术专业奠定基础。本文将就湖北第二师范学院为研究对象与伦敦都市大学进行比较，以期找到中英两校就生物技术专业实验教学设置上的区别，对湖北第二师范学院生物技术实验教学改革提出改进方案。

1我国生物技术专业实验教学介绍

1.1发展历史

1997 年开始我国设立了生物技术专业，正式列入教育部专业目录是在1998 年， 并在此后短短数年发展迅猛，招生规模和办学规模迅速扩大。而生物技术专业也成为了21世纪的“热门专业”。自2000以来，我国各高校都建立了生命科学实验教学示范中心，不仅从教学系统，大力改革管理机制，取得了很多成果。开设的课程包括生物化学、分子生物学、细胞生物学实验等主干课程体系。各课程实验教学环节有规范的教学目标、方法和实践技能。有一个良好的实验室管理系统[1]。

1.2发展中存在的问题

实验教学中的主要课程贯穿在大学生物技术专业学生的学习中，因此，它对于培养学生的专业素质是关键。但是传统的实验教学有明显的缺点，它一直保持着理论学习为主，实验为辅的形式，实验教学没有得到足够的重视。不仅如此，实验教学的内容混杂、缺乏独立性和系统性,实验课程与课时不成比例，实验课多但课时偏少。在实验教学中依旧以教师为主,学生为辅,大大的限制了学生的主动性。实验配置不齐全、实验室管理体制不系统等。这样传统的实验教学水平就无法培养出符合社会需求的生物技术专业型人才，因此根据社会的需求建立完备的、新型的实验教学模式就是现阶段我国生物技术发展的首要任务[2]。

1.3特色化教学

1.3.1“一体两翼”的发展模式

“一体”是学校文化为主体，以满足国内的需求，国际人才培训为“两翼”，“两翼”式的生物技术专业发展模式，其主要内容如下：

(1)“理论为主，实验和实践为两翼”的教学运行方式

(2)“实验为主，实训和实习为两翼”的实践锻炼体系

(3)“验证性实验为主，综合性设计和创新性实验为两翼”的实验培养体系

(4)“学习为主，培养能力和提高素质为两翼”的人才培养模式[3]。

1.3.2开设生物技术综合大实验

生物技术综合实验设计不同于以往的单一实验，实验涉及到上游的实验操作具有很强的一致性，将直接影响到下游的操作，为学生，提供一定的挑战性，便于激起学生动脑、动手的积极性，此外，该实验选取绿色荧光蛋白为纯化目标，使纯化的全部进程用长波紫外灯能够直观的进行检测，消除其他酶或蛋白的纯化检测繁琐重复的工作需要，使在有限的时间就可以完成全部的蛋白质纯化技术的训练[4]。

1.3.3小班化实验教学

同济大学，作为中国第一个“国家生物技术人才培养基地”，自2008年初以来，生命科学学院，选择“模式生物技术开放实验室”为试点，以分子生物学综合大实验选修课为载体，在生物技术实验课中对不同年级学生分别开展小班化研究型实验教学改革研究。在此基础上，2010 年该校正式设置小班化研究性实验课程——现代生物学综合实验，为272 学时，8学分，3学期[5]。

2湖北第二师范学院生物技术实验设置情况

湖北第二师范学院化学与生命科学学院，现设二个系(化学系和生物系)，湖北省重点实验室“植物抗癌活性物质提纯及应用实验室”也设在我院。目前化学与生命科学学院已与光谷生物城10家有名企业签定联合教育协定，创建实习就业基地。包括对学生的教育，仪器共享，课题合作项目等。在三个本科专业中，其中生物科学专业是学校省级重点建设学科(教育学)的支撑学科。

2.1实验室简介

2.1.1生物专业实验室简介

学院具有化学、生物各专业实验室总计21个，实验室的建筑面积共3060多平方米。教学科研设备价值800多万元，生物类专业实验主要有分子生物学实验室、生物化学实验室、动物学实验室、细胞实验室、植物学实验室、微生物学实验室、人体解剖生理学实验室、生物教学法实验室、遗传学实验室及植物生理学实验室。实验室拥有显微镜、真空手套箱、凝胶成像系统、原子吸收光谱仪、超低温冰箱、酶标仪、BOD快速测定仪、智能光照培养箱、PCR仪、灭菌器、高速冷冻离心机等高档仪器。

2.1.2省重点实验室简介

“植物抗癌活性物质提纯与应用”湖北省重点实验室是湖北第二师范学院首个省重点实验室。主要致力于植物抗癌作用机理基础研究和植物抗癌活性成分绿色提纯技术及其提纯药物的应用研究。实验室联合光谷生物城和相关企业一起培养强效抗癌植物物种，为植物抗癌研究和发展注入新的活力，同时连续培养创新型人才、进行重大科学问题的探索，进一步推动湖北省生物领域中植物抗癌关键技术的突破。

2.2学院实验课程安排

学院设置实验课程及课时基本是实验课配合理论课，已达到巩固理论知识、学习实验技能的要求。以期培养理论知识扎实、实验技能熟练的高质量人才。实验教学分为三个部分：基础实验学习、专业实验技能学习、实践实验学习。

(1)基础实验：有机化学实验、植物生物学实验、无机及分子化学实验、微生物学实验与动物生物学实验，总计158学时，共4.5 学分。

(2)专业实验：生物化学实验，植物生理实验，解剖和生理学，分子生物学，遗传学实验，观赏园艺与园林植物保护，共计190学时，5.5学分。

(3)实践实验：专业野外实习，4周6学分、专业生产见习2周3学分、专业生产实习12周18学分，共18周，27学分。

2.3实验采取的方式及考核方式

2.3.1基础和专业实验学习

采取分组学习的形式，2-4人为一组，自主配置药品、准备实验所需器材、理解老师的设计原理和了解实验步骤、以小组合作的形式完成实验。

实验结束后完成实验报告，学习实验原理、严格记录实验过程、客观描述实验结论、仔细分析实验现象、思考实验中的注意事项及操作过程中的缺陷。

2.3.2专业野外实习

以集体活动的形式完成，由院领导组织、老师带队前往实践基地，统一学习统一食住。完成植物野外实习与动物野外实习，认识不同海拔的植物及其特点、分纲分目分科分属分种记忆，理论联系实际；认识各种鸟类、昆虫并制作蝴蝶、昆虫的标本。

最后通过实验考查、撰写实验报告的方式完成野外实习考核。

2.3.3专业生产实习

采取校园招聘的形式，学校引进大量优秀生物相关企业在校园内公开招聘，学生通过自荐形式进入企业完成为期12周的实习，记录实习内容，有实习老师点评实习表现，最后完成实习报告。

实验课的考试成绩大多以实验报告及平时的实验操作、结果为依据进行评分，或以卷面考试为主。其成绩评定包括: 实验报告占30%，平时的操作技能和实验结果占30%，实验考试占40%。

3英国生物技术专业实验教学介绍

3.1发展历史及现状

1981年,英国科学和工程研究委员会(The Science and Engineering Research Committee ,SERC)决定在硕士水平学习中开设生物技术这一课程,并强调加强在学士水平教学大纲中规定的生物学和化工课程的教学[6]。到1997年止, 英国的生物技术学位授予计划中还未有一个普遍适用的核心课程，但大致包含以下科目：细胞生物学、生物化学、微生物学、遗传学及相关实验[6]。随着生物技术的不断发展，生物技术教育的不断完善，到目前为止所开设的课程包括：分子生物技术实验室技巧、工业和微生物学、生物技术商务技巧、当代生物技术、合成生物学、生物技术和分子生物、生物工艺、生物信息学、生物信息学程序和系统管理、药物多样性、酶学和生物生产、基因表达和微生物的监管、生物细胞的信息处理。这些课程都是一些公共课程，根据专业方向的选择，所选课程将不同[7]。

3.2实验教学的具体情况

英国贸易工业部化学和生物技术处出版的《生物技术行为的Anon案例研究》中曾这样说过——“生物技术即商业”、“ 生物技术教育即商业”[6]。正如其描述的一样，英国的生物技术实验常常采取学术团体和工业企业的联合形式。这是由于早期设立的生物技术主要是为工业领域储备人才的，因此大学研究所和生物工业企业之间变得密不可分。而这些生物技术公司通常都是由一两个大学教授和风投家创立的。 生物工业企业为大学的学生提供更高科技的实验设备、更完善的实验环境、更优先的实验数据、更具体的实践经验。与之相对的，学校为生物工业企业提供相关研究教授或研究员，提供更前沿的研究技术，同时可以让学生更早进入相关企业进行相关实验学习，理论联系实际。不仅可以把实验成果投入市场，资源有效利用，而且缩短了人才培养周期，直接培养技术型人才，是一个学校与企业互利互惠且福利于学生、福利于社会的新型实验教学模式[8]。

3.3英国的特色教学

英国《科学》教材中提出了非仪器支持生物学实验。非仪器支持实验是指放弃原有的复杂实验仪器，取而代之的是在日常生活中易取材的工具材料，以这些材料来进行实验。非仪器支持实验因其取材的特点致使实验过程简便易行，实验成本低，适用的范围广。虽然非仪器支持实验的操作简单，但绝不会影响实验本身的科学性，相反，由于对仪器设备无固定要求，使实验更加贴近生活，富有乐趣，易激发学生的学习兴趣[9]。

4伦敦都市大学生物技术专业实验教学

伦敦都市大学(London Metropolitan University)，1848年建立，是英国伦敦地区的一所综合性大学，拥有160多年的历史，伦敦都市大学在许多学科领域都有非常高的声誉。并且伦敦都市大学生命科学学院的健康与人类科学系还与中国上海中医药大学合开了草药学本科课程。对于生物技术专业实验教学，伦敦都市大学也有其特色之处。

4.1课程设置特色

伦敦都市大学设置的生物技术专业实验多种多样、囊括整个生物技术基础实验，而且开展的实验方式多样，考核方式有多种。每个实验课程都有其特色之处：

(1)化学与生物化学实验，比如学生可以通过实用与小型试验、迷你试验辅助理解，增加趣味。

(2)细胞与分子生物学实验，比如学生不但可以完成教材规定实验还可以以实验室为基础独立开展小型实验。

(3)解剖学和生理学实验，比如学生可以通过综合实验衡量和评价自己的呼吸系统和心血管系统的功能。

(4)寄生虫学实验，比如其考核方式不仅仅局限于实验室还包括网上在线的全面评估。

(5)生物信息学和生物技术，使用在线公共数据库和软件提取、分析和解读核酸和蛋白质序列，RNA 和蛋白质序列的结构模型，应用先进的生物技术，包括混合动力技术，用于分析、检测和分子生物及其他相关系统的量化实验。

(6)开设的实验课还包括医学遗传学实验、病毒学实验、微生物生物技术实验、代谢和微生物学实验等。除此外，还开设有生物科技，运用现代仪器处理分析结果，协助学生培养实用技能。

4.2科学实验室

学校还针对生物技术专业实验教育开设了新的模块——科学实验室。这一全新的模块将向学生介绍当代(GLP)安全实践在实验室环境中的(实用生物技术、简单的化学技术、准确的实验室记录)纪律[8]。专业问题,学习技能和数据分析模块将被整合。通过构建科学实验室以达到5个目的：

(1)在同学们初次进入实验室时，就可以全面了解并逐渐熟悉实验室环境。

(2)为学生提供高质量和高水准的技能，以应对专业就业要求。

(3)培养学生利用最前沿技术(例如实验室信息学系统、 虚拟实验中使用的软件)的能力。

(4)开发基本实验室实践，使学生主管书面记录和科学报告(重点放在：当代科学记录保存、数据的记录、解释、从结果得出的结论等)。

(5)提升学生的学习能力和对数据的分析能力。有助于让学生分析生成的数据并主动理论联系实践。

在成功完成本模块后学生将能够正确地评估自己的长处、弱点，并为自己的个人成长和发展奠定基础；获得了课题研究和课外活动的机会，了解了未来可能的职业道路；通过学习中心和在线来源取得有关处理化学品和生物活性物质的基本资料，包括物理性能、 毒性、 安全操作等；可以准确的收集数据并严谨的记录科学数据，培养良好的科学态度；熟识实验环境和安全实验规范。

5比较中英两校生物技术实验教学差异

通过对我国及英国生物技术专业实验教学现状的了解，具体分析湖北第二师范学院和伦敦都市大学生物技术专业实验教学的情况，我们可以明显发现就生物技术实验而言中英两校无论在实验形式、教学内容、实验室管理、对学生的培养方面都有很大的不同。

5.1实验形式

受国内大环境影响，湖北第二师范学院生物技术实验课程的展开一般都倾向于在学校实验室进行，进行的大多是验证性实验。这就会有很多客观限制因素，导致我们学生更多的是随着老师的讲解完成一些简单的实验，缺少了自主思考、自主设计实验的过程。而英国学生则是直接参与生物技术企业开发生产成品，可以接触到前沿设备与技术。这样就很好地将人才培养与成品开发上市有机的结合在一起，无形中解决了教育与就业接轨的问题。当然我们国家在这方面也有所尝试，比如湖北师范学院生命科学系就尝试由学生生产啤酒，然后投入市场销售。虽然只是小范围试点，低投入生产，但也是对于传统教学的一大突破。

5.2教学内容

在生物技术实验教学中，湖北第二师范学院延用了传统教学方式，老师讲学生听、老师设计学生完成，而且教学手段较单一。但回顾伦敦都市大学的教学方式，我们会发现他们往往会根据不同的实验的特点采取不同的辅助手段帮助教学，比如化学与生物化学实验，他们通过小型试验、迷你试验辅助理解。他们利用最前沿技术，例如实验室信息学系统、在线公共数据库、虚拟实验中使用的软件等来辅助实验学习。虽然我们也有学习生物信息学，但仅限于课堂学习，并没有与实际实验相结合。

5.3实验室管理

在比较中发现伦敦都市大学有一套完整的实验室管理制度，他们开发的科学实验室不但向学生们介绍了实验室的基本环境及安全守册，更重要的是他们还致力于开发基本实验室实践，使学生主管书面记录和科学报告，由学生来管理实验室，记录实验材料的使用情况、分担实验药品的配置、记录并保存实验数据、分析数据及实验结果。而我们国家的实验室明显混乱无序，往往处于无专人负责，随意取用的状态。

5.4对学生能力的培养

湖北第二师范学院对学生的培养往往更注重知识培养，在实验教学中更看重学生的专业知识的掌握以及专业技能的学习，其实这对于一个学生的全面发展和对以后工作的适应都是不利的。在这方面，伦敦都市大学在生物技术实验教学中更注重对学生各种能力的培养。

(1)通过开设科学实验室，培养学生高水平高质量的技能；了解实验室环境，了解未来可能的职业道路；培养学生安全实验的意识。

(2)通过自主管理实验室，培养学生的管理能力及责任心；提升学生的学习能力和对数据的分析能力；培养学生严谨的科学态度和实事求是的科学精神。

(3)通在线学习及实验运用，培养学生利用前沿技术的能力和搜集实验相关材料数据的能力。

(4)通过校企联合或开展完整的成品生产实验，由学生自主完成由原料采办、商品制作到成品销售的全过程。培养学生的创业精神和综合能力。

6对湖北第二师范学院生物技术实验教学的优化措施

6.1增加项目性、综合性实验

尽量设计一些综合性实验，由学生动手、教师辅助讲解，借此培养学生的思考及动手的能力。锻炼学生思维的准确性，培养学生做实验的科学严谨性。在实验讲解的过程中，老师尽可能的理论联系实验、增加与同学的互动、启发学生自主思考。

增加项目性实验，使学生的实验学习更多的运用于我们的生活实践。比如我们可以启动一些小型的饮料制作项目，如米酒。在这样的项目实验中，由学生亲自参与设备的选择、原材料的采买、制作的流程、成品的销售及投资与利润的计算。借此帮助学生了解市场走向及生产销售流程，培养学生的综合能力和创业意识。

6.2增强信息搜集及数据处理的能力

将我们所学习的生物信息学等与实验操作相结合，引导学生学习运用软件搜集、分析和解读核酸和蛋白质序列，RNA 和蛋白质序列等。使用在线公共数据库引导学生学习怎样高效、准确的搜集信息。激励学生参加师长的实验项目，接触大量数据的收集和处理工作，培养学生的信息搜集及数据处理的能力。

6.3完善实验室管理体制

进一步制定健全的实验室管理制度，健全实验设施的使用规范及使用安全等各项制度。可以学习英国的学生自主管理形式，安排学生以责任制的形式负责小型实验室，或帮助老师共同负责实验室。

引导学生学习实验设备的相关知识、了解设备的购买来源、负责设备的维护与保养；记录药品及器具的使用情况，减少药品的滥用及实验器皿的随意损坏；了解实验材料的来源，如菌种的来源、外源基因的购买来源；负责实验数据的记录及保存；协助实验室的清洁与消毒等。

这样使学生不仅可以学习教学大纲所要求的相关实验，培养专业实验技能。同时了解生物相关的设备、药品、材料来源及实验室工作的完整流程。培养学生的管理能力，增强学生的责任心，为学生的个人成长和发展奠定基础。

本文通过对中英两校生物技术专业实验教学进行比较。分别从综合实验、信息搜集和数据处理、实验室管理三方面提出了优化措施。增加项目性实验，培养学生的创业精神和综合实验能力。增强学生信息搜集和数据处理的能力。规范实验室管理制度，培养学生的管理能力。为学生职业生涯的发展奠定基础，为我校生物技术专业教育改革提供保障，为我国生物技术发展提供教育支持。

参考文献:

[1] 杨国柱，段涛，黄树林. 面向21世纪生物技术专业教学改革的初探[J].太原大学教育学院学报，2007，25(增刊)：143-144.

[2]赵佑柏，戴清香，贺爱兰. 生物技术专业实验教学体系研究[J].中国市场，2011，(45).

[3]伊艳杰，杨艳会，景红娟. 高等学校生物技术专业“一体两翼”发展模式构建与探索[J]. 大学教育,2014，(8): 47-48.

[4]陈鹏，武永军，张大鹏，刘林丽. 生物技术综合大实验开设的实践与探索[J]. 安徽农业科学，2011，39(36)：22874-22876 .

[5]钱洁，费俭. 生物技术专业小班化实验教学[J]. 实验室研究与探索， 2013，(3).

[6]王智，周选围，张萌.国外生物技术教育简况[J].生物学通报,2004.

[7] Jenkins RO..In search of a core curriculum for biotechnology.Biochemical Education，1997，25(4)：230.

[8] Jenkins RO..Industry add a “zip factor”to biotechnology education initiatives. Biochemical Education.1998，(26)：299-300.

[9]应超，王颖，唐文俊，张文华.英国《科学》教材中的非仪器支持生物学实验例析[J]. 生物学通报,2011,(12).

Comparative Analysis of Biotechnology Experimental Teaching in China and Britain— Taking Hubei University of Education and London Metropolitan University as the Example

NING Hua, PAN Chun-li

(School of Chemistry and Life Sciences, Hubei University of Education, Wuhan 430205, China)

Abstract:Biotechnology is a subeject where theories and practice are closely related. Experimental teaching plays a very important role in biotechnology teaching. Compared with theoretical teaching, experimental teaching is more intuitive, exploratory, comprehensive, and objective. It not only teaches students knowledge or trains their skills, but also effectively develops the students’ intelligence and nurtures their awareness of exploring the unknown. This paper analyzes current status of biotechnology experimental courses in various universities, bases on the teaching practice of biotechnology experimental courses in School of Chemistry and Life Science of Hubei University of Education, contrasts it with the teaching settings in biotechnology experimental courses of London Metropolitan University. Here, differences of experimental teaching between two countries are found out and optimal measures are put forward so as to comprehensively improve the level of experimental teaching of biotechnology in our university.

Key words:biological technology; experimental setup; experimental teaching; comparative analysis

收稿日期：2015-12-30

作者简介：宁华，女，湖南攸县人，教授，研究方向为植物学和遗传学。

中图分类号：G642.0

文献标识码：A

文章编号：1674-344X(2016)02-0089-06