高等院校生物技术本科实验教学改革的研究与实践

马靓+曾晓希+薛琼+邓靖+张晶晶+李文

摘要：实验教学是培养生物技术专业学生综合能力和创新思维能力的重要过程。本文探讨了本专业实验教学中存在的问题，并从建立实验教学新模式、改进实验教学方法、树立学生的科研意识和加强师资队伍建设等方面论述了实验教学改革的措施和成果。

关键词：生物技术；实验教学；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）25-0175-02

生物技术是由多学科高度交叉融合形成的综合性学科，该专业的本科生除了具备扎实的专业理论知识，更应具备较强的实践操作和动手能力[1]。高校的实验教学作为本科教育体系的重要环节，对于学生综合素质的提高和创新能力的培养具有不可替代的作用。湖南工业大学生物技术专业始建于2009年，经过几年的探索与实践，已建立起较为完备的实验教学平台，为应用型、创新性人才的培养创造了良好条件。

一、生物技术本科实验教学的现状及改革的必要性

为了培养“理论基础好、动手能力强、创新能力佳”的新型本科人才，本专业一直在努力探索实验教学的新模式、新方法，但由于成立的时间不长，教学、管理经验欠缺，仍存在一些不足[2]：（1）实验项目编排不合理。实验教学大纲中的基础性实验较多，而方向性综合实验则很少。基础性实验项目对于学生实验技能的掌握是必不可少的，但其本质都是验证性实验，缺乏趣味性和挑战性，不能激发学生动手实验的积极主动性，更不能满足培养生物技术创新型人才的需要。而方向性综合实验所需时间长，实验环节紧密相扣，能极大提高学生独立分析和解决问题的能力。由于受到实验总学時数的限制，此类实验很难排进实验教学，被列为选做甚至不做。（2）实验教学设备及耗材经费不足。本科教学专用的设备更新较慢或台套数不足，导致每组实验学生人数偏多，严重阻碍了学生实验操作水平的提高。同时，由于受到实验耗材经费的限制，学生感兴趣的前沿性、研究性实验往往无法开展，严重制约了学生科研水平的发展。

二、生物技术本科实验教学改革的具体措施

1.依托优良的科研平台资源，建立实验教学新模式。“绿色化学与生物纳米技术应用”湖南省重点实验室（以下简称“省重点实验室”）成立于2005年，一直致力于生物相关专业硕、博士研究生的培养，也是本专业教师从事科研工作的平台。我们将省重点实验室的优良资源与本科实验教学相结合，开设大量方向性综合实验和创新性实验项目，不仅巩固了学生的理论知识和实验操作技能，还极大地提高了学生对实验课的兴趣和积极性，增强了学生独立思考和自主创新的能力[3]。以往的《基因工程》和《分子生物学》实验课存在相似或雷同的实验项目，经过新版培养方案的协调和整合后，在原有课程的基础上单独开设了为时三周的《分子生物学与基因工程综合实训》，由学生自行查阅资料设计并独立完成一套方向性综合实验方案，包含样品DNA的提取与检测、目的基因的克隆、感受态细胞的培养与制备、目的产物的连接与转化、目的产物的筛选、阳性克隆子的鉴定与扩增、基因图谱的分析、目前基因的表达与分析等，使得实验资源得到更好地整合、优化[4]。另外，实验课教师从应用性人才培养目标入手，结合省重点实验室的前沿研究方向，按实验目的、实验原理、实验材料、实验步骤、结果和注意事项、思考题六大部分编写了独具特色的实验指导教材，丰富了实验内容的趣味性和目的性。如《发酵工程》的实验课教师结合自身的科研背景，将红曲霉菌种的分离和筛选、菌种扩大培养、红曲霉代谢产物的分离与纯化、色价测定、相关酶活力测定等实验内容编入实验教材，使学生系统地掌握微生物固态发酵的流程、微生物发酵产物的提纯工艺及活性测定方法。

2.改进实验教学方法，建立以学生为中心的实验教学模式。我们改变了过去完全以“教师主导、学生模仿”的教学方式，只在课前对实验方案进行统一性讲解，把学生凌乱的知识系统化。课堂上，教师根据学生的实验进展提供针对性的辅导，启发学生在实验现象中见微知著，主动分析和解决问题。遇到实验现象与预期不符时，教师会引导学生分组讨论，鼓励学生将各种想法通过新一轮实验来印证。在《生物医学材料方向综合实验》等综合性设计实验中，教师与学生共同探讨制订实验方案，由学生独立完成实验材料准备、试剂配置、实验步骤操作、实验观察、实验结果的检测与分析、实验报告的撰写等系列工作。此外，实验教学中还将多媒体辅助教学的方式与常规教学有机结合，学生通过在课前观看视频或PPT课件中教师的实验操作演示，更直观地了解实验内容，既提高了课堂效率，又增强了实验教学的示范性和趣味性。一些由于条件限制而不能开设的实验也通过多媒体影像引入了课堂，使学生更生动地接触到本专业科研领域的新技术和新方法，极大地开拓了学生的视野，丰富了科学思维[5]。

3.树立本科生的科研意识，尽早接纳他们参与科研课题研究。由实验教师推荐理论基础好、动手能力强的本科生进入省重点实验室参与科研课题的研究。先由大四学生根据兴趣进入相应课题组进行毕业设计选题研究，通过大四学生的“传、帮、带”作用使大三学生也参与到大四学生的课题研究中去。同时，大三学生选择自己感兴趣的综合性实验项目，在教师的指导下独立实施研究计划，并进行每周一次的工作汇报，制订出下一步工作方案。在此过程中，鼓励大二学生加入进来，提前熟悉综合性实验项目的完成过程，为后期毕业设计课题的研究奠定了良好的科研基础。在本科实验教学平台尚不完善、实验室设备更新较慢的基础上，尽早接纳本科生参与科研课题研究，树立他们的科研意识，消除他们对科研工作的敬畏感和神秘感，为今后从事科学研究奠定了良好的基础。另外，本科生进入实验室正确操作或管理仪器，能大大提高仪器的利用率，避免因长期不开机而导致仪器损坏、报废的现象。

4.努力提高科教水平，打造高水平的师资队伍。随着生物技术日新月异地发展和各学科领域之间的交融、渗透，建立一支综合素质高、科研实力雄厚的高水平教师队伍是实现本专业科教合一的重要保证[6]。为此，本专业积极加强师资队伍的建设，提倡和鼓励教师在职攻读博士学位或从事博士后研究，同时还为教师创造条件进入美国加州大学、美国阿克隆大学等国际名校做访问学者。为了提高本专业教师的科研水平，由高职称、高学历的学科带头人按不同的研究方向分别组建科研团队，将大型科研项目中的子课题分配给团队中的每位教师，尤其是新进博士和科研经验不足的年轻教师，为科研能力较弱的教师提供良好的锻炼机会，形成了本专业活跃的科研氛围。目前本专业中95%以上的教师具有博士学位，近5年来承担国家级、省部级科研项目50余项，发表3大检索论文100多篇。

参考文献：

[1]谭树华，袁志栋，刘文海.生物技术专业实践教学体系改革与实践探讨[J].当代教育理论与实践，2013，5（4）：98-100.

[2]关淑艳，姚丹，王秀然，等.生物技术专业实践教学模式探索[J].教育教学坛，2014，（52）：135-136.

[3]龙石银，田英，李斌元，等.生物技术专业实践教学改革的探索[J].教育教坛，2012，（2）：116-117.

[4]韩寒冰，韦明肯，刘杰凤，等.生物技术应用型人才培养实践教学体系的构建与实践[J].广州化工，2016，44（13）：168-169.

[5]马纯艳，卜宁，李玥莹.生物技术专业实验教学的改革实践[J].沈阳师范大学学报（自然科学版），2014，32（1）：120-124.

[6]郭玉娟，陳学年，付莉，等.生物技术专业科教结合实践教学模式研究[J].肇庆学院学报，2013，34（5）：56-60.

Research and Practice on Experimental Teaching Reform of Biotechnology Specialty in Universities

MA Liang1，ZENG Xiao-xi1，XUE Qiong2，DENG Jing2，ZHANG Jing-jing2，LI Wen1

（1. College of Life Sciences and Chemistry，Hunan University of Technology，Zhuzhou，Hunan 412007，China；2. School of Packaging and Materials Engineering，Hunan University of Technology，Zhuzhou，Hunan 412007，China）

Abstract：Experimental teaching is an important process to cultivate comprehensive ability and creativity of biotechnology students. This paper discussed the problems in the experimental teaching of biotechnology，and also elaborated measures and achievements of experimental teaching reform in biotechnology from the aspects of updating of experimental teaching mode，improvement of teaching method，establishment of scientific research consciousness of students and construction of teaching staff.

Key words：biotechnology；experimental teaching；teaching reform