生物技术专业生命科学自主实验课程的教学研究与实践

吴大畅 姜涛 张翠丽 邹向阳 孙明忠 臧师 竹辛毅

大连医科大学生物技术系，辽宁大连116044

生物技术专业生命科学自主实验课程的教学研究与实践

吴大畅 姜涛 张翠丽 邹向阳 孙明忠 臧师 竹辛毅▲

大连医科大学生物技术系，辽宁大连116044

为给医药生物技术领域培养、输送具有实践能力和创新精神的应用型人才，进而与研究型大学的发展目标接轨，笔者根据医学院校生物技术专业的培养目标和教学计划要求，从实验课程设置和实验教学内容等方面进行了探索，提出了医学院校生物技术专业生命科学自主实验课程教学改革的基本方案。通过自主实验课程体系的构建，激发学生的主动学习热情，拓展专业知识领域，加强实践与创新能力，使学生在基本技能、综合能力、创新精神等方面得到充分训练，为学生在生物技术及相关学科领域的研究及就业奠定基础。本文介绍了其实施过程及取得的效果。

生物技术；生命科学；自主实验；研究与实践

21世纪是生命科学的世纪，以信息科学和生命科学为特征的知识经济的飞速发展对高等学校人才的培养提出了更高的要求，作为以培养生命科学创新型人才为教育目标的大连医科大学（以下简称“我校”）生物技术系[1]，如何才能培养出具有创新思维的人才，应该创造何种软、硬件环境和学术氛围是值得深入思考的重要问题。其中实验教学体系的构建是至关重要的一个方面，是创新型人才培养的基础。

实验教学是培养学生综合素质和创新能力的重要环节，是理论与实践相结合的必然渠道，高校的实验教学工作相对于理论教学更具有直观性、实践性、综合性和创新性的特性[2-3]。对培养学生实际操作能力、综合应用能力、科学研究能力、独立分析问题的能力方面起着至关重要的作用。实验也是学生认识生物世界的基础、知识创新的源头，任何新的科学创意都来源于科学实验。传统的对实验教学的认识[4]，它只是教学的一个环节，是理论课的验证和理论学习的补充。新的自主实验体系建立在两个全新的认识上，一是实验教学与理论教学既是两个独立的环节，又是相互密切联系的整体。把创新人才的培养放在实践第一的基础上。二是教学实验的安排，要以学生为主体，以有利于启发学生的创新思维和意识，培养创新进取的科学精神为宗旨安排教学实验的形式与内容[5]。因此，要对现有的实验内容进行整体的优化和集成整合，以保证学生创新精神培养的软环境。

1 实施简况

结合我校特点，生物技术专业本科生的培养目标是：培养学生掌握现代生物科学和生物技术基本理论和基本技能，具有生物技术专业素质，毕业后成为能够满足科研院所和技术研发等领域要求的高等技术应用型人才。医学院校得天独厚的教育环境加之充分的生物技术技能训练为学生面对未来的挑战打下了坚实的基础。大学生自主实验贯穿大学全过程。在专业建设中借鉴了国内外优秀大学的先进经验，尤其是北京大学生物科学与技术系在实验教学体系建设与创新人才培养中的做法。在实验教学体系建设中提出了新思路、进行了一些尝试。为适应该培养方向的要求，于建系伊始就提出开设自主实验课程，并从2006年起在我校生物技术系各专业、年级中实行，着力培养学生实践创新能力，加强专业知识的应用和拓展。

自主实验是一门独立的课程，不同于某一门理论课程所配套的实验课，这种创新形式的实验课程是传统实验教学的有效补充[6]，也成为生物技术系的特色课程之一。通过专项实验训练使学生系统掌握生命科学领域的基本实验方法，共分为六大方面内容：实验室常规项目训练，动物实验训练，分子生物学方法训练，组织学方法训练，细胞学方法训练和微生物发酵技术训练。旨在全面提高学生实验技能基础上，培养学生具有较高的设计综合性实验能力和科技创新能力。着重培养学生发现科研线索，探究科研问题，寻找实验方法解决问题的能力，使学生在走向毕业实习前，掌握扎实的实验技能。

2 教学研究内容

确立以“学生为主体、教师引导、分层次、开放与创新”的自主实验课程体系，形成与理论教学有机结合的“基本技能训练、独立实验以及研究创新型实验”的立体化课程体系，为培养学生实践创新能力提供有效途径和保障。

2.1 构建以培养学生实践与创新能力的自主实验课程体系

首先对生物技术专业本科生的教学计划进行修改，对现有的实验课进行优化。删减重复、验证性与陈旧性内容，增加设计型、综合型实验；增加“project”类自主实验课的比重，多层次、以问题为主线、建立以“学生为主体、教师引导、分层次、开放与创新”的自主实验课程，与理论教学有机结合的“基本技能训练、独立实验以及研究创新型实验”的立体化实验课程体系[7]。

2.2 建立基础技能训练与创新型研究相结合的自主实验课程内容

构建从基础到综合、从开放到创新的阶段性实验课程。实验内容分为三个阶段：阶段一，基本技能训练。主要目的是提高学生实验技能和科学素养。实验主要内容为：实验基本操作、常用仪器的使用，常用试剂的配制及科研见习。基本实验技能是生命科学其他技能的基础。因此，该阶段实验项目的设计体现了这一特点，主要开设了“玻璃器皿的洗涤、消毒及灭菌、加样器的使用、常用试剂母液的配制”、“微生物培养基配制、分装与灭菌”等实验内容，增强了学生的基本实验技能的培训。这些实验项目实施过程中同时涉及到实验室生物安全的教育，尤其是日后常用并容易引发安全隐患的设备，如高压灭菌锅、超净工作台和烘箱等的安全使用。教师通过讲解、示范及一对一现场指导给学生严格规范的基础实验操作训练，既保证了学生能规范熟练的掌握各项基本技能，又保证了仪器设备的良好运行。阶段二，独立实验。主要目的是激发学生主动学习和科学研究能力，同时也是对专业课理论学习的拓展。在这一阶段各个基本操作不再是孤立的单元，而是将这些基本操作有机结合用以解决拟定的具体问题。此阶段周期较长，是第一阶段的提高，学生需要在指导教师的帮助下，设计自主实验内容、方案，在实验内容和技能训练方面进行自由选择。这样有利于增强学生对专业知识的深入理解和实际运用能力，同时也使学生初步了解科研的特点，为考研及毕业论文做准备。阶段三，创新型实验。强调发挥学生的主观能动性，培养学生创新精神，提高科学研究综合能力。学生根据研究兴趣以及实验室条件，自己提出实验课题、设计方案，经指导教师审核后独立进行。比较好的项目可以参加校、省级本科生科研创新项目遴选、立项。若取得一定成果还可进一步申报辽宁省“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛。

2.3 优化其他相关专业实验课内容

以自主实验课程体系为平台，优化其他相关专业实验课内容，从而加强学生对各学科知识整合和应用的能力。通过科学问题的提出和研究性的学习过程，加强学生对理论知识、专业技能的整合能力和实践能力，达到完整、系统的专业知识学习目的，提高学生对专业知识综合应用能力[8]。专业实验课更强调突出“专而精”的特点。主要让学生掌握本专业必备的基本实验技能，而拓展性的实验将在自主实验课程中完成，从而保证学生有充足的自主学习和实践时间。此外，原来与理论课匹配的实验课经常出现内容重叠、陈旧，阻碍实验教学水平和教学质量的提升。在自主实验课程体系建立后，其他实验课内容将得到有效优化与整合，节约教学成本，提高教学效率。

2.4 建立新的教学效果评价方法

教学评价是实现教学目标的一个重要手段，是教学工作的重要环节。从生物技术创新型人才培养目标出发，自主实验课程突出强调实验教学的“实践性”及“探索性”，学习效果以技术应用能力、研究结果，论文等多种方式评价，并和最终的毕业论文成绩挂钩。

3 教学研究与实践取得的经验

通过几轮自主实验课程的教学实践积累，总结主要经验如下：

3.1 课程开设取得的效果

自主实验课程的开设取得了良好的效果。实践证明，学生对这种自主实验的形式非常感兴趣，而且投入了极大的热情，大大激发了学生的科研兴趣，也给他们提供了自己动手、展示创新性和才能的平台。例如在微生物学方面，学生在老师的指导下尝试开展了“酸奶中乳酸杆菌的分离、鉴定及计数”、“市售鲜牛奶中抗生素残留的检测及方法比较”、“健康及疾病状态下肠道菌群的变化”等实验。这些内容都是游离于正常实验教学计划之外的，通过查阅文献，学生们在辅导老师的指导下，设计实验方案、利用自主实验课及课余等时间完成科研计划，每周1～2次。这样既赋予了学生课外活动专业特色，也增加了课程实践的趣味性，避免了课程实践在教学计划和教材内容方面的局限性，提高了他们学习微生物学理论课的主动性和创造性。这对于让学生系统全面地掌握各学科知识并加以合理运用到实际生活学习中具有重要作用，同时提高了学生独立分析问题和解决问题的能力。目前，多数大学生均来自独生子女家庭，以自我为中心，组织协调及团队合作意识薄弱等问题比较突出[9]。培养学生和谐的团队精神就是要培养学生的沟通能力和协作能力，这是科研群体交流和科研团队合作必不可少的支撑条件[10]。自主实验的完成是不可能由一个人自始至终全程独立进行的，需要课题组成员间的密切配合、通力合作。例如，有的同学负责立项申请书的书写，有的同学负责数据统计分析，有的负责样本采集及处理，有的负责动物实验等等。因此，通过自主实验的实施过程增强了本科生团结协作、严谨细致的科研精神，努力求索的积极态度，丰富了课外生活，有助于综合素质的提高。

几年来生物技术系共获得校“大学生科技创新”活动资助100余项、校大学生科技奖励40余项、“挑战杯”辽宁省大学生课外学术科技作品竞赛特等奖、一等奖等多项奖项。以学生为第一作者发表SCI论文1篇及中文核心期刊30余篇，同时学生在就业以及考研中的优势也非常突出，近年考研率及质量大幅提升，培养的学生得到了研究生导师及就业单位的欢迎和普遍认可。

青年教师是高校教师队伍的重要组成部分，是推动高等教育事业发展、提升高等教育教学质量、办好人民满意的教育的中坚力量[11-12]。学高为师，身正为范，教师的思想政治素质和职业道德水平，是培养社会主义合格建设者和可靠接班人的先决条件，直接关系到学生的健康成长。积极开展青年教师道德实践活动使青年教师在实践锻炼和服务学生中提升道德价值感和社会责任感具有重大的现实意义。鼓励青年教师指导学生自主实验（科技创新实践活动），即使得专业师资的科研能力得到提升，督促他们不断学习，也使其在指导学生的过程中从各方面提高自己的素质能力，更新教育观念，使自己具有容纳异己的胸怀和与学生真诚合作的态度。

进入21世纪以来，科技的进步日新月异，进入到全球信息化、网络化的时代。只有培养出具有时代特征的高素质人才，才能在种种挑战和竞争中求得生存和发展。高校大学生与网络和高科技的接触越来越多，因此，对于知识的传授具有更高的要求，希望教学过程是教师和学生一起构建、创新知识的活动，期待知识的形成是师生视界融合的结果，而不是教师单方面传授的产物[13]。自主实验课程体系的构建恰恰满足了学生这方面的需求，彻底摆脱了传统实验教学模式的束缚，通过开展探索性实验，丰富和更新实验教学内容，拓展了学生视野，培养了学生的探索能力和创新能力，使学生了解生物技术专业的现状和发展趋势[14]，使学生毕业后能够很快进入工作角色。

本研究还发现，自主实验课程的设置，有利于新型师生关系的建立。师生关系是伴随着教学活动的开展而自然形成的，通过自主实验这种新型实验课程的开展，提高教学活动的吸引力，师生对教学活动的兴趣就会提高，对自己和对方的信心就会增强，师生情感即向积极方向转化[15]。

3.2 存在的问题及努力的方向

在取得以上优秀教育成果的同时也总结了问题及今后的努力方向。首先，仍要切实提高学科之间的衔接和过渡，提高学生的学习效率；其次，增加前沿性实验内容，引入新发展的实验技术，将系里比较成熟的科学研究成果进行整合，转化为实验教学，设计出贴近科研前沿的学生实验项目，使学生置身于创新的环境中。最后，进一步优化课程体系，确立以“学生为主体、教师引导、分层次、开放与创新”的自主实验课程体系，形成与理论教学有机结合的“基本技能训练、独立实验以及研究创新型实验”的立体化课程体系，为培养学生实践创新能力提供有效途径和保障。

4 小结

生命科学自主实验教学体系的建立有效加强了对学生实验技能的培养、科研能力的训练和创新精神的提高，更有利于推动教学改革工作的整体开展，最终实现我校教学-研究型大学的发展目标。

[1]茅卫锋，殷玉玲，陈杨，等.生命科学专业本科生Seminar教学模式的探讨[J].教育教学论坛，2013，43：94-95.

[2]王洪振，郝锡联，周晓馥.生命科学“四层次”创新实践教学体系的构建与探索[J].吉林省教育学院学报：上旬，2013，29（7）：41-42.

[3]侯洁，张翠丽，吴大畅，等.提高生物制药专业本科生创新能力的教学改革方法初探[J].中国医药导报，2013，10（27）：143-145.

[4]黄永莲，孙世军.生命科学实验教学体系的改革与创新[J].湛江师范学院学报，2004，3：320-321，520-521.

[5]朱道立.强化精品课程建设注重创新人才培养[J].黑龙江教育，2009，4：320-321，53-55.

[6]严云志，储玲.创新性实验对培养大学生科研创新能力

Research and practice on the teaching of life science independent experiment course in biotechnology specialty

WU DachangJIANG TaoZHANG CuiliZOU XiangyangSUN MingzhongZANG ShizhuXIN Yi▲Department of Biotechnology,Dalian Medical University,Liaoning Province,Dalian116044,China

In order to cultivate and delivery application-oriented talents with practical ability and innovative spirit for pharmaceutical biotechnology field,and line with the development goal of research university,according to the biotechnology professional training objectives and teaching plan requirements in medical university,the authors explore from experimental curriculum setting and experimental teaching contents,etc.,then put forward the basic scheme of life science independent experiment teaching reform for biotechnology major in medical university.Through the construction of independent experimental curriculum system,stimulate students'active learning enthusiasm,expand professional knowledge,strengthen the practice and innovation ability,so to make students get sufficient training in basic skills, comprehensive ability and innovative spirit,etc.Finally,lay the foundation for students'study and employment in biotechnology and related fields.This paper introduces the implementing process and the effect achieved.

Biotechnology;Life Science;Independent experiment;Research and practice

G642.0

B

1673-7210（2014）11（b）-0130-04

辽宁省高等教育本科教学改革研究项目（编号[2012]130-772）。

吴大畅（1977-），女，硕士，副教授，主要从事微生物学教学与研究。

▲通讯作者