地方应用型本科院校生物技术综合性大实验体系建设

张家洋

摘要：为了本科生物技术应用型创新人才的培养，本文从合理设置实验教学内容、改革实验教学形式、完善实验考核方式和改革实验教学方法、建立实验创新平台及实验室开放运行体系等方面探讨了构建生物技术综合性大实验的教学。合理开设生物技术综合性大实验有利于提高本科生的实验技能和创新科研能力。

关键词：生物技术；综合性大实验；实验教学

中图分类号：Q945-4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）34-0269-02

传统教学模式下实验是分散在理论课程中的，实验项目的设置一般是验证性实验，侧重于对学生认知能力的培养，而忽略了对学生创新意识和创新技能的提升，因此，改变传统的课程设置方式，对实验课程独立设课，加强实践、实验教学改革，培养创新型高能人才势在必行。生物技术是一门多学科互相交融和渗透的综合性学科，具有涉及领域广、涵盖面宽、基础性强等特点[1]。而且实验教学是生物技术专业的重要实践教学环节；是培养学生动手操作、观察、分析实验等综合能力的重要途径；是拓宽学生知识面的重要手段；是开展创新教育的重要保障[2]。

一、生物技术综合性大实验建设的必要性

应用型本科教育肩负着培养应用型人才的使命，随着高校实验教学改革步伐的加快，实验已经在向综合性、能力型、创新型等方向发展[3]。生物技术创新人才的培养，尤其要有针对性地对实验教学进行改革。首先，以往单独设置生物技术各门实验课程存在较大弊端，不能兼顾各課程之间的联系，难以形成系统的知识链条，从而无法使实验技能得到系统的训练。其次，由于各门实验课程彼此之间没有建立联系，因此，在实验项目的选择设置及技术手段的运用上容易出现雷同的现象。鉴于以上原因，优化整合生物技术实验课程，构建综合性大实验尤为必要。综合性大实验不仅可以夯实相关课程的专业知识，而且还可以培养学生的创新意识、大学科理念、大项目思维。

二、生物技术综合性大实验的教学体系的架构

1.合理设置实验教学内容。生物技术实验教学改革总的指导思想是把生物学科相关课程中分散的单项实验整合在一起，形成内容上连贯、操作上前后衔接的生物技术综合大实验。生物技术综合大实验的开设，是将学生作为主体，让学生查阅相关文献，自主设计实验内容，安排实验进度，连贯实施整个实验，最终根据实验结果进行分析，撰写报告。不仅可以激发学生动手动脑的积极性和创造性，而且对学生也具有一定挑战，挑战性来源于对整个实验过程的掌控。对教师而言也是一种严峻的考验，教师要用极强的业务能力帮助学生制定科学合理的实验方案，解决在实验实施过程中出现的各种问题，这些远比传统的实验教学具有挑战性。

设置生物技术综合大实验，要精选实验项目，优化实验模块，使实验内容整体上具有系统性、联系性和创新性。可以在基因工程实验、发酵工程实验以及生物化学实验的基础上进行重组，形成综合性超大实验模块，该模块包含上游、中游、下游三个部分，可以整合成一个更大、更具有综合性的实验教学平台。例如，通过生物技术上游模块，PCR的扩增、表达载体的构建、感受态细胞的转化等一系列实验措施，得到目的菌；生物技术中游模块，对该菌种的发酵条件进行合理优化，发酵大量菌体；生物技术下游模块，对中游得到的菌体进行蛋白的分离、纯化、鉴定等。由此，学生通过系统的实验操作技能训练，可以学习到与生物技术相关的实践理论，更好地掌握基础实验方法及原理。

2.注重实验教学方法的改革。构建生物技术综合性大实验，要摒弃以往陈旧的教学方式，可采用探究式教学。在教学过程中，充分发挥学生的主体地位，学生可以以研究小组的形式对实验项目开展研究。确定实验小组后，以实验小组为单位，选择某一实验课题，自行查阅资料，探讨实验方案和实验方法，由老师审核实验方案，确定是否可行，是否需要调整，最后按制定的方案进行实施。这种实验教学模式类似科学研究的方式，既可以提高学生对实验教学的重视，又可以锻炼学生动手动脑能力，激发其求知探索精神以及培养科学的思维方法。在实验的实施过程中，需要小组各成员密切配合，切实发挥主观能动性，相互协作，解决遇到的各种问题。同时，生物技术综合大实验还需要网络平台资源的辅助，建立实验教学网站，学生可以利用网络资源平台进行实验理论的学习、实验操作的模拟等。充分利用网络资源，可以切实提高实验教学效果。

3.实验教学形式和教学时间安排的改变。实验教学改革最关键的是转变理念。传统教学模式下教学形式比较刻板和陈旧，教师是课堂的主导，制定实验项目和实验内容，而且大多以验证性实验为主。学生在课堂上只需按照教师确定的实验步骤按部就班的完成就可以了，往往做过就做过了，没有什么深刻的印象，要不然就是只知其然，不知其所以然。当代大学生具有较强的主观性的时代特点，这种传统的教学形式在很大程度上束缚了学生的自主性和创新性，与时代格格不入。因此，构建生物技术综合大实验，教学形式的改革毋容置疑。新的教学形式下，教师不再是实验的主导者，而真正变成了实验的指导者，学生才是实验的主体。学生从资料的查阅、方案的制定、试剂的配制、材料的培养、实验的操作，到结果的分析，整个实验周期，都要以小组为单位，独立完成。这样才能充分激发学生的创新意识，锻炼学生的综合实践能力。另外，综合性大实验的时间比较灵活，因此要求实验室全天开放，这样不仅可以很顺利地完成一个实验周期，而且对于有失误的实验环节可以进行及时修正。

综合性大实验内容多，学时长，在有限分散的学时内不利于完成实验任务，安排集中的时间进行实验，不仅利于学生集中精力专注进行实验，同时也利于各实验模块之间的连续性和连贯性。比如，可以在大四第一学期的下半学期集中进行，分别用3～4周时间连续进行上游、中游、下游三个模块的实验。这样安排，学生既锻炼了实验操作能力和思维的连贯性，又把科学研究融入到了实验课堂中，为即将在生物技术领域读研或就业的同学提供了很好的实践机会。

4.完善实验考核方式，提高教学效果。完善的实验考核方式是通过衡量学生综合素质来评判实验教学质量和实验教学效果的有效手段。以前的考核制度往往采用平时成绩和实验考试成绩各占一定比例的方式，两者相加进行评定，其中，平时成绩主要由考勤、实验态度、实验结果、实验报告等部分组成；实验考试成绩是最后对学生进行测定某一实验项目的成绩。这种考核方式过于陈旧和片面，对于生物技术综合大实验来讲，我们不仅考察学生对每个模块各实验环节的掌握程度，而且也注重学生对模块间相互联系的把握，所以考核方式也要兼顾以上两个方面。首先，对各模块进行独立考核，然后，要求学生综合三个模块，提交开题报告、实验方案、实验计划、预期实验结果，最后进行答辩，结合两方面的情况给出最终的评判结果。上述考核方式改变了以往死板的状态，能够客观公正地对学生实验的整体情况进行考核。

三、建立实验创新平台与实验室开放运行体制

为了有效开展生物技术综合大实验，不仅要对相关实验课程进行整合，也要对实验室资源进行优化和重组。通过实验室的调整、设备的添置，建立具有综合性功能的生物技术综合实验室，真正为学生搭建起一个科研创新平台。通过这个平台，学生学到的厚重的生物技术理论知识可以得到夯实，也可以进一步把这些理论知识转化成扎实的实践技能。在这个平台上不仅要确保学生可以顺利地完成实验课题研究任务，还可以和其他实验平台有效衔接，发挥其更大的作用。

在生物技术综合大实验实施的过程中，有部分实验需要长时间连续进行，如果按照常规上课的时间进行实验，就过于刻板，不利于实验的进行，因此需要建立合理的实验式开放运行体制，让学生根据能够根据自己的时间自主安排实验，自行管理实验进程，适时像老师汇报实验情况。这样不仅利于激励学生学习的主动性，更有利于培养学生的创新能力和综合素质。

四、教学成效

生物技术综合大实验在我们新乡学院生命科学技术学院已经实施3年，实践证明，学生通过生物技术综合大实验把学到的理论知识通过实践得到了夯实，而且学习到的实践操作技能是系统的、完整的、连贯的，通过一个完整实验周期的锻炼，真正开阔了眼界，拓展了视野，大大提升了对实验的科学探索的意识，提高了动手动脑及分析解决问题的能力。实验以小组为单位进行实施，加强了同学之间的相互协作，也加强了学生与学生之间、学生与教师之间的交流，使原本枯燥的實验教学课堂气氛变得更加活跃。学生通过查阅资料、制定实验方案、实施实验、整理数据、分析结果、撰写报告，使综合实验技能得到了全面提高。这种新的实验教学体系受到了广大师生的一致好评，实验教学效果有了明显提高。

五、小结

对于生物技术专业学生而言，非常明确该专业学科实践性强的特点，因而都相当重视实验教学。实验教学是培养学生实践创新能力、拓宽学生知识范围、激发学生学习兴趣和主动性的最佳途径。通过对实验课程和实验室资源的优化组合，建立起以基因工程为核心，生物技术上游、中游、下游三大模块组成的生物技术综合大实验。不同模块间互相渗透，逐步深入，最终成为连贯的整体，让学生能够通过这样的综合性实验创新平台，使实践和科研能力得到尽可能大的锻炼和提升。然而实验教学改革不是一蹴而就的，只有不断的探索和积累才能使生物技术综合大实验的教学更加完善。

参考文献：

[1]孙翰昌，朱建勇，杨帆.应用型本科院校生物技术专业建设的思考[J].重庆文理学院学报（自然科学版），2010，29（1）：99-102.

[2]马细兰，周立斌，黄雁.生物技术大实验教学模式改革[J].长春教育学院学报，2014，30（12）：81-89.

[3]杨瑞先，王祖华，万珊.应用型本科院校生物技术专业教学改革的研究与探索[J].山东化工，2015，44（5）：127-131.