生物技术大实验课程教育模式改革与探索

王凌宇 吴群英 黄 江 王 芳 肖福英

桂林医学院 广西桂林 541004

生物技术已成为高新技术发展最快的领域之一，生命科学和生物技术相关研究已经占据了科学研究的主导地位，生物技术产业作为战略性新兴产业的意义和经济社会价值已成为共识[1]。医药生物技术在世纪之交呈现出蓬勃发展态势，在基因工程药物和疫苗、单抗导向药物、人工血液代用品、生物芯片的研制，疾病相关基因的定位和克隆、体细胞克隆、遗传病的基因诊断技术、基因治疗、肿瘤免疫治疗、抗血管治疗、组织工程、干细胞的研究等方面均得到了广泛的应用[2]。

我校依托医学院校在医药方面的优势，很早就开设了生物技术专业，并从2000年开始招收医药生物技术专业学生。经过多年发展，目前已经获得全国首批医药生物技术特色专业和广西壮族自治区医药生物技术重点实验室与实验教学中心。

生物技术本科专业课程设置由3年基础知识教育和1年毕业实习组成。在实习前的一个学期，专门针对实习以及前两年半时间所学实验技能开设生物技术大实验，使学生更全面系统地对已学知识、技能进行更多的实际操练以适应即将面临的毕业实习。

到目前为止，已经针对10届学生开设了生物技术大实验课程，而课程开设模式也在不断变化与改革，现总结课程开设以来的改革与探索情况。

1 综合实验阶段

综合实验阶段主要教育指导思想是培养学生基本实验操作技能，重点强调学生动手能力。

这段时期是生物技术专业开设初期，带教教师和学生对整个教学过程均处于摸索阶段，招收的学生人数相对较少，每名教师带教的学生数量较少，基本可以做到“1对1”的教学模式。开设的实验内容主要以细胞工程、基因工程、酶工程、微生物工程四大工程为主，学生已经进行相关理论学习，通过生物技术大实验，让学生从每个实验的准备工作做起，如试剂瓶的清洗、基本试剂的配制、高压灭菌消毒技术等全方位了解实验的完整流程，要求对四大工程基本实验技能的每一个实验步骤均能熟练掌握。通过教师“1对1”的指导和学生亲自动手完成实验的教学方式，多数学生对四大工程实验技术能够达到实验开设的要求，弥补了之前实验课操练不足的缺陷，也为毕业实习奠定了扎实的基础。通过实习单位反馈的结果，这种实验开设模式对学生的基本实验技能培养具有帮助作用，有的学生毕业后直接留在了实习单位任职。

虽然在学生基本实验技能培养方面综合实验模式取得了很大的成效，但是在后来颁布的《高等教育法》中明确提出“高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才”，要求高等教育除了培养学生的实践动手能力外，还重点强调了创新的重要性，提出了培养“创新型人才”的目标。很显然，综合实验培养模式不能够适应时代发展的要求，因此以创新人才培养为目标的新教育培养模式开始建立。

2 创新设计实验阶段

这一阶段的主要教育指导思想是学生创新能力的培养。

随着我校生物技术专业招生规模逐渐增加，每名带教教师指导的学生人数也急骤增加，之前“1对1”的培养模式已经不再适应新阶段的形势。同时，教育部对“创新型人才培养”的支持力度加大，国家鼓励人才培养模式的创新。我们要求生物技术专业的，除了掌握必备的基本实验技能外，重点培养学生独立思考问题、自主学习的能力，能够通过教师指导和查阅相关文献自主设计实验并予以实施。这个阶段，生物技术大实验主要采取学生自主设计实验的培养方式，每个教师指导10名学生，分为2个小组，以小组为单位，通过小组间讨论拟定实验题目，通过查阅文献设计实验方案，在教师指导下讨论、确定可行的实验方案并予以实施，最后以小组为单位进行实验报告撰写并使用PPT汇报实验结果。

通过这种方式，增加了师生间的互动，开拓了学生思维，提高了学生的学习积极性，促进了学生独立思考问题的能力。由于实验内容由学生独立思考设计，更体现了实验的探索性和未知性，在实验过程中会出现很多意想不到的结果，通过对这些意外结果的分析处理，提高了学生解决问题的能力。这一阶段，学校每年举办大学生科技创新竞赛，生物技术大实验又与大学生科技创新竞赛相结合，通过学校经费支持进一步帮助学生完成设计实验，并且取得了不错的成绩，有些实验成果发表在国内科研杂志上。

这一阶段培养模式的改革探索，培养了学生独立思考、自主学习的能力。学生学会了通过查阅文献进行实验设计的初步科学思维，并在实践过程中锻炼了解决实际问题的能力。但是，同时也暴露出这一培养模式的一些弊端：(1)考核内容不全面。学生设计实验有其局限性，通过一个设计实验很难将生物技术四大工程的多数实验覆盖，学生的基本实验技能培养出现欠缺。(2)耗时、耗力。从实验分组、查阅资料、设计实验方案，到确定实验方案、动手实施、完成实验报告、汇报实验成果，前后历时一个学期，学生普遍反映耗费的时间太多。同时教师的工作量增加很多，各实验组开展实验的时间不一致，不利于教师的跟踪考核。(3)成本不易控制。由于学生的兴趣广泛，积极性高，为得到满意的实验结果，一些实验重复次数多，耗费了大量的试剂、耗材，教学成本不容易控制。(4)评判标准无法统一。由于各教师的专业、课题研究内容不尽相同，学生进入教师的课题组学习，受到的培训存在差异，掌握的实验技能参差不齐。在成绩考核、评定上不易做到统一、客观、公平[3,4]。

基于以上几点弊端，我校生物技术大实验又进行了以下改革。

3 综合设计实验阶段，也称“两步法”教学模式

这一阶段的教学模式特点是以模块教学为主，分为基础综合技能训练模块(必修)及创新设计实验模块(选修)。

基础综合技能训练模块以医药生物技术未来应用为导向，以基因工程实验为主，进行学生综合技能培养。将学生分为4～5人一组，以组为单位进行，采取三统一的原则，即实验内容统一、实验要求统一、实验技能统一。要求学生从最基本的实验技能，如实验用品清洗、试剂配制、实验物品包装、高压灭菌消毒等做起，逐步掌握DNA和RNA的提取、PCR技术、细菌培养、质粒酶切与连接、质粒DNA提取与鉴定以及测序基本原理及序列信息比对等生物信息学技术。通过实验，学生基本掌握实验室的基本规章制度，熟悉常规实验仪器，如PCR仪、电泳仪、摇床和培养箱等的使用，了解测序仪、流式细胞仪等贵重仪器的使用原理等。在这个部分，要求每个学生都参与其中，掌握每个实验的操作步骤及注意事项。考核时，由几名带教教师分别考核一个方面，如PCR仪使用、电泳技术、显微镜操作、细菌培养操作等，每个学生都要分别通过各个实验技能的考核，综合得分即为实验技能考核得分。此外，实验原始记录、PPT汇报、实验报告、平时表现及团队协作等均作为考核计分项目。

创新设计实验模块作为选修模块，采取“实验项目与教师科研课题相结合”的项目驱动法的教学模式。随着国家投入力度的加大，西部高校获得了很多资金支持科学研究，许多教师通过申报获得了科研项目。通过鼓励学生参与教师科研课题，既让学生学到基本实验以外的知识和技能，又避免了学生自己设计实验的盲目性和不可延续性。在导师的指导下，学生参与完成导师科研课题的部分工作，包括文献查阅、实验设计、实验结果分析、实验论文撰写等，从而使学生得到系统化科研工作全过程的培训，也培养了学生的科研思维。

生物技术综合设计实验的教学模式，在重视培养学生基本实验技能的同时兼顾了学生科研创新的训练，以教师科研课题为指南，使培训更有针对性。自2012年开始，自治区推出了大学生创新创业培训计划，我们又巧妙地将生物技术综合设计实验与此培训计划相结合，申报立项的课题数量达到8项，同时在其他各种比赛中也获得了不错的佳绩。

4 取得的成效

经过多年不断发展改革，生物技术大实验的课程教学模式改革取得了丰硕成果，生物技术专业学生受到实习单位和用人单位的一致好评，近两年来先后获得了全国化学化工竞赛一等奖1项、二等奖2项、三等奖2项、优胜奖3项；“挑战杯”广西大学生课外学术科技作品竞赛二等奖2项、三等奖2项；校级大学生科技创新竞赛一等奖2项、二等奖1项、三等奖2项、优秀奖5项；获省级生物化学与分子生物学年会二等奖2项、优秀奖3项；获省级大学生创新创业培训计划立项8项。实践证明，通过课程教育模式的不断改革和发展，学生实践能力、创新能力、团队协作能力及基本科研思维能力均得到了提高。

[1] 石忠国.生物技术产业区域竞争力评价与培育策略[D].成都:电子科技大学,2012.

[2] 张木,魏于全.医药生物技术研究与产业化进展[J].生物工程进展,2002,22(1):3-8.

[3] 蒋林彬,肖福英,黄健.生物技术大实验两步法教学模式的构建[J].基础医学教育,2013,15(1):54-56.

[4] 肖福英,蒋林彬,吴群英,王凌宇.研究型和创新型人才培养的尝试[J].中国高等医学教育,2013(5):47-48.