生物工程专业实验课教学改革与学生创新能力的培养

熊明华，李 峰，王光利

（淮北师范大学 生命科学学院，安徽 淮北 235000）

创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力.全面推进素质教育的重点就是培养学生的创新精神和实践能力［1］，使学生成为适应社会快速发展需要的合格人才.生物工程专业是一个实践性很强的应用型专业，其主要培养目标是培养能在生物技术领域从事原始创新和现代生物过程设计的高级工程技术人才［2］.由此，决定实验教学在生物工程专业本科教学过程中占有非常重要的地位.然而，长期以来受传统教育教学理念的束缚和影响，我国的高等教育过分重视课堂理论教学，而对于能够培养学生从事科学研究以及创新能力的实验教学环节的重要性认识不足，实验教学长期被置于不被重视的从属地位，致使培养出来的人才动手能力差，缺乏创新能力，导致我国在生物行业拥有自主知识产权的创新产品少，仿制产品多.因此，加强学生的创新能力培养尤为必要.

1 生物工程实验教学与创新型人才培养的关系

生物工程，也称为生物工艺学或生物技术.一般意义上讲，生物工程是以生物学的理论和技术为基础，利用生物体系和工程学原理生产生物制品和创造新物种的一门综合工程技术.生物工程的核心内容是以实验室研究为基础，将理论知识转化为大规模工业生产，实践操作性强是其不同于其他生物学科的一个显著特点.我国自1998 年开设生物工程专业以来，到目前为止，开设生物工程专业的高校已增加到200多所，每年有几百万毕业生.我国培养的生物工程高级人才虽然在数量上表现出一片欣欣向荣，但在质量上不尽如人意，主要表现在缺乏创新能力，难以研发具有自主知识产权的新产品.

“科学实验是知识创新的源头，任何新的科学知识都来源于实验，没有实验就没有知识创新”.生物工程是一门实验科学，因此实验教学是培养生物工程高级人才的重要教学环节.通过实验教学可以开阔学生视野、激发其学习热情、培养其创造性思维，使学生更好地理解相关生物工程原理，培养学生运用，改进相关技术方法的能力［3］.

2 生物工程实验教学中存在的问题

首先教学设计上专业实验课程主要依附于各科理论课教学，实验内容相对独立与分散，实验关联性和系统性较差.其次实验教学的目标和内容较为陈旧，主要以验证性实验为主，综合性实验欠缺，忽视对学生实验能力、创新能力和综合素质的培养.再次，在实验过程中，基本是教师把设计好的内容、步骤写给学生并为其准备好各种试剂、材料及实验设备等，学生只能按教师的思维方式按部就班地去做，整个过程过于程序化［4］.这样的实验教学虽突出实验技术，但学生上完课后不能完全掌握知识的连贯性，限制学生的创新思维，对学生的动手能力、团队合作和创新实践等综合能力的发展不利.第四，学生实验考核成绩占整体教学成绩比重不高、实验考核办法不够完善，使得实验教学无法得到师生的重视.最后，在实验教学管理上也存在一些不足：首先缺乏专业实验员进行大型实验仪器的管理，经常会导致仪器故障耽误实验教学；其次实验室不能统一管理，使得很多实验器材重复购买，而另一些实验仪器设备缺乏，导致教师在设计实验内容时受限.这些都限制了对创新性人才的培养.

3 构建实验教学新体系

3.1 开设综合性实验，培养学生实践能力

综合性实验教学是指实验内容涉及本课程的综合知识或与本课程相关课程多个知识点的实验，使学生综合已学的知识来设计和操作实验，对学生实验技能和实验方法进行综合训练的一种复合型实验［5］.综合实验的一个显著特点是学生独立自主进行实验的设计、组织、实施和管理，学生利用图书馆和网络查阅文献，设计实验方案，配制实验所需的试剂，选择实验手段并且实施实验过程，独立分析实验数据［6］.在新的实验体系中，我们减少重复性、验证性的实验，增加综合性实验；改变以往由老师“抱着学生走”的实验方式，让学生自己设计实验，变学生为主老师为辅，突出学生的主体地位.这种教学方式不仅可以训练学生的实验技能，更重要的是可以培养学生独立进行实验操作和实验设计的能力，培养学生的综合分析能力、数据处理能力、查阅资料能力，运用多学科知识解决问题的能力，培养学生与他人合作、敢于开拓创新的精神，以及严谨、求实的科学作风.

3.2 实验教学与科研相结合，激发创新潜能

生物工程专业属于应用型专业，它要求培养具有一定知识、能力和综合素质，面向生产、建设、管理、开发等具有可持续发展潜力的高级应用型人才.所以在实验教学过程中，应该注重实验教学与项目科研、社会生产相结合.实验教学与科研相结合教学模式是指实验室对课题组开放，包括空间和仪器的开放、课题组与实验室一起承担专业实验教学.各高校可根据其自身的教学与科研条件，将与本专业教学密切相关的、实验条件允许的成熟的科研成果编入专业实验.一方面学生重复教师的实验方法条件进行实验，既培养学生的科研兴趣，又检验了教师的科研结果，收一石二鸟之功；另一方面将科研项目与实验教学相结合，让学生有机会参与教师的科研，完成教师科研工作的一部分，既培养了学生的动手能力，又减轻了老师的科研重任.例如在承担国家自然科学基金项目时，开设了“啶虫咪降解菌生长动力学”和“啶虫咪降解菌脱氯酶基因的克隆”综合实验，通过这个实验，学生们不仅对细胞分裂，基因克隆的基本理论有了更深的认识，并且熟练了无菌操作、PCR 实验操作和电泳的基本操作过程，还学会了Origin 科学绘图和数据分析.实验结束后，有的同学说：“这个实验很有趣，原先以为基因克隆只不过就是书上讲的内容，没想到这里还有很多要学的东西”.由此可见，将教师的科研成果引入教学中，不但可以激发学生的学习兴趣，还可以开阔学生的视野，这对培养高素质的应用型人才是非常有益的.

3.3 建立科学的多元化全程考核评价体系，激励创新

长期以来我国高等教育重理论教学轻实验教学的现象也导致实验教学考核模式从属于相应的理论课教学考核.这种考核模式不能引起学生对实验教学的重视，部分学生实验操作敷衍了事，甚至相当一部分学生不动手实验，实验报告抄袭严重等；且评定的实验成绩也难于反映学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力.在新的实验教学考核体系中，专业实验考核从相关的理论课程中独立出来，单独进行考核.在实验教学考核上，采取平时成绩同期末考试成绩相结合的“226”制，期末实验操作考试占20%，期末卷面考试占20%，平时成绩占60%.期末考试以抽签的方式考察学生对某个实验的原理、基本操作过程及实验结果的解释等情况进行等级评定；平时成绩以出勤情况、实验设计、实验操作、实验结果及实验报告是否准确、规范为主要依据.每次实验，任课教师需对每一个学生在上述各环节的情况进行等级评定，主要评估学生的科学态度、科学思维能力、动手能力、科研表述能力等.鼓励学生发挥自己的个性特长，在实验中勇于创新，对于有创见的学生，成绩从优.新的考评机制强调成绩评定的激励性，促使学生积极进取、勇于创新.

3.4 加强专业实验室建设，助力创新

创新要有条件，加强专业实验室建设是实现实验教学改革与创新的重要前提和保障，是培养创新人才和实现综合素质教育的必备条件，没有这一基本条件是创新不了的.通过近年来坚持不懈地努力，我们生物工程教研室对实验室硬件进行了改造和建设，购置一批现代化的仪器设备，如微生物检测系统、激光共聚焦显微镜、显微成像分析系统、氨基酸分析仪、气质联用仪等，提高了本科教学效果，发挥了学生在实验过程中的主动性和探索精神.

4 结语

根据生物工程专业应用性，实践性的特点，从实验教学内容与考核模式到实验教学方式和实验室建设对生物工程实验教学进行了改革，提高了学生实践、分析，运用知识的能力，激发了学生的学习热情和创新潜能，为培养生物工程领域高级技术人才打下了良好的基础.

［1］王义遒.当前实验教学改革的几个问题—在高校实验室工作研究会第二次全国实验教学改革研讨会（南京）上的讲话［J］.实验技术与管理，2000，17（4）：1-5.

［2］常景玲，李兰，郭丹钊，等.生物工程实验课程教学改革探索［J］.实验科学与技术，2008，6（2）：78-79.

［3］韩晓云，赵辉，李秀凉.生物工程专业培养创新应用型人才的实验教学体系之建构［J］.黑龙江教育，2010（1）：68-69.

［4］乔长晟，贾士儒，谭之磊，等.生物工程专业实践教学改革探讨［J］.中国轻工教育，2006（3）：65-66.

［5］张建丽，范蕾.生物工程综合实验教学改革研究与实践［J］.实验技术与管理，2008，25（5）：144-146.

［6］刘长建，王艳颖，姜波，等.改革实验教学方式 提高生物工程学生应用能力［J］.微生物学通报，2008，35（9）：1497-1499.