培养应用型本科人才构建生物工程实验教学体系初探

贾士芳 段炜 赵晓霞 杨艳 孙红艳

摘要：本文简要介绍了生物工程实验教学的现状及存在问题，从教学体系、教学内容、教学方法、考核模式及实验条件五方面阐述了以培养应用型人才为目标的实验教学体系的构建思路，从而提高学生动手、创新能力，更好的培养应用型生物工程专业人才。

关键词：生物工程；实验教学体系；应用型人才

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）48-0263-02

生物工程专业作为一个多学科交叉的理论与实践并重的新兴学科，实验教学在其整个教学过程中占有十分重要的地位。在生物工程实验课程培养方案的实施过程中，实施素质教育，深化教学改革，突出实践技能，已成为当今生物工程人才培养的发展趋势。作为以培养高层次应用型人才为主的地方高等院校，积极探索应用型人才培养模式下实验教学的改革方式，对生物工程专业人才培养具有十分重要的意义。

一、目前我国生物工程专业应用型人才培养体系中存在问题

目前我国大部分高等院校生物工程本科教学都是以“课程内理论教学+课程内实验教学”的模式进行，实验教学作为理论教学的辅助教学过程，附属在各门理论课程中，教学方法比较单一。课程实验存在不同程度的重复现象，知识点相对分散、孤立，不能串联在一起，整个实验环节缺乏连贯性、完整性和系统性。鉴于实验条件的限制，目前专业实验的开设在类型上以验证性实验居多，综合性或创新研究性实验开设较少，学生独立思考、合理规划及统筹安排等工程能力无法得到有效锻炼，极大扼制了学生创新能力的提升。综合性实验教材缺乏，实验教学的考核评价不够科学合理，以及实验设备不足或不配套，设备陈旧和老化，实验教学资源不足，等等问题均导致目前生物工程专业实验教学体系难以满足教学需求，不利于学生实践创新能力的培养，无法有效的培养出符合社会需求的应用型人才。

二、实验教学体系优化

（一）优化实验结构，构建实验教学新体系

生物工程专业实验教学按照“通识基础实验、专业基础实验、专业综合实验”3个层次进行优化，构建出课堂理论教学与实验教学各自独立的教学体系。

1.通识基础实验教学体系构建：这一层面的教学主要是让学生熟悉实验室管理的相关规范及要求，加深其对通识类四大化学基本知识的理解，通过基本化学单元的实验培养学生规范的实验操作技能。

2.专业基础实验教学体系构建：根据生物工程本科教学的要求，将原本分割过细、内容重复的专业实验课有机的整合，以微生物学、生物化学、基因工程、分子生物学、生物工艺学、生物工业分析、化工原理等课程为核心内容。通过专业基础实验周等教学环节，使学生对生物工程上中下游各环节实验过程具备基本认识，深化学生运用理论知识进行实验操作的专业技能培养。

3.专业综合实验教学体系构建。第三层次以选修性开放式实验为主。这一层次的教学着力培养学生分工合作、统筹规划、报告撰写、融会贯通及汇报答辩的能力，多层次、全方位、系统地对学生进行实验理论、实验方法和实验技能的培养，为学生进一步深造或进入社会打下坚实基础。

（二）优化整合实验教学内容，培养时代需求的应用型人才

1.系统整合优化实验教学内容：以专业培养目标为主线，以工程认证标准为导向，尝试将目前普遍的验证性实验转化为以生物工程及其产业化的科学理论、工艺原理、技术过程和工程设计的基本理论和基本技能为脉络，缩减验证行实验内容，精心安排综合性、设计性实验，注重引入本学科最新研究方法手段，增加综合性、设计性实验内容比例，优化实验内容，避免实验内容重复，降低实验器材浪费，提高实验效率，力求在实验中提高学生的实验组织、分析和解决问题的能力。

2.增设系统性强的综合性实验：以某一确定的生物产品为纽带，将生物工程的上、中、下游技术有机融合进行全方位设计性实验，如抗生素药物的生物发酵这一实验项目，学生全程参与从菌种筛选、基因改良、种子活化、培养到发酵生产，再到后处理、发酵过程中间产物及产品分离纯化与检测的工业化生产所涉及的全过程。微生物学、生物化学、基因工程、发酵工程、生物工艺原理、生化反应工程、生物工程设备、生物分离工程、生物工程分析等课程的知识点均在这一个综合实验中有所体现，避免了以前简单的验证性试验的模式。这样的设计性实验可使学生对抽象的专业产品生产过程形成较为具体的认识，培养对学生的全局观念和工程意识，提高学生分析问题和解决问题的能力。

3.紧跟学科发展前沿，科研引领实验内容创新：在学生入学后，在自愿和双向选择的原则下，对部分学生实行导师制培养，鼓励学生利用业余时间进入导师实验室协助开展科研工作，熟悉和掌握学科前沿的新的理论知识和操作技术，有利于持续开展研究、发展兴趣。另外还要通过加分、评优等多项奖励制度鼓励学生参与大学生科研创新计划和相关专业实验（设计）竞赛等活动，提升自身科研素养。

（三）明确学生主体地位，不断完善实验教学条件

1.坚持以学生为主体的原则：在实验教学过程中注重学生主观能动性的培养。低年级学生在教学过程中主要以辅助、引导、锻炼为原则，对于高年学生则鼓励其在实验准备、实验室管理、实验药品需求、实验仪器维护使用、实验操作、实验结果分析等环节承担部分工作，通过文献查阅、网络讨论交流、虚拟仿真演示、小组讨论、团队分工、汇报反馈等过程，开展以学生为主体的实验教学过程。通过团队的实验设计、实验准备、实验进行、结果获取、讨论反馈等具体的实验环节不断培养学生自我学习、统筹安排及团队合作的能力。

2.开放式实验教学：在实验室管理方面，创造条件，尽可能的使实验室在时间、仪器、场所等全面开放，学生课余时间可以随时到实验室做实验；在完成必选实验项目后，学生可根据自己的实际情况选做选修性实验；对于大型贵重仪器的使用，可以通过学生导师签字、学生个人申请、实验员培训等环节，帮助学生掌握大型贵重仪器设备的使用技能，学生也可参与教师科研工作开展相关实验学习，进行业余科研。

3.采用先进的现代化教学方法：由于生物实验所涉及到的仪器、药品等价格较高，生物实验的技能性要求较高等特点，在正式实验开始前，采用多媒体示范，利用幻灯片、flash、短片等方式，将实验原理、使用仪器设备、药品配置、操作步骤、注意事项等进行讨论讲解，使学生对实验具有感性认识。采用自编实验教材和教学网站，使学生在现有的实验条件下，先观看虚拟演示，后进行实体实验，再观看多媒体视频反复印证，这样虚实结合的实验教学过程，有利于强化学生实验操作的规范性，加深学生对实验整体过程的理解。

（四）改革实验考核方式，建立科学的多元化全程考核评价体系

公平合理的评价体系能够增加学生的主动性，客观、全面、准确的考核评价体系不仅能促进学生学习的积极性，还可以对教学效果进行评价，为教学过程分析提供有价值的信息，为教学研究和教学改革提供有力的依据。

教师要注重学生日常实验表现记录，以确保对学生考核评价结果的客观性、全面性和准确性。首先做到加强课前预习考核；其次，加强实验过程的考察记载，考核学生在实验中填写实验数据记录单、结果准确度、结果讨论与分析等情况。在课程结束后对学生自主实验提交的论文进行考核，鼓励学生从失败的结果和数据中找出问题，分析问题，并鼓励学生对出现的问题的解决途径进行有益的探索。

综上所述，实验教学是生物工程专业培养学生独立动手能力、良好的科学素养及分析解决问题能力的有效手段。许多高校对目前生物工程本科实验教学中存在的诸多问题已经有了一定程度的认识，也在积极努力的进行相关教学改革。但生物工程专业实验课程的改革路程还很长，我们还要不断的积极探索和实践，不断的深入开展实验教学体系的改革。高效优质的培养学生的工程实践能力和科技创新能力，必将对服务地方经济建设和国家人才培养做出有益的贡献。

参考文献：

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[2]邵文尧，陈成泉，王海涛，曹志凯.生物工程专业实验教学改革与实践[J].化工高等教育，2010，（1）：34-36.