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生物工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革探析
為培養適應社會(huì )需要的生物工程專(zhuān)業(yè)高素質(zhì)應用型人才，構建了四個(gè)子系統、四個(gè)平臺和四個(gè)層次的實(shí)踐教學(xué)新體系，指出了實(shí)習教學(xué)關(guān)鍵控制點(diǎn)，對實(shí)驗教學(xué)運行的優(yōu)化進(jìn)行了探索。下面是小編為大家精心推薦的相關(guān)句子，希望大家會(huì )喜歡!
摘要：分析高等學(xué)校生物工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)中普遍存在的問(wèn)題，提出深化實(shí)踐教學(xué)改革的思路。依托吉林大學(xué)國家級生物實(shí)驗教學(xué)示范中心，對實(shí)踐教學(xué)體系、方法、評價(jià)體系進(jìn)行一系列的改革與嘗試，初步探索出一條適合吉林大學(xué)生物工程專(zhuān)業(yè)發(fā)展的實(shí)踐教學(xué)道路。
關(guān)鍵詞：生物工程;實(shí)踐教學(xué);實(shí)訓基地
一、前言
生物工程作為21世紀科學(xué)技術(shù)的核心之一，是一門(mén)實(shí)踐性、應用性、綜合性很強的交叉學(xué)科[1]。隨著(zhù)科技的進(jìn)步，新技術(shù)、新方法不斷涌現，生物產(chǎn)業(yè)的前景也愈發(fā)廣闊。然而生物工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生就業(yè)卻較為困難，究其根本原因，一方面是我國生物工程產(chǎn)業(yè)化水平較低，另一方面是因為學(xué)生的“三個(gè)能力”即實(shí)驗技能、工程能力、創(chuàng )新能力等方面有所欠缺。實(shí)踐教學(xué)是本科教學(xué)的重要組成部分，是學(xué)生將理論知識轉化為實(shí)際能力的過(guò)程，對大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng )新能力和工程能力的培養也至關(guān)重要。本文在分析國內生物工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)弊端的基礎上，依托吉林大學(xué)國家級生物實(shí)驗教學(xué)示范中心(以下簡(jiǎn)稱(chēng)實(shí)驗中心)，對生物工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革進(jìn)行初步探討。
二、生物工程實(shí)踐教學(xué)存在的問(wèn)題
1.忽視實(shí)踐教學(xué)，教育理念落后傳統教育觀(guān)念重理論、輕實(shí)踐，認為實(shí)踐教學(xué)是理論教學(xué)的補充，是驗證理論課的一種手段[2]。因此，生物工程專(zhuān)業(yè)的基礎課和專(zhuān)業(yè)課設置門(mén)數較多，學(xué)生課業(yè)較重，課余時(shí)間不足。相對而言，實(shí)驗課不設考試，沒(méi)有學(xué)分，只注意如何更好地配合理論教學(xué)，這就造成學(xué)生不重視實(shí)驗課和實(shí)驗技能，成為生物工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教育的一大痼疾。實(shí)驗內容陳舊，實(shí)驗課安排不合理傳統的實(shí)驗教學(xué)內容大多是由課程指導教師獨立設置，而部分指導教師科研方向與所教課程方向不一致，無(wú)法將新知識、新技術(shù)和新方法引入實(shí)踐教學(xué)內容中，勢必導致實(shí)驗內容陳舊，方法老套。再加上各課程指導教師缺乏應有的溝通，故而實(shí)驗課內容零散，實(shí)驗內容重復[3]，使得學(xué)生喪失主動(dòng)學(xué)習的興趣。
2.同時(shí)，由于實(shí)驗課依附于理論課，沒(méi)有獨立的學(xué)時(shí)，實(shí)驗課普遍安排在學(xué)生課余時(shí)間，實(shí)驗時(shí)間不足，學(xué)生對實(shí)驗中的一些現象缺乏思考[4]。由于整個(gè)實(shí)驗中學(xué)生都是被動(dòng)參與，他們的主動(dòng)性和積極性沒(méi)有被充分調動(dòng)，一旦出現問(wèn)題便難以解決，限制了他們創(chuàng )新能力和工程實(shí)踐能力的發(fā)展。實(shí)驗教學(xué)經(jīng)費投入少，師資隊伍薄弱由于經(jīng)費投入不足，很多儀器設備臺套數不夠，許多實(shí)驗中幾個(gè)甚至是十幾個(gè)學(xué)生共用一套儀器設備，且難以更新?lián)Q代，先進(jìn)的技術(shù)設備進(jìn)入不到教學(xué)中來(lái)，造成理論與實(shí)際脫節，不能充分調動(dòng)學(xué)生動(dòng)手操作的積極性[5]。加之長(cháng)期以來(lái)受傳統教育觀(guān)念影響，實(shí)驗系列教師一直不被重視。從事實(shí)踐教學(xué)的教師普遍存在學(xué)歷低、水平不高、進(jìn)修機會(huì )少、職稱(chēng)評定和工作量計算不合理的情況[6]，導致實(shí)驗教學(xué)人員工作熱情不高、責任心不強，嚴重影響了實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量。
三、生物工程實(shí)踐教學(xué)體系的構建
1.近幾年，針對生物工程專(zhuān)業(yè)存在的實(shí)際問(wèn)題，進(jìn)行許多改革嘗試。通過(guò)專(zhuān)業(yè)整合，將原屬于農業(yè)與機械學(xué)院的生物工程專(zhuān)業(yè)調整到生命科學(xué)學(xué)院，依托實(shí)驗中心對生物工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行改革，把實(shí)驗從理論課中分離出來(lái)，設計獨立的實(shí)踐課程和考核方法，理順學(xué)科脈絡(luò )，明確各課程的授業(yè)范圍，引入學(xué)科交叉和開(kāi)放創(chuàng )新實(shí)驗，強化課程實(shí)驗與實(shí)訓實(shí)習內容的相互銜接，構建循序漸進(jìn)、逐步深入、全面系統的課程體系。這樣調整，使得課程內容既避免重復，又相互銜接;既反映學(xué)科前沿，又突出學(xué)科交叉融合之勢。專(zhuān)業(yè)基礎實(shí)驗專(zhuān)業(yè)基礎實(shí)驗以培養學(xué)生的實(shí)驗能力為目的，強化學(xué)生的理論知識和實(shí)驗技能訓練。同時(shí)，在每門(mén)實(shí)驗課程內設計一定學(xué)時(shí)的設計實(shí)驗項目和綜合實(shí)驗項目供學(xué)生自主選做，有一定加分，提高實(shí)驗的深度和廣度，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習興趣發(fā)展。以微生物學(xué)實(shí)驗為例，設計為64學(xué)時(shí)，必選實(shí)驗有3項為54學(xué)時(shí)。
2.同時(shí)，設計6項選做實(shí)驗，其中3項綜合性實(shí)驗“從酸奶中分離、培養產(chǎn)乳鏈菌肽的乳酸乳球菌及乳鏈菌肽效價(jià)測定”“大腸桿菌噬菌體的分離、純化及效價(jià)測定”“纖維素酶產(chǎn)生菌的選育”，每項為8學(xué)時(shí);3項設計性實(shí)驗“高產(chǎn)淀粉酶霉菌的分離純化”“高產(chǎn)酒精的釀酒酵母菌株的誘變選育”“高產(chǎn)抗菌肽乳酸菌的分離純化”，每項為2學(xué)時(shí)。學(xué)生做完必選實(shí)驗后，至少再選作1項綜合性實(shí)驗和1項設計性實(shí)驗才能結課，這樣有助于確立學(xué)生在實(shí)踐中的主體地位，激發(fā)其學(xué)習興趣，鍛煉其實(shí)驗技能。另外，承辦院、校、省級生物實(shí)驗技能大賽，根據競賽成績(jì)選拔下一級參賽人員。通過(guò)這樣一種“層層遞進(jìn)式”的競賽方式，學(xué)生的實(shí)驗技能進(jìn)一步得以鞏固、加深。實(shí)習實(shí)訓為了更好地實(shí)現教學(xué)與生產(chǎn)的對接，將專(zhuān)業(yè)實(shí)踐分為校內實(shí)訓和校外實(shí)習兩個(gè)階段。校內實(shí)訓建設了實(shí)訓基地，配備了相應的儀器設備，如多臺5～100L發(fā)酵罐、空壓機、電鍋爐、大容量冷凍離心機、高壓均質(zhì)機、噴霧干燥器、中試型流化床、滴丸機、凍干機等先進(jìn)儀器。同時(shí)，將基因工程、發(fā)酵工程、代謝控制工程、生物分離工程等課程有機整合在一起，以典型的生物產(chǎn)品和教師的科研成果為內容，在學(xué)生具備專(zhuān)業(yè)基礎實(shí)驗能力的基礎上，從原材料開(kāi)始到終產(chǎn)物的制備，用一個(gè)完整的實(shí)驗過(guò)程培養學(xué)生綜合運用所學(xué)知識、技術(shù)與方法解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
3.如“好氧發(fā)酵—谷氨酸發(fā)酵”和“重組人白介素18的發(fā)酵、純化及鑒定”分別是傳統生物產(chǎn)品實(shí)驗及科研成果實(shí)驗的代表。為了使課程內容與產(chǎn)品生產(chǎn)一致、儀器設置與生產(chǎn)要求一致、教學(xué)過(guò)程與工藝流程一致，校內實(shí)訓以學(xué)生為主，教師負責指導，學(xué)生按照企業(yè)的生產(chǎn)流程通過(guò)小組合作生產(chǎn)出相應產(chǎn)品，通過(guò)這一過(guò)程使得學(xué)生對生物產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、提取、檢驗等一系列過(guò)程有了深刻的了解。同時(shí)，積極推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研緊密結合，推動(dòng)教師參與企業(yè)的產(chǎn)品與技術(shù)開(kāi)發(fā)，從企業(yè)引進(jìn)生產(chǎn)經(jīng)驗豐富的工程師到學(xué)校任教，并與16家科研院所和企業(yè)聯(lián)辦實(shí)習基地。在學(xué)生完成校內實(shí)訓，掌握相關(guān)生產(chǎn)原理及工藝流程后，帶領(lǐng)他們到相關(guān)的工廠(chǎng)實(shí)地實(shí)習，了解工廠(chǎng)設計，熟悉生產(chǎn)流程，加深對自動(dòng)化的認知。這樣既促進(jìn)了學(xué)生職業(yè)能力的發(fā)展，也為教師和企業(yè)的合作提供了平臺，實(shí)現了共贏(yíng)。創(chuàng )新實(shí)驗創(chuàng )新實(shí)驗依托開(kāi)放實(shí)驗、大學(xué)生創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)計劃、吉林省生命科學(xué)創(chuàng )新實(shí)驗大賽、本科畢業(yè)論文等來(lái)推動(dòng)學(xué)生學(xué)習熱情和科研興趣。
4.在大創(chuàng )計劃和創(chuàng )新大賽中，學(xué)生自主選擇題目并由教師指導學(xué)生自主閱讀文獻、設計路線(xiàn)和進(jìn)行試驗。在畢業(yè)論文中，教師以自己的科研課題為主設計題目，教師和學(xué)生實(shí)行雙向選擇，確保一人一題。在這一過(guò)程中，使學(xué)生了解科研過(guò)程，具備文獻檢索、設計實(shí)驗方案、論文寫(xiě)作等科研工作必備素質(zhì)。經(jīng)過(guò)幾年的積累與沉淀后，學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng )新能力顯著(zhù)提高，本科生承擔創(chuàng )新實(shí)驗項目47項，發(fā)表研究論文19篇，參與申請發(fā)明專(zhuān)利6項。
四、生物工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)方法的創(chuàng )新
隨著(zhù)信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，信息技術(shù)與教育的深度融合已成為必然趨勢。“互聯(lián)網(wǎng)+”實(shí)踐教學(xué)不受時(shí)間的限制，學(xué)生可隨時(shí)通過(guò)手機等現代通信工具進(jìn)行選課、預習、復習、查詢(xún)成績(jì)、課后交流，由“被動(dòng)灌輸”變?yōu)?ldquo;主動(dòng)探索”，提高了學(xué)習效率，促進(jìn)了自主學(xué)習。以實(shí)驗中心網(wǎng)站為平臺，將現代信息技術(shù)與啟發(fā)式、互動(dòng)式、探究式的教學(xué)方法相結合，進(jìn)行數字化教材、虛擬仿真技術(shù)、微課等輔助教學(xué)。
1)在實(shí)驗中心網(wǎng)站上發(fā)布本學(xué)期實(shí)踐教學(xué)日程安排，學(xué)生根據選課查閱相應的數字化資源，通過(guò)相關(guān)儀器使用視頻、課件和相關(guān)資料預習，盡早熟悉操作技能，理解實(shí)驗原理，提高實(shí)驗效率，減少實(shí)際操作中的錯誤。
2)通過(guò)基本實(shí)驗技術(shù)、選做和驗證性等微實(shí)驗知識點(diǎn)或技能點(diǎn)視頻的學(xué)習，使學(xué)生在短時(shí)間內熟悉實(shí)驗原理、實(shí)驗過(guò)程、實(shí)驗操作和實(shí)驗現象，進(jìn)而將更多的時(shí)間投入到綜合性、探究性實(shí)驗上。
3)通過(guò)對操作復雜、大型設備使用技術(shù)、不可見(jiàn)的實(shí)驗原理和不可見(jiàn)的實(shí)驗現象或結果的虛擬仿真實(shí)驗學(xué)習，如動(dòng)物解剖、外源基因轉入受體菌的過(guò)程，發(fā)酵罐控制、高效液相色譜的操作等，使學(xué)生網(wǎng)上模擬實(shí)驗過(guò)程操作，形象、直觀(guān)地熟悉實(shí)驗原理和實(shí)驗現象，加深對實(shí)驗過(guò)程的理解，為真實(shí)的實(shí)驗操作打下基礎。
4)學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò )互動(dòng)平臺，實(shí)現自主答題、自主測試、師生互動(dòng)、成績(jì)查詢(xún)、教學(xué)評價(jià)等。
5)教師可登錄后臺，查看學(xué)生的觀(guān)看視頻次數、時(shí)間、模擬實(shí)驗操作情況，評定學(xué)生自學(xué)成績(jì)等。幾年來(lái)，中心開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò )課程13部、在編數字化課程3部、視頻71部、多媒體課件89個(gè)、仿真實(shí)驗6個(gè)，促進(jìn)了學(xué)生的自主學(xué)習和創(chuàng )新，取得較好的教學(xué)效果。
五、生物工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)評價(jià)體系的建立
完善的實(shí)踐教學(xué)評價(jià)體系是實(shí)踐教學(xué)目標得以實(shí)現的根本保障。經(jīng)過(guò)幾年的摸索、總結和實(shí)踐，構建了一套以學(xué)生為主體、內容多元性、渠道多樣化、注重評價(jià)對象未來(lái)發(fā)展的實(shí)踐教學(xué)評價(jià)體系。該體系由實(shí)踐教學(xué)考核體系和實(shí)踐教學(xué)效果評價(jià)體系兩部分組成。1)學(xué)生實(shí)踐成績(jì)評價(jià)體系由五部分組成：①學(xué)生預習實(shí)驗、觀(guān)看儀器操作的程度，占總成績(jì)的10%;②進(jìn)行儀器操作的考核，合格者發(fā)儀器使用許可證，占總成績(jì)的20%;③良好的實(shí)驗習慣，由研究生助教和實(shí)驗系列人員對實(shí)驗中的行為打分，占總成績(jì)的20%;④全部實(shí)驗結束后的考試，占總成績(jì)的25%;⑤實(shí)驗報告、實(shí)驗結果電子分析報告，占總成績(jì)的25%。另外，如果實(shí)驗為探究型實(shí)驗，則降低④⑤各5%的占比，增加實(shí)驗設計和論文撰寫(xiě)10%的占比。2)實(shí)踐教學(xué)效果評價(jià)體系由三部分組成：
�、賹W(xué)期末，對在校學(xué)生、畢業(yè)一年的學(xué)生和任課教師做調查問(wèn)卷，并收集網(wǎng)上反饋信息，以此作為改進(jìn)的依據;
�、趯W(xué)期初，組織任課教師、校內專(zhuān)家、用人單位專(zhuān)家認真總結實(shí)踐教學(xué)不足，提出改進(jìn)意見(jiàn)并參與培養方案制訂，使各項改革有利于培養學(xué)生綜合素質(zhì)，符合社會(huì )需要;
�、墼O立實(shí)踐教學(xué)督學(xué)委員會(huì )，指導并監督各項實(shí)踐工作落到實(shí)處。實(shí)踐證明，該評價(jià)體系對促進(jìn)學(xué)生提高創(chuàng )新能力、工程實(shí)踐能力、科研素質(zhì)等具有明顯效果，大學(xué)生創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)訓練計劃立項不斷增加，發(fā)表論文、申請專(zhuān)利的數量和質(zhì)量一直攀升，各級學(xué)科競賽獲獎大幅度增多，被國內外知名院校錄取的研究生數量逐年增加，得到用人單位廣泛認可。
六、高水平的實(shí)踐教學(xué)團隊的建設
教師是培養方案的執行者，教師的素質(zhì)、能力與水平，直接關(guān)系到教育質(zhì)量的高低，關(guān)系到培養學(xué)生的社會(huì )認可度[7]。針對青年教師的培養，首先，采取老教師傳、幫、帶的措施，定期對青年教師進(jìn)行教學(xué)理念、教學(xué)方法的指導，提高青年教師的教學(xué)水平;其次，鼓勵中青年教師在職攻讀博士學(xué)位，提高學(xué)歷層次;最后，為中青年教師提供參加各種教學(xué)、科研會(huì )議的機會(huì )，幫助中青年教師申請教學(xué)、科研項目，提高業(yè)務(wù)水平，開(kāi)闊科研視野。經(jīng)過(guò)幾年的建設，中心教學(xué)團隊的年齡結構、學(xué)歷結構和職稱(chēng)結構趨于合理，中青年教師比例為72%，博士學(xué)位獲得者比例為39%，高級職稱(chēng)擁有者比例為28%。教學(xué)成果不斷涌現，主編出版實(shí)驗教材15部、實(shí)驗教改專(zhuān)著(zhù)6部，發(fā)表教學(xué)研究論文120篇，獲各類(lèi)教學(xué)改革獎勵與榮譽(yù)158項，確保了培養方案的順利實(shí)施和實(shí)踐育人質(zhì)量的不斷提高。
七、結語(yǔ)
吉林大學(xué)生物工程專(zhuān)業(yè)于2000年在工學(xué)部食品科學(xué)與工程的基礎上開(kāi)始建設，成立時(shí)間短、積累少，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節比較薄弱，阻礙了專(zhuān)業(yè)發(fā)展。因此，在專(zhuān)業(yè)建設和發(fā)展過(guò)程中一直重視實(shí)踐教學(xué)改革，不斷探討提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的方法，并取得較好的成績(jì)，學(xué)生的實(shí)驗技能、綜合能力、創(chuàng )新意識都有了很大程度的提高。將進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗教學(xué)梯隊建設、數字化教材建設、教學(xué)管理的探索和改革，使學(xué)生更好地適應學(xué)科的發(fā)展和社會(huì )的需要。
參考文獻
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