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摘要:围绕学生能力培养,以改革实验教学模式为切入点,构建生物技术专业实验课程与技能体系,建立科学合理的实验考评考核方式,促进学生知识、能力、思维和素质全面协调发展,提高实验教学的效率与质量,有利于生物技术专业高素质应用型人才的培养。
关键词:能力培养;生物技术专业;实验教学
作者简介:尹尚军(1968-),女,安徽桐城人, 浙江万里学院生物与环境学院,副教授,理学硕士,主要研究方向:生物化学、生物技术专业教学与管理;朱秋华(1963-),女,浙江宁波人,浙江万里学院生物与环境学院,教授,理学硕士,主要研究方向:动物营养。(浙江 宁波 315100)
基金项目:本文系浙江省新世纪高等教育教学改革研究项目(项目编号:yb08070)、国家教育部生物技术特色专业建设项目(项目编号:TS1Z162)的研究成果。
实验教学是高等学校本科教学的重要组成部分,是高校培养学生实践能力和创新精神的主要途径之一,对于培养学生理论联系实际、实现素质教育和创新创业教育人才培养目标有着重要和不可替代的作用。[1]但长期以来,高校生物技术专业实验课程存在实验课程设置彼此独立,实验内容缺乏整体设计,实验内容的专业特色不强,且以验证性实验为主,综合性、研究性实验很少;实验教学模式落后、单一;缺乏科学合理的实验考评考核方式,对学生实践能力和创新能力的综合考核不够等各种问题,改革目前的实验教学体系、教学内容、教学模式及实验考评制度十分必要。
作为教学型高校,浙江万里学院以培养高素质应用型人才为根本出发点,围绕这一目标必须强化学生实践动手能力和创新创业精神的培养,而实践能力与创新精神需要在实验教学中得到强化与提升。[2]本项目的研究在于以改革实验教学模式为切入点,构建生物技术专业实验课程与技能体系,建立科学合理的实验考评考核方式,促进学生知识、能力、思维和素质全面协调发展,实现“实践能力、学习能力、创新创业能力”的核心能力培养目标,[3]以培养适应经济社会发展需要的高素质应用型人才。
一、构建生物技术实验课程体系和技能体系,规范基础实验技能,强化专业和行业技能
优化课程之间、课程内实验项目的组合,增设综合性实验和设计研究性实验,体现先进性、综合性,实验内容侧重实践应用和科技创新,旨在培养学生的探索精神、科学思维、综合实践能力及创新能力;强化实验操作技能,注重标准化、规范化,熟悉先进仪器设备的使用、保养方法。
1.实验课程体系的构建
(1)基础实验课程:将“微生物学基础实验”、“细胞生物学实验”、“遗传学实验”、“植物科学实验”、“动物科学实验”整合成“基础生物实验技术”,综合各课的交叉实验内容,构建综合实验,结合学科的最新发展,增添设计科研型的实验项目;结合专业特点与后续课程的需要,增加与专业知识与实际生活相关联的实验内容。使学生既掌握基本操作技能又熟悉现代仪器设备的使用,并能将实验知识应用于实践。
(2)分析检测技术:体现产业背景,突出应用型人才培养特色,将原有的“分析技术”、“检测技术”、“仪器分析”、“食品理化检验”4门课程整合成“现代分析实验技术”,既要考虑仪器分析技术的系统性又要重点兼顾学院大型仪器设备的条件,构建分析技术实验项目,实验内容要有创意,并结合产业与生活中实际问题组织实验内容。
(3)生化实验技术:突出生物化学实验基本技术,体现应用型人才培养特色,结合产业,围绕多糖、单糖、蛋白质、DNA、酶等组织实验项目,重点传授盐析、透析与反透析、超滤、冷冻干燥相关技术;离心分离技术;层析技术;电泳技术;核酸杂交、基因重组等部分分子生物学实验技术;生物大分子分离、纯化的一般实验设计方法。
(4)生物技术大实验:涉及分子生物学、基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程实验内容,以微生物、动植物细胞为基点,整合成生物技术大实验,重点掌握相关课程的基本操作技能与最新的实验项目。
2.实验技能体系的构建:分为生物技术基础技能、专业技能和行业综合技能
(1)基础技能:包括滴定、天平操作、溶液配制、有机化学基本操作、常用仪器使用等基础实验技术,以离心、萃取、电泳、层析为主要训练项目的分析技术,以化学检测、光学检测、气体检测、放射性同位素检测、生物化学检测、免疫学检测为主要训练项目的检测技术等。
(2)专业技能:包括细胞、组织、原生质体培养、分离、融合等技术的组织与细胞操作技术课程,无菌操作、微生物培养、酶的分离与纯化、发酵和固定化酶技术的现代微生物实验技术,质粒DNA分离纯化鉴定、酶切及凝胶电泳、重组质粒连接转化筛选、PCR技术的基因工程实验技术等。
(3)模块(行业综合)技能:包括以多糖、牛黄、凝血酶、红细胞生成素等活性物质提取,疫苗制备等生物制品与制药技术,脱毒、快繁苗、多倍体育种、胚胎移植等现代农业生物技术,以及蛋白质、多肽、纤维、食用色素等物质分离、提纯与检测,果汁、酒及保健品制备等技术为主要训练项目的食品生物技术等。
二、探索新的实验教学模式
引进学生全程参与实验准备;问题式、讨论式及“学生指导学生”的以学生为主体的实验教学方法;学生自主设计实验项目、开放式实验教学。
1.学生全程参与实验,推行以学生自我训练为主的实验教学方法
在组织实验教学时,为学生提供创新能力培养的条件,倡导“学生主体,教师主导”:从查阅资料—制定实验方案—实施实验过程—记录实验结果—分析整理实验数据,到撰写实验报告的整个实验活动的实施主体是学生,充分培养学生独立分析、解决问题的能力和综合表达能力,教师仅仅是组织者、指导者与监督者。如在微生物实验中,请学生参与试剂的配制、培养基的制备与灭菌、实验结果的观察记录与分析等,除了教师示范细菌分离接种要点、基本操作技能外,其他均由学生自己独立完成。在微生物分离与纯化、不同水质、不同食品中大肠群菌的检测实验中,我们按准科研方式,要求学生结合实验指导书,以2～3人为一小组,以小组为单位自己设计实验方案,采用不同的水质、不同的食品,从实验设计、准备到整个实验完成均由学生自己完成,有助于学生理清实验思路、增加动手操作机会,有利于系统地掌握微生物学实验方法和技能,激发了学生学习微生物学的兴趣,培养了科学研究意识与思路。此外,学生和教师共同准备实验还有利于师生交流沟通,便于及时发现和解决问题。
2.实施开放式实验教学
树立“优化课内、强化课外”意识,逐步实行全开放式实验教学模式。建立网络实验课程平台,采取网上预约机制,学生可以根据自己对实验预习与准备的情况,约定进入实验室做实验的时间。教师重点指导实验设计思想与实验技能组合方法,适度淡化实验内容与具体实验操作步骤的指导。我们开设果蝇生物习性形态特征研究、唾液腺解剖和染色体制片、两对相对性状的遗传分析实验,请学生自己养殖果蝇观察其生物习性。老师事先设计几个项目,也请学生自行增设项目(给予课外设计分)研究果蝇的生活习性、形态结构特征(生物学内容)(课外时间),养殖观察一段时间后,再进行解剖掌握节肢动物的结构特征,同时做染色体制片与观察、两对相对性状的遗传分析(遗传学内容)(课内时间)。这样,既能探索研究节肢动物的生物学习性,又能掌握遗传学的基本知识点与操作技能。
3.建设网络实验教学平台
通过学校网络平台,实现实验教学的多媒体化与实验网络虚拟化,提高网上实验学习的效率。课程网站由虚拟实验室、实验室开放预约管理系统、实验内容、实验自主设计、师生交流等模块组成。
4.引入研讨式实验教学,激发学生求真、求实欲望
(1)从每个实验中挑出既是学生感兴趣的又是难点或重点的专题作为研讨的内容。
(2)研讨的组织形式:以一个自然班为基本单位,在原来的实验分组的基础上(每组2～3人),以3～4个小组组成一个实验课研讨小组。
(3)研讨交流:要求每个学生认真拟好发言提纲,有自己的观点和质疑,形成书面材料,以PPT形式进行交流探讨。每次研讨课,由教师进行归纳总结,肯定正确的共识,发表对尚无定论问题的看法,理清有争议问题的本质,阐述实验的目的与意义,提出一些衔接其他实验课程内容、与理论教学内容密切相关、有一定前瞻性的思考题,让学生自己去学习和研究,为下一轮研讨作好准备,也为学生的毕业实习及科研能力的提高打下基础。
三、完善实验课程考核考评方式
以学生能力考核为核心,基本技能掌握为基础,探索多个环节、多种方式的实验考核考评方式,以全面客观评价学生应用能力及对基础知识的理解和掌握。主要包括三个方面:实验原理、实验过程、实验报告及实验技能考核。
(1)实验原理的考核(占10%):以试卷形式对实验内容中的难点、关键点、基本原理、实验流程设计等进行测评,主要考核学生对实验理论知识的掌握情况。
(2)实验过程的考核(占50%):包括实验预习(占5%)、实验方案设计(占20%)、实验研讨及结果分析(占20%)、实验时的表现等环节(占5%)。
(3)实验报告考核(占10%):重点考核学生对实验过程的体会、实验结果的分析与探讨。评分标准不以实验结果的正确与否作为唯一标准,对因实验失误导致实验失败的学生,只要能仔细分析、找出失败原因,仍可给高分。
(4)实验技能的期末考核(占30%):事先告诉学生每个实验所确定的几个关键的技能操作环节是考核要点。
通过三年多的实践,实验教学改革使学生更深层次地理解相关课程实验的内在联系,调动学生实验积极性,增强学生自主实验的能力,学生的思维由单一向综合发展,开阔了思维空间,达到求异和创新的目的。培养学生解决实际问题的创新能力,促进学生知识、能力、思维和素质全面协调发展,实现“实践能力、学习能力、创新创业能力”的核心能力培养目标,培养更多适应社会发展需要的高素质应用型人才,为其他专业应用型人才培养提供思路。
参考文献:
[1]熊宏齐,戴玉蓉,郑家茂.实验教学改革与实验室建设规划的研究与实践[J].实验室技术与管理,2008,(10).
[2]孟庆繁,周慧,等.生物科学创新实验教学体系的构建与实践[J].实验室研究与探索,2006,(12).
[3]韩新才.高校生物技术专业教学方法改革探索与实践[J].广东化工,2008,(1):118-120.
(责任编辑:麻剑飞)
关键词:能力培养;生物技术专业;实验教学
作者简介:尹尚军(1968-),女,安徽桐城人, 浙江万里学院生物与环境学院,副教授,理学硕士,主要研究方向:生物化学、生物技术专业教学与管理;朱秋华(1963-),女,浙江宁波人,浙江万里学院生物与环境学院,教授,理学硕士,主要研究方向:动物营养。(浙江 宁波 315100)
基金项目:本文系浙江省新世纪高等教育教学改革研究项目(项目编号:yb08070)、国家教育部生物技术特色专业建设项目(项目编号:TS1Z162)的研究成果。
实验教学是高等学校本科教学的重要组成部分,是高校培养学生实践能力和创新精神的主要途径之一,对于培养学生理论联系实际、实现素质教育和创新创业教育人才培养目标有着重要和不可替代的作用。[1]但长期以来,高校生物技术专业实验课程存在实验课程设置彼此独立,实验内容缺乏整体设计,实验内容的专业特色不强,且以验证性实验为主,综合性、研究性实验很少;实验教学模式落后、单一;缺乏科学合理的实验考评考核方式,对学生实践能力和创新能力的综合考核不够等各种问题,改革目前的实验教学体系、教学内容、教学模式及实验考评制度十分必要。
作为教学型高校,浙江万里学院以培养高素质应用型人才为根本出发点,围绕这一目标必须强化学生实践动手能力和创新创业精神的培养,而实践能力与创新精神需要在实验教学中得到强化与提升。[2]本项目的研究在于以改革实验教学模式为切入点,构建生物技术专业实验课程与技能体系,建立科学合理的实验考评考核方式,促进学生知识、能力、思维和素质全面协调发展,实现“实践能力、学习能力、创新创业能力”的核心能力培养目标,[3]以培养适应经济社会发展需要的高素质应用型人才。
一、构建生物技术实验课程体系和技能体系,规范基础实验技能,强化专业和行业技能
优化课程之间、课程内实验项目的组合,增设综合性实验和设计研究性实验,体现先进性、综合性,实验内容侧重实践应用和科技创新,旨在培养学生的探索精神、科学思维、综合实践能力及创新能力;强化实验操作技能,注重标准化、规范化,熟悉先进仪器设备的使用、保养方法。
1.实验课程体系的构建
(1)基础实验课程:将“微生物学基础实验”、“细胞生物学实验”、“遗传学实验”、“植物科学实验”、“动物科学实验”整合成“基础生物实验技术”,综合各课的交叉实验内容,构建综合实验,结合学科的最新发展,增添设计科研型的实验项目;结合专业特点与后续课程的需要,增加与专业知识与实际生活相关联的实验内容。使学生既掌握基本操作技能又熟悉现代仪器设备的使用,并能将实验知识应用于实践。
(2)分析检测技术:体现产业背景,突出应用型人才培养特色,将原有的“分析技术”、“检测技术”、“仪器分析”、“食品理化检验”4门课程整合成“现代分析实验技术”,既要考虑仪器分析技术的系统性又要重点兼顾学院大型仪器设备的条件,构建分析技术实验项目,实验内容要有创意,并结合产业与生活中实际问题组织实验内容。
(3)生化实验技术:突出生物化学实验基本技术,体现应用型人才培养特色,结合产业,围绕多糖、单糖、蛋白质、DNA、酶等组织实验项目,重点传授盐析、透析与反透析、超滤、冷冻干燥相关技术;离心分离技术;层析技术;电泳技术;核酸杂交、基因重组等部分分子生物学实验技术;生物大分子分离、纯化的一般实验设计方法。
(4)生物技术大实验:涉及分子生物学、基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程实验内容,以微生物、动植物细胞为基点,整合成生物技术大实验,重点掌握相关课程的基本操作技能与最新的实验项目。
2.实验技能体系的构建:分为生物技术基础技能、专业技能和行业综合技能
(1)基础技能:包括滴定、天平操作、溶液配制、有机化学基本操作、常用仪器使用等基础实验技术,以离心、萃取、电泳、层析为主要训练项目的分析技术,以化学检测、光学检测、气体检测、放射性同位素检测、生物化学检测、免疫学检测为主要训练项目的检测技术等。
(2)专业技能:包括细胞、组织、原生质体培养、分离、融合等技术的组织与细胞操作技术课程,无菌操作、微生物培养、酶的分离与纯化、发酵和固定化酶技术的现代微生物实验技术,质粒DNA分离纯化鉴定、酶切及凝胶电泳、重组质粒连接转化筛选、PCR技术的基因工程实验技术等。
(3)模块(行业综合)技能:包括以多糖、牛黄、凝血酶、红细胞生成素等活性物质提取,疫苗制备等生物制品与制药技术,脱毒、快繁苗、多倍体育种、胚胎移植等现代农业生物技术,以及蛋白质、多肽、纤维、食用色素等物质分离、提纯与检测,果汁、酒及保健品制备等技术为主要训练项目的食品生物技术等。
二、探索新的实验教学模式
引进学生全程参与实验准备;问题式、讨论式及“学生指导学生”的以学生为主体的实验教学方法;学生自主设计实验项目、开放式实验教学。
1.学生全程参与实验,推行以学生自我训练为主的实验教学方法
在组织实验教学时,为学生提供创新能力培养的条件,倡导“学生主体,教师主导”:从查阅资料—制定实验方案—实施实验过程—记录实验结果—分析整理实验数据,到撰写实验报告的整个实验活动的实施主体是学生,充分培养学生独立分析、解决问题的能力和综合表达能力,教师仅仅是组织者、指导者与监督者。如在微生物实验中,请学生参与试剂的配制、培养基的制备与灭菌、实验结果的观察记录与分析等,除了教师示范细菌分离接种要点、基本操作技能外,其他均由学生自己独立完成。在微生物分离与纯化、不同水质、不同食品中大肠群菌的检测实验中,我们按准科研方式,要求学生结合实验指导书,以2～3人为一小组,以小组为单位自己设计实验方案,采用不同的水质、不同的食品,从实验设计、准备到整个实验完成均由学生自己完成,有助于学生理清实验思路、增加动手操作机会,有利于系统地掌握微生物学实验方法和技能,激发了学生学习微生物学的兴趣,培养了科学研究意识与思路。此外,学生和教师共同准备实验还有利于师生交流沟通,便于及时发现和解决问题。
2.实施开放式实验教学
树立“优化课内、强化课外”意识,逐步实行全开放式实验教学模式。建立网络实验课程平台,采取网上预约机制,学生可以根据自己对实验预习与准备的情况,约定进入实验室做实验的时间。教师重点指导实验设计思想与实验技能组合方法,适度淡化实验内容与具体实验操作步骤的指导。我们开设果蝇生物习性形态特征研究、唾液腺解剖和染色体制片、两对相对性状的遗传分析实验,请学生自己养殖果蝇观察其生物习性。老师事先设计几个项目,也请学生自行增设项目(给予课外设计分)研究果蝇的生活习性、形态结构特征(生物学内容)(课外时间),养殖观察一段时间后,再进行解剖掌握节肢动物的结构特征,同时做染色体制片与观察、两对相对性状的遗传分析(遗传学内容)(课内时间)。这样,既能探索研究节肢动物的生物学习性,又能掌握遗传学的基本知识点与操作技能。
3.建设网络实验教学平台
通过学校网络平台,实现实验教学的多媒体化与实验网络虚拟化,提高网上实验学习的效率。课程网站由虚拟实验室、实验室开放预约管理系统、实验内容、实验自主设计、师生交流等模块组成。
4.引入研讨式实验教学,激发学生求真、求实欲望
(1)从每个实验中挑出既是学生感兴趣的又是难点或重点的专题作为研讨的内容。
(2)研讨的组织形式:以一个自然班为基本单位,在原来的实验分组的基础上(每组2～3人),以3～4个小组组成一个实验课研讨小组。
(3)研讨交流:要求每个学生认真拟好发言提纲,有自己的观点和质疑,形成书面材料,以PPT形式进行交流探讨。每次研讨课,由教师进行归纳总结,肯定正确的共识,发表对尚无定论问题的看法,理清有争议问题的本质,阐述实验的目的与意义,提出一些衔接其他实验课程内容、与理论教学内容密切相关、有一定前瞻性的思考题,让学生自己去学习和研究,为下一轮研讨作好准备,也为学生的毕业实习及科研能力的提高打下基础。
三、完善实验课程考核考评方式
以学生能力考核为核心,基本技能掌握为基础,探索多个环节、多种方式的实验考核考评方式,以全面客观评价学生应用能力及对基础知识的理解和掌握。主要包括三个方面:实验原理、实验过程、实验报告及实验技能考核。
(1)实验原理的考核(占10%):以试卷形式对实验内容中的难点、关键点、基本原理、实验流程设计等进行测评,主要考核学生对实验理论知识的掌握情况。
(2)实验过程的考核(占50%):包括实验预习(占5%)、实验方案设计(占20%)、实验研讨及结果分析(占20%)、实验时的表现等环节(占5%)。
(3)实验报告考核(占10%):重点考核学生对实验过程的体会、实验结果的分析与探讨。评分标准不以实验结果的正确与否作为唯一标准,对因实验失误导致实验失败的学生,只要能仔细分析、找出失败原因,仍可给高分。
(4)实验技能的期末考核(占30%):事先告诉学生每个实验所确定的几个关键的技能操作环节是考核要点。
通过三年多的实践,实验教学改革使学生更深层次地理解相关课程实验的内在联系,调动学生实验积极性,增强学生自主实验的能力,学生的思维由单一向综合发展,开阔了思维空间,达到求异和创新的目的。培养学生解决实际问题的创新能力,促进学生知识、能力、思维和素质全面协调发展,实现“实践能力、学习能力、创新创业能力”的核心能力培养目标,培养更多适应社会发展需要的高素质应用型人才,为其他专业应用型人才培养提供思路。
参考文献:
[1]熊宏齐,戴玉蓉,郑家茂.实验教学改革与实验室建设规划的研究与实践[J].实验室技术与管理,2008,(10).
[2]孟庆繁,周慧,等.生物科学创新实验教学体系的构建与实践[J].实验室研究与探索,2006,(12).
[3]韩新才.高校生物技术专业教学方法改革探索与实践[J].广东化工,2008,(1):118-120.
(责任编辑:麻剑飞)