生物工程下的生物分離工程實驗教學

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【摘要】為滿足社會對應(yīng)用型人才的需求，對生物工程專業(yè)《生物分離工程實驗》課程的教學改革進行探索。通過改革課程內(nèi)容、改革實驗教學手段、改革實驗教學模式和以科研促教學等方面的改革，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新應(yīng)用能力，調(diào)動學生學習的主觀能動性，提高教學效果。

【關(guān)鍵詞】生物分離工程；應(yīng)用型人才；教學改革

地方高校的辦學宗旨是服務(wù)地方，服務(wù)社會，要達到這一目標，應(yīng)用型人才培養(yǎng)是其保障。因此我們在日常教學中應(yīng)不斷總結(jié)經(jīng)驗，努力提高教學的效果。在高等教育過程中，實驗教學不僅僅只作為理論教學的補充，在應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下，作為訓練學生實踐動手能力的實驗教學顯得更加突出、更加重要，應(yīng)該受到更多的重視。而生物工程專業(yè)作為新型交叉學科，加強學生的實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)更是迫在眉睫[1，2]。生物分離工程通常也稱為生物工業(yè)下游技術(shù),現(xiàn)階段已成為整個生物產(chǎn)業(yè)技術(shù)中的瓶頸技術(shù)，其加工過程主要針對生物工業(yè)上游生產(chǎn)過程獲得的生物原料，對其中某種有效成分進行分離提取、加工并精制，最終使其成為成型產(chǎn)品的應(yīng)用型技術(shù)。生物分離工程課程作為生物工程專業(yè)的必修課程，課程的目的是讓學生了解并掌握生物物質(zhì)分離所依賴的原理、常用的生物物質(zhì)分離技術(shù)、生物分離的各種過程，以及這些分離技術(shù)操作過程的關(guān)鍵點和如何保證實驗所采用分離工藝水平的先進性，因此該課程實踐性強，應(yīng)用性強，且與生產(chǎn)結(jié)合緊密，但從以往的教學效果看，傳統(tǒng)方式培養(yǎng)的學生缺乏創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，這顯然不符合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標，對生物分離工程課程進行工程實踐應(yīng)用的教學改革勢在必行[3，4]。進行生物分離工程實驗教學改革對于培養(yǎng)具有扎實理論知識和實際應(yīng)用能力的應(yīng)用型人才具有重要的意義。經(jīng)過對現(xiàn)行的生物分離工程實驗課存在的問題進行總結(jié)，并通過認真細致的思考，嘗試提出以下幾點建議，作為普通地方高校生物分離實驗課程教學的參考。

1改革課程內(nèi)容，加強應(yīng)用能力的培養(yǎng)

任何一門課程，其教學內(nèi)容的設(shè)置都尤為重要，實驗課程的教學也如此。一般實驗教學為把實驗課程項目分為3塊，分別是基礎(chǔ)性實驗、設(shè)計性實驗和綜合性實驗。基礎(chǔ)性實驗強調(diào)掌握實驗操作步驟與規(guī)范，培養(yǎng)學生基本實驗素質(zhì)。選擇此類型的實驗項目時要在專業(yè)需求的指導下進行精選，同時實驗項目不能脫離教學大綱、培養(yǎng)目標，要使學生能獲得本課程所要求的基本實驗技能。綜合性實驗側(cè)重于實驗方法和技能的綜合訓練，實驗會涉及多領(lǐng)域、多因素，注重知識的關(guān)聯(lián)，它著重培養(yǎng)學生的綜合分析能力、實驗動手能力[5，6]。設(shè)計性實驗指給定實驗?zāi)康?、要求和實驗條件，由學生通過查找文獻和應(yīng)用所學知識自行設(shè)計實驗路線、方法并進行實施，是對綜合實驗的進一步提升，對實驗技能要求更高，它側(cè)重于科學研究的訓練，可激發(fā)學生的創(chuàng)新意識、培養(yǎng)創(chuàng)新能力[5，6]。因此從培養(yǎng)應(yīng)用型人才出發(fā)。筆者在以往的基礎(chǔ)上增加設(shè)計性、綜合性實驗項目，認為基礎(chǔ)性、綜合性、設(shè)計性實驗的比例設(shè)置為1∶4∶1比較合適。

2改革實驗教學手段

傳統(tǒng)的實驗教學主要通過教師的教授和板書形式進行，由于教學課時的限制，教師沒有足夠時間在課堂上演示整個實驗操作的全部過程，使學生無法整體把握實驗全局，出現(xiàn)實驗操作不夠規(guī)范，最終導致實驗效果降低。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，多媒體網(wǎng)絡(luò)教學目前已被廣泛應(yīng)用，多媒體網(wǎng)絡(luò)教學是結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體技術(shù)，利用多媒體計算機，把那些信息傳播的載體按實際教學的要求進行合理有效的組合，最后通過計算機顯示出來，并且可以讓使用者與計算機之間進行人機交互操作，完成教學培訓過程。在生物分離工程實驗教學中可以采用現(xiàn)代化的多媒體教學方式，這樣可以將生物大分子的分離過程變的可視，視頻的演示效果使學生的注意力集中，使學生的學習興趣和能動性提高，使學生的學習自由和空間得到擴展,教學效果更明顯。因此，可以通過建立網(wǎng)絡(luò)實驗教學平臺，讓學生在實驗前通過平臺觀看預先設(shè)置好的實驗教學錄像來提前預習相關(guān)知識，學生看視頻預習，比看文字形象，能更好地理解實驗原理和內(nèi)容，大大提高學習效率，對實驗操作做到心中有數(shù)，還可通過視頻的演示糾正不規(guī)范操作，避免實驗盲目，提高教學效果，而且還可避免因操作不當引起的實驗試劑的浪費和實驗事故發(fā)生。因此在生物分離工程實驗教學中以多媒體網(wǎng)絡(luò)教學代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實驗教學手段勢在必行。

3改革實驗教學模式

現(xiàn)行的實驗教學模式大多是教師進行保姆式的教學，由實驗員配置好實驗所用的溶液試劑，老師詳細講解實驗步驟，學生按部就班完成實驗。這種模式的教學忽略了學生的主體地位，學生缺乏主動性，整個實驗缺乏主動思考，這樣導致學生不能深入理解的前因后果，也就不能全面掌握實驗技能，更不能將學校學到的技能應(yīng)用到生產(chǎn)實踐中，缺乏獨立工作的能力，這樣培養(yǎng)的學生就無法達到應(yīng)用型人才培養(yǎng)的標準。提高學生掌握基礎(chǔ)理論、基本技能、科學思維及動手能力的重要而有效的方法之一是尋找科學合理的實驗教學模式。為了達到培養(yǎng)人才的目的，同時考慮學校的實驗條件，針對基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗和設(shè)計性實驗，采取不同的教學形式?；A(chǔ)性實驗仍采用以教師為主的實驗教學模式，實驗員準備好各種試劑、調(diào)試好儀器設(shè)備，任課老師詳述實驗步驟，操作要領(lǐng)，注意事項等，并做到親手示范，全面指導。這種方法的優(yōu)點是能為學習該門課程的學生打好基礎(chǔ)，得到基本實驗技能的訓練，為后續(xù)實驗打好基礎(chǔ)。綜合性實驗教學先由老師設(shè)計備選方案，學生主動成立實驗小組，選擇感興趣的項目，任課老師不進行具體的示范，只集中講實驗原理，注意事項等；學生根據(jù)掌握的基本實驗技能，自主完成溶液配制、儀器調(diào)試和實驗各項工作，教師在課堂上轉(zhuǎn)變?yōu)榕浣?，主要負責處理緊急情況、答疑和監(jiān)督，這將會大大提高學生學習的熱情，提高動手能力和綜合分析能力。設(shè)計性實驗應(yīng)采取開放式教學，教師給出題目、學生自行查閱資料、設(shè)計方案、實施操作，教師只負責項目的指導審核，結(jié)果的評價，這可以激發(fā)學生的創(chuàng)新意識、培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

4以科研促教學

高?？蒲谐朔?wù)于生產(chǎn)，其另外一個重要作用是通過科研促進教學質(zhì)量的提高?？茖W研究可以通過增強知識的深度、延展知識的廣度，更新完善教師知識結(jié)構(gòu)和體系來提高教學效果。高校教師通常既要進行教學工作，也要從事科學研究，我們教育部門一直提倡教授授課，其實就是鼓勵將二者有機結(jié)合，以科研促進教學，這一點在實驗教學中顯得更為重要。在生物分離工程實驗教學中可以從兩個方面來考慮科研促進教學。一方面可以根據(jù)將教師的相關(guān)科研成果來設(shè)計實驗，以科研反哺教學，營造濃厚的科研氛圍,即采用科研團隊已完成的科研項目為切入點，在實驗教學中進行生物產(chǎn)品的整個下游過程，形成一個有序完整的生物分離工程知識體系。同時讓學生自行設(shè)計各個實驗單元的工藝，通過實驗小組內(nèi)討論和與授課教師的交流來細化實驗操作要點，得到完善實驗方案。這樣可以培養(yǎng)學生自主學習能力，通過團隊協(xié)作和相互交流來完成實驗，可以增強他們?nèi)蘸笤诳蒲袓徫缓凸ぷ魃系母偁幜?。為了完成這些工作，這也要求教學團隊日常的科研中要注重整理與課程相關(guān)的科研項目，不斷擴大項目的可選范圍，可讓學生根據(jù)興趣自由選題。另一方面可以讓一些學有余力的同學參與教師的日常科研工作，這樣可以讓學生更加清楚自己學習的目的，明確責任和職業(yè)使命，激發(fā)學生對學習的興趣和對科學研究的向往。

5優(yōu)化考核體系

以往的實驗考核多采用重結(jié)果、輕過程的方式進行，即只根據(jù)實驗報告來評分，對于實驗過程中學生的表現(xiàn)很少關(guān)注，這樣容易使學生做實驗走過場，導致實驗做完并沒有達到預期目標。在應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下，教學改革要以學生為本，考核方式的改革也應(yīng)以學生為本，制定合適的考核指標，為適應(yīng)生物分離工程實驗的教學改革，這些考核指標應(yīng)該包括實驗操作過程是否規(guī)范的考查、實驗方案設(shè)計的合理性、創(chuàng)新性的考查、結(jié)果分析是否透徹的考查、實驗小組研討積極性的考查、實驗過程團隊協(xié)作情況考查，最后還應(yīng)包括學生對實驗技能的掌握情況的考查，至于每個部分所占考核比例，筆者認為可根據(jù)學生在以上各個方面的具體表現(xiàn)的優(yōu)劣靈活掌握。另外對實驗報告本身來說也不能忽視，目前學生的實驗報告的書寫存在諸多問題，具體表現(xiàn)在照抄照搬，沒有條理，沒有重點，字跡潦草等。實驗報告的書寫類似與科研論文寫作，實驗報告可以看做是1篇小論文，如果實驗報告書寫不過關(guān)就會影響以后科研論文的寫作，因此，為培養(yǎng)學生科研論文的寫作能力，應(yīng)嚴抓實驗報告的書寫，讓學生把每一個實驗報告當成一個科研論文來寫,培養(yǎng)學生寫作表述能力、邏輯能力、對實驗結(jié)果的分析挖掘能力及概括總結(jié)能力。實驗教學是應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。生物分離工程實驗是生物工程專業(yè)重要的實驗課程之一，為達到培養(yǎng)目標，要積極探索從課程內(nèi)容、教學手段、教學模式以及科研促教學、優(yōu)化考核體系等方面的改革，突出學生的主體地位，讓學生主動參與學習活動，提高學生的實踐能力和創(chuàng)新能力，結(jié)合專業(yè)需求提高課程得教學質(zhì)量和效果，確保生物工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要。

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作者:彭凌 劉博婷 易道生 劉主 陳潔 單位:韶關(guān)學院英東生命科學學院