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生物技术实验教学改革与人才培养

2023-11-06 84 上传者：管理员

摘要：随着经济社会的快速发展，对生物技术专业人才的要求不断提高。对如何更好地开展实验教学、培养符合时代需求的生物技术人才进行探索，通过贯彻思政理念、改良教学模式、优化课程体系、完善考核机制和教研赛结合等举措，提升学生的专业综合能力，提高综合素养，满足相关行业企业对高水平专业人才的需求。

关键词：
实验教学
思政理念
生物技术
生物技术人才培养
生物领域
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随着社会的发展和进步，相关行业企业对生物领域高水平专业人才的需求更加迫切。高校承担着培养新时代人才的任务，[1]紧跟时代发展步伐，培养符合社会需求的高水平专业人才是高校人才培养的目标。生物学是一门以实践为主的科学，实验教学是生物学教学的重要组成部分。为了适应新时代人才培养的需要，教师需按照“厚基础、强能力、高素质”的高校人才培养模式，[2]推进生物学实验教学改革，激发学生的创新意识，提升学生的综合能力，[3]促进学生的全面发展。近年来，学校多次对生物学实验教学改革进行探索，效果显著。

一、贯彻课程思政理念，强化社会责任意识

课程思政是新时代高等学校教育改革的新举措，强调在教学过程中融入思政元素、开展思政教育，帮助学生树立正确的世界观、人生观和价值观，[4]以期培养出以德为先、德才兼备，具备科学辩证思维、较丰富专业知识和较强科研素养的新时代专业人才。[5]学校教师主动将课程思政理念贯穿整个生物技术人才培养过程中，在培养学生专业实践操作技能的同时，注重爱国情怀、环保意识和科学精神的培养。

例如，在大一学期的普通生物学实验教学中，教师带领学生对学校周边环境中的各种植物进行采样，观察植物的形态结构，制作标本，进行植物群落调查。同时教师可以根据当地建设和经济发展需求，为学生讲解城市园林规划和农村生态养殖的意义，深化绿色环保和可持续发展的理念，培养学生敬畏自然、保护环境的意识。在实验教学过程中，教师要求学生认真观察实验现象、真实记录实验结果，着力培养学生严谨的科学态度和求真务实的工作作风。教师把实验项目与社会生产生活结合起来讲解，深化学生对专业知识的认知，引导学生把所学专业技能与国家建设联系起来。

课堂上，教师为学生介绍当代优秀科学家的科研成果及先进事迹，引导学生向前辈学习，培养学生的自信、自强、自立、自主精神，培养学生锲而不舍、甘于奉献的科学精神。课外，教师带领学生参与各类社会实践活动，通过课内与课外相结合，培养学生的社会责任感和使命感，坚定理想信念，为国家的发展而奋斗。

二、改进实验教学模式，培养自主设计思维

经过紧张的中学生活，学生进入大学校园，开启各个学科领域专业知识的学习。然而一些学生还秉持中学时期的学习观念，认为实验是对理论知识的验证和补充巩固，存在重理论、轻实验，[6]实验课动手操作积极性不高等现象。传统的实验教学存在教学内容相对单一等问题，课堂上一些教师仍然采用传统的教学模式，学生在实验课上按照教师给定的实验方案按部就班地完成实验操作，这种传递—接受式的教学模式虽然能够提高教学效率，但不利于学生自主实践能力的提升和创新思维的培养。[7]

在实验教学中，教师应及时更新教学观念，改进实验教学模式，鼓励学生勇于创新，敢于对现有的实验方案提出不同构想，自主设计实验方案。如以分子生物学实验为例，在探究重组蛋白的诱导表达时，让学生以3～4人为一组，每组自行设计实验方案(见图1)。每个小组不仅需要设计药剂的浓度和诱导的温度、时间，而且需要自行配制药剂和调整仪器参数，明确实验材料取样处理的方法和合理存放的条件等。各小组设计的实验方案不同，开展实验的时间也不同，学生需要提前做好规划，自行与学校实验室管理员进行预约。遇到疑难问题时，小组成员之间、学生与教师之间需要相互沟通、协商。这样不仅能够有效培养学生的自主意识和设计思维能力，而且能够提高学生的沟通交流能力和团队协作能力，提升学生自主实践的积极性和良好的科研素养。

图1 重组蛋白的诱导表达实验设计

三、优化实验课程体系，强化专业实践技能

随着科学技术的迅猛发展，新技术层出不穷。高校根据新时代人才培养的需要，及时改进人才培养方案和教学大纲，优化实验课程体系，增加综合设计性实验课程的课时，引入大量现代生物技术领域先进的实验内容，如酶联免疫技术、PCR技术、层析技术、电泳技术及物质定性定量检测技术等，帮助学生掌握学科前沿技术。

新时代，生物技术已经广泛运用到医药卫生、食品化工、农林养殖等多个领域，为了满足相关领域对生物技术专业人才的需要，学校在原有实验课程的基础上增设天然药物分离技术实验、食品药品检测技术实验、农药生物检测技术实验等课程，让学生亲身体验所学技能在生产生活实践中的应用，帮助学生掌握生物学相关应用领域的基本技能，使学生所学技能能够适应社会多行业的要求。

改革后的实验课程主要由基础性实验和综合设计性实验两部分组成，基础性实验课程主要培养学生的基本实验技能，综合设计性实验课程主要培养学生利用所学技能进行综合设计和创新科研的能力。前期开展基础性实验课程，后期开展综合设计性实验课程，综合设计性实验课程是基础性实验课程的扩展和补充。实验项目由简到繁，由易到难，层层深入，循序渐进，构成一个连贯的实验教学体系。

以微生物学实验为例(见下表),后期开展的综合设计性实验课程需要学生根据前面所学技能和实验室现有条件，自主选取感兴趣的实验材料，查阅文献、整理思路、拟定实验方案，方案交教师审核通过后，再由学生独立完成整个实验流程，并在实验结束后撰写实验报告。前期开展的基础性实验能够锻炼学生的动手能力，提升学生的专业知识应用能力；后期开展的综合设计性实验能够进一步强化学生的微生物学基本操作技能，培养学生运用专业技能解决实际问题的能力，为学生后续开展课余科研实验和毕业论文设计实验奠定良好的基础。

微生物学实验教学项目表

四、完善实验考核机制，构建多元化的考核体系

实验考核是实验教学的重要环节，是提高教学水平、改进教学方法的重要手段，[8]是判断教师教学目标是否达成的依据。传统的实验教学考核主要以实验报告和期末随机实验操作考核作为主要的评分依据，这种考核方式注重检验学生的实验数据和实验结果是否正确，侧重学生机械化操作技能的培养，忽略了学生设计思维能力的考查，以及对学生团队合作能力和语言表达能力的评估，这种单一的考核方式不利于学生综合能力和创新意识的培养。

学校逐步完善实验考核机制，构建多元化的考核体系，使考核内容更加全面、更加具体(见图2)。实验考核涉及学生学习态度、行为习惯、专业知识等各方面的考核，能够对学生的综合素质给予一个客观合理的评价，促进学生的全面发展。

图2 多元化实验教学考核体系

五、教研赛结合，多方面提升综合素质

为了培养符合时代需求的专业人才，学校不断改进教学方法，优化实验教学内容，改善实验室条件，陆续补充购置了大量高端精密的仪器设备，如高速冷冻离心机、荧光实时定量PCR仪、NanoDrop 2000超微量分光光度计、倒置荧光显微镜、高效液相色谱仪等，并逐步完善实验室管理的各项规章制度，创建良好的教学科研平台。为了提高学生的实验操作积极性，强化学生的科研意识和创新思维能力，学校教师将课外科研实验引入课程教学中，采取课外科研实验和课内教学实验相结合的教学模式，将课外科研实验作为课内教学实验的延伸和补充，引导学有余力的学生自主开展科学研究。

例如，在生物化学实验课程教学中，课内学生学习生物大分子物质的提取和定性定量检测方法，课外教师组织学生参加多个科研项目，包括各种植物有效成分的提取工艺和活性研究、不同食物营养成分比较分析等。在微生物学实验教学中，课内学生学习微生物的基础理论知识和实验操作技能后，课外教师组织学生对学校周边环境中的各种样本进行微生物种群分析，研讨基础建设和工业生产会对环境中的微生物产生哪些影响。在分子生物学实验教学中，课内学生学习DNA提取和基因克隆、蛋白质诱导表达等基本技术，课外由教师带领学生尝试构建和筛选基因工程菌，以期改造和生产基因工程药物，并应用于临床医学中。

将教学与科研紧密结合，不仅能够激发学生的学习兴趣，拓展学生的专业知识，巩固学生的专业技能，而且能够帮助教师在工作中积累科研成果，并运用科研成果创新教学内容，教研兼顾，相得益彰。

学校积极创设和搭建各类比赛平台，调动学生积极参与国家级、省级、校级各类学科技能大赛，如全国大学生生命科学竞赛、湖北省大学生生物实验技能竞赛，以及学校“生化杯”生物技能竞赛、趣味标本制作大赛、环保知识竞赛等。这些竞赛形式多样，有的注重考验学生的专业知识和实践技能，有的注重学生科研成果和实物作品的展示，学生可根据自己的特长和兴趣爱好自由组队参赛。将教研赛相结合，以研带教，以赛促教，利用科研、竞赛激励学生自主强化实践技能，培养学生的探究意识，磨炼学生的坚强意志，提高学生的创新能力，多方面提升学生的综合素质。

六、小结

新时代，对生物技术实验教学改革进行探索，能够加深学生对相关领域知识的理解，强化学生的自主学习能力和实践操作能力，培养学生勇于突破、敢于创新的精神，激发学生强烈的科研欲望，促使学生全面发展，成为符合时代需要的高素质专业人才，为将来服务社会、建设祖国打下坚实的基础。

参考文献:

[1]周彩霞,徐富建.新时代背景下高校仪器分析实验教学改革探索[J].广州化工,2021(21)

[2]何建刚,乔雪玲.新时代下对教学改革与实践的几点思考——以《稀土元素化学》课程为例[J].广东化工,2021(16)

[3]刘艳红.在生物学实验教学创新中培养学生的综合能力[J].实验教学与仪器,2019(11)

[4]王剑凌.“课程思政”理念融入课堂教学的探索——以概率论与数理统计课程为例[J].科教导刊,2021(32)

[5]刘雪茹,惠壮,李延,等.化学实验课课程思政案例库建设初探 [J].大学化学,2022(10)

[6]孙威,鞠志刚,刘杰.高等学校生物实验教学改革初探[J].亚太教育,2016(28)

[7]郝金萍.探究性教学和传递—接受式教学之比较研究[D].沈阳:沈阳师范大学,2012

[8]余立华,卢占英,刘芳,等.医学机能学实验考核评价体系探索[J].基础医学教育,2020(1)

文章来源:骆淑媛,邓丽娟,黄艳.生物技术实验教学改革与人才培养[J].学园,2023,16(31):63-65.