談科研創(chuàng)建設(shè)計(jì)性生物教學(xué)體系

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［摘要］為了提高《生物工程綜合實(shí)驗(yàn)》課程的教學(xué)效益，更好地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力，通過教學(xué)與創(chuàng)新科研相結(jié)合的方式構(gòu)建了設(shè)計(jì)性、探究性的綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。實(shí)踐結(jié)果證明，改革后的教學(xué)體系有效提高了學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，激發(fā)了學(xué)生的主動性和創(chuàng)新意識，符合培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的教育目標(biāo)。

［關(guān)鍵詞］生物工程綜合實(shí)驗(yàn)；教學(xué)內(nèi)容；改革；創(chuàng)新科研

高等院校是培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力、獨(dú)立工作能力和實(shí)踐能力的人才的主要基地。綜合性實(shí)驗(yàn)課程是本科教育的重要內(nèi)容之一，是應(yīng)用某一課程或多門課程的綜合知識獨(dú)立思考并完成實(shí)驗(yàn)的技能和方法進(jìn)行綜合訓(xùn)練的過程，是提高學(xué)生實(shí)踐能力的重要途徑。生物工程綜合實(shí)驗(yàn)是一門融合生物工程各種技術(shù)的綜合性專業(yè)課程，對培養(yǎng)創(chuàng)新和應(yīng)用型的生物工程人才非常重要。我校生物工程專業(yè)開設(shè)的《生物工程綜合實(shí)驗(yàn)》課程在以往的教學(xué)中存在一些弊端：（1）內(nèi)容不能很好地融入目前先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)；（2）教學(xué)以教師為主導(dǎo)，學(xué)生按部就班，缺乏創(chuàng)新意識和主動性。這樣的教學(xué)體系，雖然鍛煉了學(xué)生的動手能力，但是在培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題能力、充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維方面是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。參考近年來不少學(xué)者提出的高校綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的經(jīng)驗(yàn)，從本校實(shí)際情況出發(fā)，我們對《生物工程綜合實(shí)驗(yàn)》課程進(jìn)行了一些改革。

一、結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，拓展經(jīng)典綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

經(jīng)典綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包含了基本理論和操作，為了讓學(xué)生掌握生物工程專業(yè)的基本技能。但是往往不能很好地展現(xiàn)最新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，使得教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)實(shí)踐不能很好地銜接。在經(jīng)典的綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容中增加一些目前生產(chǎn)過程中使用的技術(shù)，例如，在“谷氨酸發(fā)酵”這一經(jīng)典實(shí)驗(yàn)中增加了轉(zhuǎn)化谷氨酸生產(chǎn)γ-氨基丁酸的內(nèi)容，對γ-氨基丁酸的測定需要涉及產(chǎn)物初步提取、衍生以及高效液相色譜梯度法測定，通過該項(xiàng)目的實(shí)踐，讓學(xué)生掌握了氨基酸及其衍生物的測定方法，并應(yīng)用于今后的生產(chǎn)實(shí)踐中。

二、結(jié)合教師創(chuàng)新科研，衍生綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

充分利用湖州師范學(xué)院浙江省生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的資源，通過結(jié)合教師的科研成果衍生出新的綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。例如：“重組大腸桿菌高密度發(fā)酵生產(chǎn)β-糖苷酶”這一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，是從教師科研衍生的綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。讓學(xué)生從重組菌表達(dá)條件、發(fā)酵工藝條件等方面入手，設(shè)計(jì)工藝優(yōu)化方案來提高重組β-糖苷酶的產(chǎn)量。通過實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生了解了基因工程菌高密度發(fā)酵的工藝調(diào)控。這種啟發(fā)式、設(shè)計(jì)式的綜合性實(shí)驗(yàn)對激發(fā)學(xué)生的自主創(chuàng)新和分析問題、解決問題的能力具有顯著的促進(jìn)作用。

三、結(jié)合大學(xué)生創(chuàng)新科研，構(gòu)建探究性綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

根據(jù)本校的實(shí)驗(yàn)條件，設(shè)計(jì)幾個綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在課程開設(shè)的前一個學(xué)期將內(nèi)容發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生自主選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。以團(tuán)隊(duì)合作的形式自主查閱文獻(xiàn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，通過提交可行性報告的形式由教研組教師進(jìn)行審核。通過審核的實(shí)驗(yàn)方案，由教師利用課余時間指導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行完善。對于在課程中能夠順利實(shí)施并取得較好結(jié)果的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在課程結(jié)束后，根據(jù)學(xué)生的興趣拓展成大學(xué)生創(chuàng)新性科研項(xiàng)目。例如：“纖維素酶高產(chǎn)菌株發(fā)酵工藝優(yōu)化”這個綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生組利用前期篩選獲得的纖維素酶高產(chǎn)菌株進(jìn)行發(fā)酵并純化獲得纖維素酶，利用酵母菌進(jìn)行同步酶解發(fā)酵浮萍纖維來生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白。課程結(jié)束后申請“校級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃”項(xiàng)目對不同的水生植物纖維同步酶解發(fā)酵工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，使單細(xì)胞蛋白的產(chǎn)量提高了9%。進(jìn)一步申請了“浙江省大學(xué)生新苗人才計(jì)劃”項(xiàng)目，利用大腸桿菌大量表達(dá)重組纖維素酶，使發(fā)酵后單細(xì)胞蛋白的產(chǎn)量進(jìn)一步提高了15%左右。在每3年重新制定教學(xué)大綱時，將這類順利完成的課題內(nèi)容增加到綜合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中，豐富課程內(nèi)容，同時也吸引更多的學(xué)生選擇這類開放式的綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目。通過這種方式，調(diào)動學(xué)生參與綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的積極性，促進(jìn)學(xué)生拓寬知識面，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神，同時激發(fā)他們參與創(chuàng)新性科研的熱情和積極性。

四、結(jié)束語

改革后本課程的問卷調(diào)查結(jié)果顯示，通過結(jié)合創(chuàng)新科研使課程內(nèi)容的設(shè)置更緊密地結(jié)合科研實(shí)際，94%以上的學(xué)生對改革后的教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容表示滿意。實(shí)踐證明，在這種設(shè)計(jì)性、探究性的教學(xué)體系中更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新思維。

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作者:于嵐 邵朝綱 姜葉琴 劉洋 孫來玉 朱淑穎 單位:湖州師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院