生物工程下的生物分離工程實驗教學(xué)
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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(xué)改革進行探索。通過改革課程內(nèi)容、改革實驗教學(xué)手段、改革實驗教學(xué)模式和以科研促教學(xué)等方面的改革，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新應(yīng)用能力，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，提高教學(xué)效果。
【關(guān)鍵詞】生物分離工程；應(yīng)用型人才；教學(xué)改革
地方高校的辦學(xué)宗旨是服務(wù)地方，服務(wù)社會，要達(dá)到這一目標(biāo)，應(yīng)用型人才培養(yǎng)是其保障。因此我們在日常教學(xué)中應(yīng)不斷總結(jié)經(jīng)驗，努力提高教學(xué)的效果。在高等教育過程中，實驗教學(xué)不僅僅只作為理論教學(xué)的補充，在應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下，作為訓(xùn)練學(xué)生實踐動手能力的實驗教學(xué)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(xué)科，加強學(xué)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(xué)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(xué)效果看，傳統(tǒng)方式培養(yǎng)的學(xué)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(biāo)，對生物分離工程課程進行工程實踐應(yīng)用的教學(xué)改革勢在必行[3，4]。進行生物分離工程實驗教學(xué)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(rèn)真細(xì)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(xué)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(xué)內(nèi)容的設(shè)置都尤為重要，實驗課程的教學(xué)也如此。一般實驗教學(xué)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?；A(chǔ)性實驗強調(diào)掌握實驗操作步驟與規(guī)范，培養(yǎng)學(xué)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(dǎo)下進行精選，同時實驗項目不能脫離教學(xué)大綱、培養(yǎng)目標(biāo)，要使學(xué)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(xùn)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(xué)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(xué)生通過查找文獻(xiàn)和應(yīng)用所學(xué)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(xué)研究的訓(xùn)練，可激發(fā)學(xué)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(rèn)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(xué)手段
傳統(tǒng)的實驗教學(xué)主要通過教師的教授和板書形式進行，由于教學(xué)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(xué)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(dǎo)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(xué)目前已被廣泛應(yīng)用，多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)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(xué)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(xué)培訓(xùn)過程。在生物分離工程實驗教學(xué)中可以采用現(xiàn)代化的多媒體教學(xué)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(xué)生的注意力集中，使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和能動性提高，使學(xué)生的學(xué)習(xí)自由和空間得到擴展,教學(xué)效果更明顯。因此，可以通過建立網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)平臺，讓學(xué)生在實驗前通過平臺觀看預(yù)先設(shè)置好的實驗教學(xué)錄像來提前預(yù)習(xí)相關(guān)知識，學(xué)生看視頻預(yù)習(xí)，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(xué)習(xí)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(xué)效果，而且還可避免因操作不當(dāng)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(xué)中以多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實驗教學(xué)手段勢在必行。
3改革實驗教學(xué)模式
現(xiàn)行的實驗教學(xué)模式大多是教師進行保姆式的教學(xué)，由實驗員配置好實驗所用的溶液試劑，老師詳細(xì)講解實驗步驟，學(xué)生按部就班完成實驗。這種模式的教學(xué)忽略了學(xué)生的主體地位，學(xué)生缺乏主動性，整個實驗缺乏主動思考，這樣導(dǎo)致學(xué)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(xué)校學(xué)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(xué)生就無法達(dá)到應(yīng)用型人才培養(yǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。提高學(xué)生掌握基礎(chǔ)理論、基本技能、科學(xué)思維及動手能力的重要而有效的方法之一是尋找科學(xué)合理的實驗教學(xué)模式。為了達(dá)到培養(yǎng)人才的目的，同時考慮學(xué)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(xué)形式?；A(chǔ)性實驗仍采用以教師為主的實驗教學(xué)模式，實驗員準(zhǔn)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(dǎo)。這種方法的優(yōu)點是能為學(xué)習(xí)該門課程的學(xué)生打好基礎(chǔ)，得到基本實驗技能的訓(xùn)練，為后續(xù)實驗打好基礎(chǔ)。綜合性實驗教學(xué)先由老師設(shè)計備選方案，學(xué)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(xué)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?fù)責(zé)處理緊急情況、答疑和監(jiān)督，這將會大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)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(xué)，教師給出題目、學(xué)生自行查閱資料、設(shè)計方案、實施操作，教師只負(fù)責(zé)項目的指導(dǎo)審核，結(jié)果的評價，這可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識、培養(yǎng)創(chuàng)新能力。
4以科研促教學(xué)
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(xué)質(zhì)量的提高?？茖W(xué)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(xué)效果。高校教師通常既要進行教學(xué)工作，也要從事科學(xué)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(xué)，這一點在實驗教學(xué)中顯得更為重要。在生物分離工程實驗教學(xué)中可以從兩個方面來考慮科研促進教學(xué)。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(xué)，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(xué)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(xué)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(xì)化實驗操作要點，得到完善實驗方案。這樣可以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)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(xué)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(xué)生根據(jù)興趣自由選題。另一方面可以讓一些學(xué)有余力的同學(xué)參與教師的日?？蒲泄ぷ?，這樣可以讓學(xué)生更加清楚自己學(xué)習(xí)的目的，明確責(zé)任和職業(yè)使命，激發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)的興趣和對科學(xué)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(xué)生的表現(xiàn)很少關(guān)注，這樣容易使學(xué)生做實驗走過場，導(dǎo)致實驗做完并沒有達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。在應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下，教學(xué)改革要以學(xué)生為本，考核方式的改革也應(yīng)以學(xué)生為本，制定合適的考核指標(biāo)，為適應(yīng)生物分離工程實驗的教學(xué)改革，這些考核指標(biāo)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(xué)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(rèn)為可根據(jù)學(xué)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(xué)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(xué)生科研論文的寫作能力，應(yīng)嚴(yán)抓實驗報告的書寫，讓學(xué)生把每一個實驗報告當(dāng)成一個科研論文來寫,培養(yǎng)學(xué)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(xué)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(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)，要積極探索從課程內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)模式以及科研促教學(xué)、優(yōu)化考核體系等方面的改革，突出學(xué)生的主體地位，讓學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)活動，提高學(xué)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(xué)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(xué)院英東生命科學(xué)學(xué)院
