生物工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革
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【摘要】實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高校生物工程專業(yè)中不可或缺的教學(xué)環(huán)節(jié)，對培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作和獨(dú)立思考能力以及思維的創(chuàng)新有非常重要的作用。目前我國高校生物工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中仍普遍存在一些傳統(tǒng)的教學(xué)方式和實(shí)驗(yàn)安全隱患的問題，本文以此為出發(fā)點(diǎn)，并以江西農(nóng)業(yè)大學(xué)為例，針對實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的一些問題，對實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行改革并創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式、構(gòu)建現(xiàn)代化教學(xué)模式、完善教學(xué)考核方式以及實(shí)驗(yàn)安全管理制度等，對生物工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革和對實(shí)驗(yàn)教學(xué)安全規(guī)范管理方法進(jìn)行探討。
【關(guān)鍵詞】生物工程；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)改革；實(shí)驗(yàn)安全
生物工程是集微生物學(xué)、生物化學(xué)、信息學(xué)、化學(xué)工程為一體，由生物學(xué)為其奠定理論和技術(shù)基礎(chǔ)的應(yīng)用型學(xué)科[1]。高校生物工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有較強(qiáng)的可操作性，不僅有助于加深學(xué)生對課本理論知識的理解，而且提高學(xué)生的動手操作能力，進(jìn)一步開發(fā)學(xué)生的思維，對學(xué)校的發(fā)展有至關(guān)重要的作用。由于辦學(xué)等教育基礎(chǔ)差異，各高校的生物工程專業(yè)在基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)和技能應(yīng)用方面有很大差異。一些學(xué)校過于注重書本教育而非學(xué)生對知識的運(yùn)用能力，限制了學(xué)生的思維創(chuàng)新能力[2]。近年來，隨著生物類企業(yè)的不斷發(fā)展，實(shí)驗(yàn)安全事故也頻頻發(fā)生，對綜合型應(yīng)用人才的需求也日益增加，因此培養(yǎng)對生物工程多方位掌握的人才成為高校的重要任務(wù)[3,4]。由此對實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革和對實(shí)驗(yàn)安全規(guī)范操作的教學(xué)成為了高校改革目標(biāo)的重中之重。在此背景下，通過分析江西農(nóng)業(yè)大學(xué)生物工程專業(yè)教學(xué)模式以及實(shí)驗(yàn)安全問題發(fā)現(xiàn)，尚存在教學(xué)模式單一、教學(xué)內(nèi)容陳舊、課程安排不合理、考核方式隨意以及實(shí)驗(yàn)安全隱患等弊端。為解決此類問題，本文對實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和實(shí)驗(yàn)安全進(jìn)行了初步探究并提出相應(yīng)的建議，以期適應(yīng)生物教學(xué)全面發(fā)展的要求。
1生物工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題
1.1教學(xué)模式單一
目前，高校生物工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式仍相對較為傳統(tǒng)，依舊由教師將實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作步驟以及實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)等逐步進(jìn)行講述，然后學(xué)生按此方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這種教學(xué)方式僅僅是將實(shí)驗(yàn)課程作為輔助理解課本理論知識的簡單課程，像是“應(yīng)付式”教育，不僅增加了教師的教學(xué)任務(wù)，重要的是限制了學(xué)生的獨(dú)立思考能力、打破傳統(tǒng)的創(chuàng)新能力以及對自身思路的實(shí)踐能力的發(fā)展[5]。在這種單一的教學(xué)模式下，學(xué)生們始終處于被動狀態(tài)，缺乏自主探究的意識以及自我解決問題的能力，未能使學(xué)生的能力得到充分發(fā)展。
1.2教學(xué)內(nèi)容陳舊
傳統(tǒng)的生物工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容受到實(shí)驗(yàn)課時的限制，僅是為了輔助課程知識設(shè)定的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證環(huán)節(jié)，加深學(xué)生對基礎(chǔ)理論知識的理解，但研究性和自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)較少。傳統(tǒng)的生物工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容忽視了思維創(chuàng)新能力對學(xué)生的重要性，學(xué)生間容易出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)操作照抄照搬的不良循環(huán)，缺乏主動的思考能力，遇問題不能自主解決，減弱了學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ乃仞B(yǎng)，減少了對進(jìn)入現(xiàn)代生物類領(lǐng)域人才的培養(yǎng)。
1.3課程安排不合理，缺少完整的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系
傳統(tǒng)的生物工程課程將大多數(shù)的時間用于基礎(chǔ)理論課程上，實(shí)驗(yàn)課程僅占小部分，課時安排分散且均為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。盡管傳統(tǒng)的各個實(shí)驗(yàn)的思路很清晰，但實(shí)驗(yàn)間的的聯(lián)系并不緊密，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系不完整，綜合能力不能得到整體提升，不利于對生物工程專業(yè)整體的掌握。
1.4考核方式隨意
考核是對學(xué)生某段時期學(xué)習(xí)的整體評價，通過考核可以反映出學(xué)生對理論知識的理解、實(shí)驗(yàn)技能的運(yùn)用以及二者綜合能力的掌握。但傳統(tǒng)的考核方式主要通過試卷考試考察學(xué)生對課本理論知識的理解程度，而實(shí)驗(yàn)課的考核方式就相對比較隨意，眾多情況下是將每次的實(shí)驗(yàn)報告以及成果作為考核的結(jié)果，由老師統(tǒng)一進(jìn)行評分[6]。在平時的實(shí)驗(yàn)操作中教師可能會對學(xué)生有一些錯誤的判斷，會根據(jù)實(shí)驗(yàn)報告的結(jié)果考察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作，這種不看過程只重結(jié)果的評估在某種程度上有一定的隨意性，無法給予學(xué)生指導(dǎo)性的意見，從而降低了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，影響了教師的教學(xué)水平。
1.5實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在安全隱患，學(xué)生安全意識薄弱
隨著生物工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不斷推進(jìn)，學(xué)生的自主探究及動手能力逐步得到提高，與此同時實(shí)驗(yàn)安全事故發(fā)生的幾率也有提升，不僅影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展，而且嚴(yán)重影響到學(xué)生和教師的生命安全。事故發(fā)生原因主要包括：安全管理體系不完善、安全宣傳教育力度不強(qiáng)以及學(xué)生安全意識薄弱、實(shí)驗(yàn)操作不嚴(yán)謹(jǐn)[7]，在應(yīng)急情況下不能正確的解決問題。
2生物工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革措施
2.1創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，利用最新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改變傳統(tǒng)的“老師講，學(xué)生聽”的教學(xué)模式，已成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的新趨勢。隨著網(wǎng)絡(luò)課堂的推進(jìn)，越來越多的教學(xué)小程序?qū)映霾桓F，其中慕課很受大家歡迎，其包括各類教學(xué)視頻、練習(xí)內(nèi)容和答疑環(huán)節(jié)，且有些教學(xué)視頻內(nèi)容出自名校，內(nèi)容有針對性，學(xué)生可根據(jù)自身需要選擇性學(xué)習(xí)，既節(jié)約了時間又學(xué)到了更多的內(nèi)容[8]。另外有翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式被眾多教師引用，打破了傳統(tǒng)的被動教學(xué)模式，主張學(xué)生能通過自主學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)預(yù)實(shí)驗(yàn)的方案并闡述方案的可行性，后經(jīng)與老師、同學(xué)等討論得出最終結(jié)果，付諸實(shí)施。這種學(xué)習(xí)方式不僅加深學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的印象，而且在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的同時也提高了思維能力，活躍了課堂氣氛，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。生物工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容要與時俱進(jìn)，引進(jìn)新理念、新方法，激發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)的熱情，使其積極主動投身于實(shí)驗(yàn)中，從中提出問題并解決問題。江西農(nóng)業(yè)大學(xué)生物工程專業(yè)臨近畢業(yè)的學(xué)生都會到企業(yè)參加實(shí)習(xí)工作，所以加強(qiáng)學(xué)校與企業(yè)的合作，建立強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合的雙師資隊(duì)伍，將理論知識與實(shí)踐工作緊密結(jié)合，增加學(xué)生各方面的技能，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。
2.2構(gòu)建現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式
2.2.1開展開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺
隨著網(wǎng)絡(luò)信息時代的發(fā)展，將教學(xué)資源與電子信息相結(jié)合，以多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)多元化。教師可在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺發(fā)布學(xué)期教學(xué)任務(wù)，實(shí)驗(yàn)知識重點(diǎn)區(qū)和注意事項(xiàng)以及相關(guān)儀器的使用說明等，并邀請學(xué)生進(jìn)入平臺，開展討論互動小組，并發(fā)布教學(xué)視頻由學(xué)生觀看學(xué)習(xí)，最后由教師查看學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度條，學(xué)習(xí)進(jìn)度條到某種程度可以參與線下實(shí)驗(yàn)，此方式一定程度上保證了學(xué)生的自身安全，另一方面減少了儀器的損傷程度，培養(yǎng)高素質(zhì)、多技能的綜合性人才。
2.2.2建立虛擬仿真平臺
盡管經(jīng)過實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的實(shí)驗(yàn)平臺較多，但并不能保證每個學(xué)生均能切身參與其中。為滿足廣大學(xué)生的需求，新型的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺出現(xiàn)在大家的視野中，該種實(shí)驗(yàn)平臺可以不受時間和空間的限制，學(xué)生可根據(jù)自身需要在平臺進(jìn)行模擬操作，可對自己實(shí)驗(yàn)不足的地方著重練習(xí)[9]。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)給學(xué)生和老師帶來了極大的便利，實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境安全問題也隨之解決，起到了事半功倍的效果。
2.3完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核方式
合理的考核方式不僅能體現(xiàn)教師的教學(xué)水平，還能檢驗(yàn)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的掌握程度以及真實(shí)的學(xué)習(xí)效果，有效地提高學(xué)生的自我學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作能力。生物工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)是考量學(xué)生的動手操作能力以及對實(shí)驗(yàn)整體的掌握能力，所以考核不能只注重最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，一方面需側(cè)重實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作是否規(guī)范、儀器是否排列合理、實(shí)驗(yàn)結(jié)束儀器的復(fù)位以及固液廢物的處理方式；另一方面即自主設(shè)計(jì)方案和方案的可實(shí)施程度、學(xué)生的出勤率、實(shí)驗(yàn)課堂的互動（提問以及回答環(huán)節(jié)）以及最終的實(shí)驗(yàn)報告完成情況。另外，考核的實(shí)驗(yàn)操作涉及各個實(shí)驗(yàn)的操作及細(xì)節(jié)問題，將問題制作成小紙條，由學(xué)生抽取，根據(jù)抽到的問題進(jìn)行相對應(yīng)的操作，老師全程進(jìn)行觀察直到學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)操作并及時打出合理的分?jǐn)?shù)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的最終考核成績包含以上三方面的分?jǐn)?shù)，最終總成績分為不合格（<60）、通過（60-70）、中等（70-80）、良好（80-90）、優(yōu)秀（90-100）。對優(yōu)秀的同學(xué)給予獎勵，其他同學(xué)進(jìn)行鼓勵。此種方式多方面地對學(xué)生進(jìn)行評測，相對公平、公正，真實(shí)的反映學(xué)生的真實(shí)水平。
2.4加強(qiáng)并完善實(shí)驗(yàn)安全管理制度，提高學(xué)生的安全意識
2.4.1實(shí)驗(yàn)室大環(huán)境的安全
實(shí)驗(yàn)室是我們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的場所，建立合理安全的制度有利于規(guī)范學(xué)生的實(shí)驗(yàn)行為，保證實(shí)驗(yàn)人員的安全。完善實(shí)驗(yàn)室安全準(zhǔn)入制度和現(xiàn)有的安全管理體系，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)規(guī)范操作，主要包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)安全操作、試劑管理、儀器的培訓(xùn)和安全使用等規(guī)章制度，保證實(shí)驗(yàn)室大環(huán)境的整潔，避免因雜亂出現(xiàn)碰撞導(dǎo)致事故發(fā)生[10]。經(jīng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，增加學(xué)生實(shí)踐操作的課程。將實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的資源進(jìn)行合理性分配，設(shè)置專業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺和綜合實(shí)驗(yàn)平臺，一方面實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的節(jié)約及合理化，另一方面避免出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)安全事故，維護(hù)師生人身和財(cái)產(chǎn)安全。
2.4.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)試劑管理規(guī)范
生物工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中會接觸到一些危險的試劑，要定期進(jìn)行排查，符合國家安全標(biāo)準(zhǔn)，及時貼標(biāo)簽，避免因失誤而釀成嚴(yán)重后果。危險或有毒試劑使用之前需進(jìn)行登記試劑名稱、用量、人員以及時間，切勿直接接觸，戴好手套、口罩等防護(hù)工具，提高安全防護(hù)意識。生物工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中一些致病菌的存在會提高操作難度，稍有不慎就會造成人員感染，因此特定的操作要在特定的操作臺中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，注意安全操作。
2.4.3固液廢棄物的正確處理
學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)后的固液廢棄物未經(jīng)分類直接倒入垃圾桶或水池中，一些廢液可能對人體造成危害，流入地下亦會對地下資源造成污染，甚至一些液體間會相互發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，存在安全隱患，加大安全事故的發(fā)生的幾率。因此，學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)后的固液廢棄物要進(jìn)行分類收集，專業(yè)回收。
2.4.4消防設(shè)備的放置及學(xué)習(xí)安全教育知識
由于生物工程實(shí)驗(yàn)室長時間存放一些易燃易爆的試劑和精密的儀器，為避免造成重大損失，公共區(qū)域以及各間實(shí)驗(yàn)室需放置滅火器及消防栓等消防設(shè)備，并且針對不同設(shè)備配置不同的滅火器，維護(hù)師生和實(shí)驗(yàn)室財(cái)產(chǎn)安全。實(shí)驗(yàn)教學(xué)安全不僅需要大家配合，學(xué)校的安全教育宣傳力度也要增強(qiáng)，適當(dāng)時間進(jìn)行安全演練，一定程度上提高學(xué)生的應(yīng)變能力，能夠恰當(dāng)?shù)亟o出安全對策，減少不必要的損失。近來生物科學(xué)與工程學(xué)院組織了實(shí)驗(yàn)室安全知識在線學(xué)習(xí)及考試，首先需完成6個小時的學(xué)習(xí)，后可參加模擬考試（不限次、不占用考試次數(shù)），也可不參加模擬考試直接參加考試，每個考生可參加2次考試，考試題目100道，考試時間為90分鐘，系統(tǒng)自動記錄考生最高分作為最終成績?？荚嚌M分為100分，合格成績?yōu)椴坏陀?0分。若本次成績不合格可繼續(xù)參加下次考試直至合格為止。考試合格的人員在系統(tǒng)內(nèi)獲取“實(shí)驗(yàn)室安全考試合格證書”，自行保存或打印。該證書將作為同學(xué)們進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)以及后續(xù)開展實(shí)驗(yàn)研究的通行證。
3結(jié)束語
通過分析高校在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的一些弊端，并以江西農(nóng)業(yè)大學(xué)為例對實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系進(jìn)行改革，考慮到生物工程要與時俱進(jìn)，增加學(xué)生實(shí)踐的次數(shù)，由此重視學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的安全問題。近年來，生物工程產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，給生物工程專業(yè)的學(xué)生帶來很大的機(jī)遇，學(xué)校聯(lián)合企業(yè)加強(qiáng)對學(xué)生高素質(zhì)的培養(yǎng)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，為生物工程這一領(lǐng)域培育出更多優(yōu)秀的人才，為就業(yè)和科研奠定良好的基礎(chǔ)。
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作者:安衛(wèi)娟 安雪姣 張慶華 李格 肖小雙 單位:江西農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院
