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谈科研创建设计性生物教学体系

摘要]为了提高《生物工程综合实验》课程的教学效益,更好地培养学生的实践和创新能力,通过教学与创新科研相结合的方式构建了设计性、探究性的综合实验教学体系。实践结果证明,改革后的教学体系有效提高了学生的综合实践能力,激发了学生的主动性和创新意识,符合培养创新性人才的教育目标。

关键词]生物工程综合实验;教学内容;改革;创新科研

高等院校是培养具有创新能力、独立工作能力和实践能力的人才的主要基地。综合性实验课程是本科教育的重要内容之一,是应用某一课程或多门课程的综合知识独立思考并完成实验的技能和方法进行综合训练的过程,是提高学生实践能力的重要途径。生物工程综合实验是一门融合生物工程各种技术的综合性专业课程,对培养创新和应用型的生物工程人才非常重要。我校生物工程专业开设的《生物工程综合实验》课程在以往的教学中存在一些弊端:(1)内容不能很好地融入目前先进的实验技术;(2)教学以教师为主导,学生按部就班,缺乏创新意识和主动性。这样的教学体系,虽然锻炼了学生的动手能力,但是在培养学生综合分析问题能力、充分激发学生的创新思维方面是远远不够的。参考近年来不少学者提出的高校综合实验教学改革的经验,从本校实际情况出发,我们对《生物工程综合实验》课程进行了一些改革。

一、结合生产实践,拓展经典综合实验项目

经典综合实验项目包含了基本理论和操作,为了让学生掌握生物工程专业的基本技能。但是往往不能很好地展现最新的实验技术,使得教学内容与生产实践不能很好地衔接。在经典的综合实验项目内容中增加一些目前生产过程中使用的技术,例如,在“谷氨酸发酵”这一经典实验中增加了转化谷氨酸生产γ-氨基丁酸的内容,对γ-氨基丁酸的测定需要涉及产物初步提取、衍生以及高效液相色谱梯度法测定,通过该项目的实践,让学生掌握了氨基酸及其衍生物的测定方法,并应用于今后的生产实践中。

二、结合教师创新科研,衍生综合实验项目

充分利用湖州师范学院浙江省生物实验教学示范中心的资源,通过结合教师的科研成果衍生出新的综合实验项目。例如:“重组大肠杆菌高密度发酵生产β-糖苷酶”这一实验项目,是从教师科研衍生的综合实验项目。让学生从重组菌表达条件、发酵工艺条件等方面入手,设计工艺优化方案来提高重组β-糖苷酶的产量。通过实验,让学生了解了基因工程菌高密度发酵的工艺调控。这种启发式、设计式的综合性实验对激发学生的自主创新和分析问题、解决问题的能力具有显著的促进作用。

三、结合大学生创新科研,构建探究性综合实验项目

根据本校的实验条件,设计几个综合性实验项目。在课程开设的前一个学期将内容发给学生,让学生自主选择实验内容。以团队合作的形式自主查阅文献和设计实验方案,通过提交可行性报告的形式由教研组教师进行审核。通过审核的实验方案,由教师利用课余时间指导学生对实验设计方案进行完善。对于在课程中能够顺利实施并取得较好结果的实验内容,在课程结束后,根据学生的兴趣拓展成大学生创新性科研项目。例如:“纤维素酶高产菌株发酵工艺优化”这个综合实验项目,学生组利用前期筛选获得的纤维素酶高产菌株进行发酵并纯化获得纤维素酶,利用酵母菌进行同步酶解发酵浮萍纤维来生产单细胞蛋白。课程结束后申请“校级大学生创新创业训练计划”项目对不同的水生植物纤维同步酶解发酵工艺条件进行了优化,使单细胞蛋白的产量提高了9%。进一步申请了“浙江省大学生新苗人才计划”项目,利用大肠杆菌大量表达重组纤维素酶,使发酵后单细胞蛋白的产量进一步提高了15%左右。在每3年重新制定教学大纲时,将这类顺利完成的课题内容增加到综合实验内容中,丰富课程内容,同时也吸引更多的学生选择这类开放式的综合实验设计项目。通过这种方式,调动学生参与综合实验项目的积极性,促进学生拓宽知识面,培养团队合作精神,同时激发他们参与创新性科研的热情和积极性。

四、结束语

改革后本课程的问卷调查结果显示,通过结合创新科研使课程内容的设置更紧密地结合科研实际,94%以上的学生对改革后的教学方式和教学内容表示满意。实践证明,在这种设计性、探究性的教学体系中更能激发学生的学习兴趣和创新思维。

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作者:于岚 邵朝纲 姜叶琴 刘洋 孙来玉 朱淑颖 单位:湖州师范学院生命科学学院

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