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基金项目:山东省高等学校教学改革立项项目和山东农业大学教育教学研究项目资助。
【摘要】在生物技术专业实验教学实践中,不断探索、优化、创新,初步构建了一套生物技术专业实验的集成教学体系,实验教学的试运行表现出了良好的教学效果。
【关键词】集成教学体系;生物技术;专业实验;优化
【中图分类号】G633.91 【文献标识码】A 【文章编号】1001-4128(2010)08-0139-02
自1999 年我国高校开始扩招以来,我国高等教育规模不断扩大,大学教学从精英教育转向大众教育,教学质量成为社会广泛关注和高度重视的问题,高等教育改革与发展被提到了举足轻重的地位,教学改革已成为高等教育改革的核心[1]。从1997 年教育部正式批准建立生物技术专业至今,全国高校生物技术专业无论从办学点还是从招生人数上都得到了巨大的发展,高等学校如何结合自身优势,创新人才培养模式与途径,改革教学理念与教学方法,培养社会需要的创新型合格人才,是摆在高等学校生物技术专业面前的一个重要课题[2]。我校生物技术专业是从1996年开始招生的本科专业,如何办好生物技术专业,如何培养出高质量的人才,特别是如何发挥实验教学在高质量、创新性人才培养中的作用,我们进行了不懈的探索,我们对生物技术专业实验教学体系进行了不断的优化与创新研究,初步构建了生物技术专业实验的集成教学体系。
1 传统的实验教学模式中的弊端
在传统的实验教学模式中,实验项目的设置常常是按照多年不变的教学大纲的要求机械设定,缺乏实验项目之间的有机结合性和连贯性,存在实验项目之间相对孤立、内在联系弱的缺陷;实验内容单一、实验更新慢、实验信息含量低、实验工作量不饱满;实验课的教学方法以灌输式教学为主,忽视学生的主体地位等弊端[3]。这种模式往往抹煞实验课本应带来的科学探索的好奇心,造成的结果只能是教师以完成教学任务为目标、学生为做实验而做实验,比着葫芦画瓢。这种模式制约了学生创新能力的提高,造成了教学资源的巨大浪费,丧失了国家培养人才的良好时机。
2 目前实验教学所追求模式的优势及劣势
近年来,随着普通高等学校本科教学水平评估工作的开展和国家实验教学示范中心创建工作的示范带动作用,高校的传统的实验教学理念发生了根本性的改变,高等学校开始重视实验教学和实践环节,重视本科生的动手能力和创新能力的培养[4],多渠道加大对实验教学改革的支持和投入,目前大部分学校采用了“基础性、综合性、设计性和研究性实验分阶段分层次”的实验教学模式,初步改变了传统实验教学中的诸多弊端,使本科生的实验教学工作呈现出了良好的发展局面。
但新的教学模式在实际的实施中仍存在学籍管理方面,实验指导教师的课时工作量不合理方面,高水平实验指导教师的缺乏方面,培养方案、教学大纲修订滞后等方面的矛盾,使设计性、研究性实验在创新教育中的重要作用受到一定程度的限制,甚至使其流于形式或陷入孤立无援的尴尬境地。我们认为除了尽快解决制约实验创新教育中诸多不和谐的瓶颈因素以外,实验教学要在创新教育中发挥作用尚须在系统性、科学性、体系性等方面加强研究。
3 我们在生物技术专业实验教学体系探索中的困惑
生物技术专业并不是在招生初就有了一套成熟的系统的实验体系。我们现在运行的生物技术专业的实验教学体系经过了一个相对漫长的探索和构建过程。学校在1996年招收了第一届生物技术专业的本科生,虽然在初上专业时就拟订了生物技术的培养方案和教学大纲,但当时的实验依附于《DNA重组技术与原理》、《农业生物技术》、《酶工程》、《蛋白质工程》、《细胞与组织培养学》等理论课中,同时由于实验条件的限制开出的都是相对独立的实验并且部分实验有重复设置现象,也或多或少的呈现出传统的实验教学模式的弊端。
随着招生规模的扩大,我们与全国高校一样也进行了实验模式的改革与探索,我们也一度采用了“基础性、综合性、设计性和研究性实验分阶段分层次”的实验教学模式,也收到了一定的效果。但在学生中仍存在很多疑虑,学生反映虽然有知识点,有实验技术技能的强化训练,专业实验仍似乎有一层纸蒙在这些实验知识的表面,使学生还难以识破这些实验知识和技术的“庐山真面目”,学生对所学的实验技术和技能在实际生产和科研中是能否发挥作用仍存在疑虑,学生创新探索的欲望还没有充分激发和释放。
4 我们优化创新的全程两大实验路线的生物技术专业实验教学体系
针对上述存在的问题,我们不断梳理实验条件和凝练专业实验项目,以科学研究思路为线索,以生命科学为生物技术专业实验的大背景,以实际科研的时空为实验秩序重新设计生物技术专业实验,把实验教学元素、实验教学理念、实验教学方法有机组装入实验教学体系,集成了以植物细胞工程和基因工程为两大主线的环环紧扣紧密相关的生物技术专业本科生的专业集成实验教学体系。该体系包含了以植物细胞工程为主线的《组织培养综合实验》和基因工程为主线的《基因工程综合实验A》、《基因工程综合实验B》三门实验课程。《组织培养综合实验》以烟草组织培养为主要内容,以烟草取材→外殖体消毒无菌接种→愈伤组织培养→芽的分化培养→组培苗的生根培养→炼苗→组培苗移栽为主要实验路径,使学生全程完成从化学药品配制培养基开始到完整培养出烟草组培苗并移栽成活的科研步骤,使学生受到强化的系统实验训练。《基因工程综合实验A》以目的基因(PVYCP基因)的克隆和载体的构建→目的基因转化为实验路径;《基因工程综合实验B》以基因转化→转基因植物的获得→转基因植物分析为实验路径;该二门实验中PVYCP基因为主要线索,课程间自然衔接,实验之间步步紧密相连,全部实验上下贯通。三门实验课程有机结合、高度集成,实验体系基本呈现了细胞工程和基因工程的全貌。
该专业实验集成教学体系构建了两条大实验路线,重点强化了系统化的专业实验实践技能训练,解决了目前弱化专业教育的倾向;以现实科研的实验手段和方法的转化为契机,培养学生的创新能力,检验学生的真才实干;充分挖掘实验教学中心的教育资源建构了高效的生物技术专业本科生的专业实验技术教学平台;克服了传统实验教学中的诸多弊端(实验课程之间衔接差、实验内容重复、专业训练差、操作单一、实验内容陈旧等);打破了课程之间的屏障,优化并突出了主题清晰的实验路线;以实际的科研方式开展实验教学,极大地调动了学生参与实验的热情;先进的实验内容激发了学生的探究创新能力。
5 生物技术专业大实验教学体系解决教学问题的方法
5.1 润物细无声:该实验教学体系不注重形式的新奇,注重实验内容的合理、真实、有效性,注重遵循科研规律,注重循循善诱的培养规律,注重水到渠成的质朴思想,坚信实验教学质量由量变到质变这一必然结果。
5.2 抓主要矛盾:实验教学体系建设牢牢抓住当前制约学生培养质量的主要矛盾。矛盾的焦点是学生所学与人才市场所求脱节,实验内容必须与当前的科研、生产实际接轨甚至要适度超前,实验内容先进、实验路线逼近科研现实、培养方案抓住国内国际的前沿才能培养出有综合竞争力的学生。
5.3 挖掘有利因素:充分挖掘实验教学中的教学资源,合理整合师资及物化资源,使该实验体系的技术路线与工作路线相协调追求教学资源利用的最大化、实验体系功能发挥的最大化。
5.4 激发实验者的积极性:教师与学生交汇于有吸引力的实验方案才能共鸣出创新的渴求,才能从内心涌动出实验探索的激情,才能调动教学双方的热情和积极性,学生才能迸发出空前的实验积极性。
5.5 实验体系与多种教学方法有机结合:充分利用现代化的多媒体教学、网络辅助实验教学手段,缩短示教时间,拓展思维空间,扩大信息量,倡导学生自主学习和研究。简捷直观的信息交流保障了该实验教学体系的有效实施。
6 生物技术专业实验集成教学体系的特点
该实验体系突破了大部分学校所推崇的目前最先进的“基础型-综合型-设计创新型”三个层次的实验内容教学的分层次、分段式实验教学模式的束缚,以生命科学为大背景构建以细胞工程和基因工程为主线的两大实验路线,让人为划分的“基础型、综合型、设计创新型”的实验类型在两大实验路线中自然展现,归还实验于本真,在实际的科研、生产工作中没有实验类型清晰的边界,只有解决实际问题的技术路线、工作路线和创新灵感。
打破传统的理论和实验课程之间的屏障,从最新的科研成果中转化实验内容和技术并集成为更高层面的大实验路线,使其在技术路线、工作路线上与实际科研并轨,使实验最大可能的具备先进性、时尚性、真实性、创新性和学科代表性。
实验体系降低学生专业实验出发的起点,精细刻画实验过程的每一个节点,抬高学生专业实验结束的终点,注重学生综合竞争力、创新能力的培育和激发。
该实验体系中组培材料和目的基因具有可更换性,实验节点的技术和方法也可根据科学研究动态进行更新,实验体系具兼容性、动态性、探索性和科学研究的即时性。
该实验体系的设计向学生表达清晰的实验理念:“在生产、科研第一线再小的一个技术环节的突破也是创新”;不积溪流无以成江河,积“小”技术成解决问题的“大”生物技术,须静心积累,持之以恒做学问。
该体系把科学研究引入本科教学过程,并实验教学和科研有机结合。重在创设“真刀真枪”的科研氛围,培养学生的科研素养,使学生在科研氛围中熏陶、磨练、成长,落脚于提高学生就业、考研的综合竞争力和科研创新能力。
该专业实验集成教学体系在试运行中已初步显示了其强大功能。学生们普遍认为,在实验教学内容体系中以细胞工程和基因工程为主线的两大实验路线以科研的方式和水平进入本科生的专业实验教学环节,使他们亲身感受到了实验的魅力,他们说:实验内容、实验方法、实验设备、实验理念深深的吸引了我们,我们受到了零距离的实验培训,我们感受到了生命科学的奥妙,缩短了我们与科研、生产的距离,激发了我们求知探索的欲望,实验体系覆盖了生命科学实验操作中的基本技能和技术,实用性非常强。因此,该实验教学体系在培养高质量综合性人才方面取得了初步成效,我们将继续努力探索,使专业实验集成体系在本科生创新人才培养中发挥其应有的作用。
参考文献
[1] 王延松,刘君玲.对普通高校培养应用型人才创新模式的思考[J].长春工业大学学报(高教研究版), 2006,27(4):68-69
[2] 黄家才,张爽.如何培养大学生的创新能力[J].贵州工业大学学报(社会科学版), 2008,10(2):202-203
[3] 张丽萍,陈 珊. 改革生物学实验教学体系培养学生创新思维能力[J].现代教育,2004, 4:114-115
[4] 罗玉双,熊大胜,席在星,等.全面开放实验教学,培养学生实践技能和创新精神[J].实验技术与管理,2006,23(3):22-23
【摘要】在生物技术专业实验教学实践中,不断探索、优化、创新,初步构建了一套生物技术专业实验的集成教学体系,实验教学的试运行表现出了良好的教学效果。
【关键词】集成教学体系;生物技术;专业实验;优化
【中图分类号】G633.91 【文献标识码】A 【文章编号】1001-4128(2010)08-0139-02
自1999 年我国高校开始扩招以来,我国高等教育规模不断扩大,大学教学从精英教育转向大众教育,教学质量成为社会广泛关注和高度重视的问题,高等教育改革与发展被提到了举足轻重的地位,教学改革已成为高等教育改革的核心[1]。从1997 年教育部正式批准建立生物技术专业至今,全国高校生物技术专业无论从办学点还是从招生人数上都得到了巨大的发展,高等学校如何结合自身优势,创新人才培养模式与途径,改革教学理念与教学方法,培养社会需要的创新型合格人才,是摆在高等学校生物技术专业面前的一个重要课题[2]。我校生物技术专业是从1996年开始招生的本科专业,如何办好生物技术专业,如何培养出高质量的人才,特别是如何发挥实验教学在高质量、创新性人才培养中的作用,我们进行了不懈的探索,我们对生物技术专业实验教学体系进行了不断的优化与创新研究,初步构建了生物技术专业实验的集成教学体系。
1 传统的实验教学模式中的弊端
在传统的实验教学模式中,实验项目的设置常常是按照多年不变的教学大纲的要求机械设定,缺乏实验项目之间的有机结合性和连贯性,存在实验项目之间相对孤立、内在联系弱的缺陷;实验内容单一、实验更新慢、实验信息含量低、实验工作量不饱满;实验课的教学方法以灌输式教学为主,忽视学生的主体地位等弊端[3]。这种模式往往抹煞实验课本应带来的科学探索的好奇心,造成的结果只能是教师以完成教学任务为目标、学生为做实验而做实验,比着葫芦画瓢。这种模式制约了学生创新能力的提高,造成了教学资源的巨大浪费,丧失了国家培养人才的良好时机。
2 目前实验教学所追求模式的优势及劣势
近年来,随着普通高等学校本科教学水平评估工作的开展和国家实验教学示范中心创建工作的示范带动作用,高校的传统的实验教学理念发生了根本性的改变,高等学校开始重视实验教学和实践环节,重视本科生的动手能力和创新能力的培养[4],多渠道加大对实验教学改革的支持和投入,目前大部分学校采用了“基础性、综合性、设计性和研究性实验分阶段分层次”的实验教学模式,初步改变了传统实验教学中的诸多弊端,使本科生的实验教学工作呈现出了良好的发展局面。
但新的教学模式在实际的实施中仍存在学籍管理方面,实验指导教师的课时工作量不合理方面,高水平实验指导教师的缺乏方面,培养方案、教学大纲修订滞后等方面的矛盾,使设计性、研究性实验在创新教育中的重要作用受到一定程度的限制,甚至使其流于形式或陷入孤立无援的尴尬境地。我们认为除了尽快解决制约实验创新教育中诸多不和谐的瓶颈因素以外,实验教学要在创新教育中发挥作用尚须在系统性、科学性、体系性等方面加强研究。
3 我们在生物技术专业实验教学体系探索中的困惑
生物技术专业并不是在招生初就有了一套成熟的系统的实验体系。我们现在运行的生物技术专业的实验教学体系经过了一个相对漫长的探索和构建过程。学校在1996年招收了第一届生物技术专业的本科生,虽然在初上专业时就拟订了生物技术的培养方案和教学大纲,但当时的实验依附于《DNA重组技术与原理》、《农业生物技术》、《酶工程》、《蛋白质工程》、《细胞与组织培养学》等理论课中,同时由于实验条件的限制开出的都是相对独立的实验并且部分实验有重复设置现象,也或多或少的呈现出传统的实验教学模式的弊端。
随着招生规模的扩大,我们与全国高校一样也进行了实验模式的改革与探索,我们也一度采用了“基础性、综合性、设计性和研究性实验分阶段分层次”的实验教学模式,也收到了一定的效果。但在学生中仍存在很多疑虑,学生反映虽然有知识点,有实验技术技能的强化训练,专业实验仍似乎有一层纸蒙在这些实验知识的表面,使学生还难以识破这些实验知识和技术的“庐山真面目”,学生对所学的实验技术和技能在实际生产和科研中是能否发挥作用仍存在疑虑,学生创新探索的欲望还没有充分激发和释放。
4 我们优化创新的全程两大实验路线的生物技术专业实验教学体系
针对上述存在的问题,我们不断梳理实验条件和凝练专业实验项目,以科学研究思路为线索,以生命科学为生物技术专业实验的大背景,以实际科研的时空为实验秩序重新设计生物技术专业实验,把实验教学元素、实验教学理念、实验教学方法有机组装入实验教学体系,集成了以植物细胞工程和基因工程为两大主线的环环紧扣紧密相关的生物技术专业本科生的专业集成实验教学体系。该体系包含了以植物细胞工程为主线的《组织培养综合实验》和基因工程为主线的《基因工程综合实验A》、《基因工程综合实验B》三门实验课程。《组织培养综合实验》以烟草组织培养为主要内容,以烟草取材→外殖体消毒无菌接种→愈伤组织培养→芽的分化培养→组培苗的生根培养→炼苗→组培苗移栽为主要实验路径,使学生全程完成从化学药品配制培养基开始到完整培养出烟草组培苗并移栽成活的科研步骤,使学生受到强化的系统实验训练。《基因工程综合实验A》以目的基因(PVYCP基因)的克隆和载体的构建→目的基因转化为实验路径;《基因工程综合实验B》以基因转化→转基因植物的获得→转基因植物分析为实验路径;该二门实验中PVYCP基因为主要线索,课程间自然衔接,实验之间步步紧密相连,全部实验上下贯通。三门实验课程有机结合、高度集成,实验体系基本呈现了细胞工程和基因工程的全貌。
该专业实验集成教学体系构建了两条大实验路线,重点强化了系统化的专业实验实践技能训练,解决了目前弱化专业教育的倾向;以现实科研的实验手段和方法的转化为契机,培养学生的创新能力,检验学生的真才实干;充分挖掘实验教学中心的教育资源建构了高效的生物技术专业本科生的专业实验技术教学平台;克服了传统实验教学中的诸多弊端(实验课程之间衔接差、实验内容重复、专业训练差、操作单一、实验内容陈旧等);打破了课程之间的屏障,优化并突出了主题清晰的实验路线;以实际的科研方式开展实验教学,极大地调动了学生参与实验的热情;先进的实验内容激发了学生的探究创新能力。
5 生物技术专业大实验教学体系解决教学问题的方法
5.1 润物细无声:该实验教学体系不注重形式的新奇,注重实验内容的合理、真实、有效性,注重遵循科研规律,注重循循善诱的培养规律,注重水到渠成的质朴思想,坚信实验教学质量由量变到质变这一必然结果。
5.2 抓主要矛盾:实验教学体系建设牢牢抓住当前制约学生培养质量的主要矛盾。矛盾的焦点是学生所学与人才市场所求脱节,实验内容必须与当前的科研、生产实际接轨甚至要适度超前,实验内容先进、实验路线逼近科研现实、培养方案抓住国内国际的前沿才能培养出有综合竞争力的学生。
5.3 挖掘有利因素:充分挖掘实验教学中的教学资源,合理整合师资及物化资源,使该实验体系的技术路线与工作路线相协调追求教学资源利用的最大化、实验体系功能发挥的最大化。
5.4 激发实验者的积极性:教师与学生交汇于有吸引力的实验方案才能共鸣出创新的渴求,才能从内心涌动出实验探索的激情,才能调动教学双方的热情和积极性,学生才能迸发出空前的实验积极性。
5.5 实验体系与多种教学方法有机结合:充分利用现代化的多媒体教学、网络辅助实验教学手段,缩短示教时间,拓展思维空间,扩大信息量,倡导学生自主学习和研究。简捷直观的信息交流保障了该实验教学体系的有效实施。
6 生物技术专业实验集成教学体系的特点
该实验体系突破了大部分学校所推崇的目前最先进的“基础型-综合型-设计创新型”三个层次的实验内容教学的分层次、分段式实验教学模式的束缚,以生命科学为大背景构建以细胞工程和基因工程为主线的两大实验路线,让人为划分的“基础型、综合型、设计创新型”的实验类型在两大实验路线中自然展现,归还实验于本真,在实际的科研、生产工作中没有实验类型清晰的边界,只有解决实际问题的技术路线、工作路线和创新灵感。
打破传统的理论和实验课程之间的屏障,从最新的科研成果中转化实验内容和技术并集成为更高层面的大实验路线,使其在技术路线、工作路线上与实际科研并轨,使实验最大可能的具备先进性、时尚性、真实性、创新性和学科代表性。
实验体系降低学生专业实验出发的起点,精细刻画实验过程的每一个节点,抬高学生专业实验结束的终点,注重学生综合竞争力、创新能力的培育和激发。
该实验体系中组培材料和目的基因具有可更换性,实验节点的技术和方法也可根据科学研究动态进行更新,实验体系具兼容性、动态性、探索性和科学研究的即时性。
该实验体系的设计向学生表达清晰的实验理念:“在生产、科研第一线再小的一个技术环节的突破也是创新”;不积溪流无以成江河,积“小”技术成解决问题的“大”生物技术,须静心积累,持之以恒做学问。
该体系把科学研究引入本科教学过程,并实验教学和科研有机结合。重在创设“真刀真枪”的科研氛围,培养学生的科研素养,使学生在科研氛围中熏陶、磨练、成长,落脚于提高学生就业、考研的综合竞争力和科研创新能力。
该专业实验集成教学体系在试运行中已初步显示了其强大功能。学生们普遍认为,在实验教学内容体系中以细胞工程和基因工程为主线的两大实验路线以科研的方式和水平进入本科生的专业实验教学环节,使他们亲身感受到了实验的魅力,他们说:实验内容、实验方法、实验设备、实验理念深深的吸引了我们,我们受到了零距离的实验培训,我们感受到了生命科学的奥妙,缩短了我们与科研、生产的距离,激发了我们求知探索的欲望,实验体系覆盖了生命科学实验操作中的基本技能和技术,实用性非常强。因此,该实验教学体系在培养高质量综合性人才方面取得了初步成效,我们将继续努力探索,使专业实验集成体系在本科生创新人才培养中发挥其应有的作用。
参考文献
[1] 王延松,刘君玲.对普通高校培养应用型人才创新模式的思考[J].长春工业大学学报(高教研究版), 2006,27(4):68-69
[2] 黄家才,张爽.如何培养大学生的创新能力[J].贵州工业大学学报(社会科学版), 2008,10(2):202-203
[3] 张丽萍,陈 珊. 改革生物学实验教学体系培养学生创新思维能力[J].现代教育,2004, 4:114-115
[4] 罗玉双,熊大胜,席在星,等.全面开放实验教学,培养学生实践技能和创新精神[J].实验技术与管理,2006,23(3):22-23