談科研創(chuàng)建設(shè)計性生物教學體系

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

［關(guān)鍵詞］生物工程綜合實驗；教學內(nèi)容；改革；創(chuàng)新科研

高等院校是培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力、獨立工作能力和實踐能力的人才的主要基地。綜合性實驗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立思考并完成實驗的技能和方法進行綜合訓練的過程，是提高學生實踐能力的重要途徑。生物工程綜合實驗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《生物工程綜合實驗》課程在以往的教學中存在一些弊端：（1）內(nèi)容不能很好地融入目前先進的實驗技術(shù)；（2）教學以教師為主導，學生按部就班，缺乏創(chuàng)新意識和主動性。這樣的教學體系，雖然鍛煉了學生的動手能力，但是在培養(yǎng)學生綜合分析問題能力、充分激發(fā)學生的創(chuàng)新思維方面是遠遠不夠的。參考近年來不少學者提出的高校綜合實驗教學改革的經(jīng)驗，從本校實際情況出發(fā)，我們對《生物工程綜合實驗》課程進行了一些改革。

一、結(jié)合生產(chǎn)實踐，拓展經(jīng)典綜合實驗項目

經(jīng)典綜合實驗項目包含了基本理論和操作，為了讓學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)最新的實驗技術(shù)，使得教學內(nèi)容與生產(chǎn)實踐不能很好地銜接。在經(jīng)典的綜合實驗項目內(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)典實驗中增加了轉(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，通過該項目的實踐，讓學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)實踐中。

二、結(jié)合教師創(chuàng)新科研，衍生綜合實驗項目

充分利用湖州師范學院浙江省生物實驗教學示范中心的資源，通過結(jié)合教師的科研成果衍生出新的綜合實驗項目。例如：“重組大腸桿菌高密度發(fā)酵生產(chǎn)β-糖苷酶”這一實驗項目，是從教師科研衍生的綜合實驗項目。讓學生從重組菌表達條件、發(fā)酵工藝條件等方面入手，設(shè)計工藝優(yōu)化方案來提高重組β-糖苷酶的產(chǎn)量。通過實驗，讓學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)計式的綜合性實驗對激發(fā)學生的自主創(chuàng)新和分析問題、解決問題的能力具有顯著的促進作用。

三、結(jié)合大學生創(chuàng)新科研，構(gòu)建探究性綜合實驗項目

根據(jù)本校的實驗條件，設(shè)計幾個綜合性實驗項目。在課程開設(shè)的前一個學期將內(nèi)容發(fā)給學生，讓學生自主選擇實驗內(nèi)容。以團隊合作的形式自主查閱文獻和設(shè)計實驗方案，通過提交可行性報告的形式由教研組教師進行審核。通過審核的實驗方案，由教師利用課余時間指導學生對實驗設(shè)計方案進行完善。對于在課程中能夠順利實施并取得較好結(jié)果的實驗內(nèi)容，在課程結(jié)束后，根據(jù)學生的興趣拓展成大學生創(chuàng)新性科研項目。例如：“纖維素酶高產(chǎn)菌株發(fā)酵工藝優(yōu)化”這個綜合實驗項目，學生組利用前期篩選獲得的纖維素酶高產(chǎn)菌株進行發(fā)酵并純化獲得纖維素酶，利用酵母菌進行同步酶解發(fā)酵浮萍纖維來生產(chǎn)單細胞蛋白。課程結(jié)束后申請“校級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃”項目對不同的水生植物纖維同步酶解發(fā)酵工藝條件進行了優(yōu)化，使單細胞蛋白的產(chǎn)量提高了9%。進一步申請了“浙江省大學生新苗人才計劃”項目，利用大腸桿菌大量表達重組纖維素酶，使發(fā)酵后單細胞蛋白的產(chǎn)量進一步提高了15%左右。在每3年重新制定教學大綱時，將這類順利完成的課題內(nèi)容增加到綜合實驗內(nèi)容中，豐富課程內(nèi)容，同時也吸引更多的學生選擇這類開放式的綜合實驗設(shè)計項目。通過這種方式，調(diào)動學生參與綜合實驗項目的積極性，促進學生拓寬知識面，培養(yǎng)團隊合作精神，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)合科研實際，94%以上的學生對改革后的教學方式和教學內(nèi)容表示滿意。實踐證明，在這種設(shè)計性、探究性的教學體系中更能激發(fā)學生的學習興趣和創(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:湖州師范學院生命科學學院