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21世紀是生命科學和信息科學的時代,高等農業院校作為培養生物工程專業人才的搖籃,應該培養復合型生物工程人才,重視學生的創新能力和團隊精神培養,讓學生掌握生物工程及其產業化的科學原理,掌握生物化學、分子生物學、微生物學、天然產物提取、發酵工程和酶工程等學科的基本理論知識;掌握微生物育種、微生物細胞大規模培養、微生物發酵產品及其分離純化的基本技術,具備在農業生物技術領域從事生產管理和產品研發的能力。然而在傳統生物工程實驗課程體系中,由于缺乏多媒體教學環節,對實驗技術和原理的講解比較困難;各門實驗課程相對獨立,實驗內容往往互不銜接,上課時間不集中,難以形成完整的課程體系;教學以被動的灌輸式為主,學生缺乏主動探索精神;課程實驗室相對獨立,設備重復低端現象嚴重,浪費了寶貴的實驗資源。因此,開展生物工程專業實驗課程體系的改革勢在必行。
一、生物工程專業實驗課程改革的基本內容
農業院校生物工程專業開設的實驗課程主要有:生物化學與分子生物學實驗技術、微生物學實驗技術、天然產物提取、發酵工程和酶工程實驗技術、基因工程實驗技術、細胞工程實驗技術等,大多以農作物、發酵微生物和中草藥作為實驗材料。在教學內容上將不同相關實驗課程整合。從專業培養層面統一開設系統的實驗項目,將各門課程的實驗內容和時間盡量銜接。通過對酶工程、生化及分子生物學實驗技術、微生物實驗和天然產物提取學等實驗課程的調整,統一整合為生物工程專業綜合實驗,更新實驗教學內容,完善實驗體系。在教學方法上加入多媒體教學。傳統的實驗課程教學主要沿襲黑板講解、學生操作的模式。這種教學方式信息量小,不夠形象生動。通過拍攝實驗教學視頻,制作多媒體課件教學,能夠透徹的講解實驗原理和操作過程,使學生較容易地掌握實驗技能。同時將課程內容網絡化,以微博、微信、博客、校內網站為主要平臺,使課程上網,便于學生隨時預習復習、答疑解惑。在教學資源上盡量共享實驗平臺資源。將課程實驗室統籌安排,常用設備安排在公共開放房間,方便師生使用,嚴格避免設備重復采購,將實驗資源主要用于教學效果好的綜合實驗項目。在實驗能力上重視培養學生的創新能力和團隊精神。教師在實驗前將全班同學分成若干小組,確定實驗目標,共同設計實驗方案,開展實驗準備工作,合理分工完成實驗任務。實驗報告書寫時要求闡明實驗意義,掌握所涉實驗技術的原理、分類、適用范圍和同類比較,深入展開數據現象分析、實驗方法分析和操作技能分析。
二、生物工程專業實驗課程改革的基本程序
涉及到專業人才培養層面的實驗課程改革事關重大,應由專門團隊在上級主管部門和專家組的指導下開展工作。首先召開專門的教學研討會,根據生物工程專業人才培養來確立實驗課程改革目標,以團隊方式完成課程改革方案;實驗課程改革方案由系里報送實驗中心審核通過,獲得上級有關部門的資金、硬件等支持;團隊對改革方案進行執行,新實驗項目應進行1年左右的班級試運行,檢驗實施效果和運行環境是否良好;待新實驗項目試運行良好后,課程負責人修改教學大綱和實驗指導,經教學研討會通過;改革后的實驗課程教學大綱和實驗指導報上級主管部門批準后,正式實施運行。
三、生物工程專業實驗課程改革的討論
生物工程專業實驗課程改革中遇到的常見困難是經費緊張、設備不足等,而且課程涉及面廣,相關團隊和人員較多,協調難度較大。另外教學改革不宜影響正常教學計劃和學生培養,新修訂的實驗內容在學生方面也存在難以進行大班試行的問題。建議校、院兩級加大專業實驗課程改革的投入力度,給一線教學團隊以更大的試驗自主權限,精簡審批程序,對新的實驗課程方案挑選試驗班試行,用實踐來檢驗教改內容的科學性、可行性。生物工程專業實驗課程改革的直接執行者是各課程負責人、任課老師和實驗員,上級部門應當配套相應政策和條件,鼓勵改革工作的進行,以更好的培養創新復合型生物工程人才。
作者:周曉明 田云 盧向陽 藺萬煌 方俊 唐忠海 肖桂青 胡超 單位:湖南農業大學生物科學技術學院