生物工程专业实验教学改革与实践

李 聪, 张连红, 蒋林时

(辽宁石油化工大学 化学化工与环境学部， 辽宁 抚顺 113001)

生物工程专业作为21世纪三大前沿学科之一，是在生命科学的基础上，交叉融合化学工程、分离工程、反应工程和计算机科学等相关知识而形成的一门复合型学科[1， 2]。目前，生物工程在农业、制药、食品保健、环境保护及能源开发等领域都发挥了至关重要的作用。中国各大高校从20世纪80年代初相继开设生物工程专业[3]，近几年由于生物工程产业化的发展跟不上该专业招生人数的增长速度，生物工程专业本科生就业率不容乐观，毕业生在就业市场上出现了供大于求的现象[4, 5]，这就要求各高校在培养学生掌握过硬的基础知识的同时，也要注重学生素质的培养，锻炼学生形成自立自强的品格，增强创新意识，提高创新能力，从而提升学生的核心竞争力。学生创新能力的培养促使高校在生物工程专业实验模式上进行改革[6-8]。

1 生物工程专业实验课程设置的改革创新

1.1 增加综合实验和设计性实验的比例

在目前的生物工程专业实验设置上，综合性实验约占总实验课程的40%，而设计性实验所占比例还不到10%，因此应增加综合实验和设计性实验的比例，初步目标是使综合实验和设计性实验的总比例达到70%以上，旨在让学生更主动、更积极地参与到实验过程中，培养学生独立设计实验的能力。从实验前期查阅相关文献，到总结前人经验制定相应的实验流程，再到实验材料的选择、相关试剂的配制，进行实验，处理实验过程中出现的问题，最后就实验结果进行分析，对实验过程进行总结，这一系列的过程都需要学生独立完成。要允许学生在理论知识的基础上进行“试验”，而不是从头到尾参照讲义进行的“实验”，让学生真正成为实验的主角，积极发挥学生的主观能动性，将所学知识更好的运用到生产实际中，真正做到学以致用，更重要的是培养了学生独立自主的能力，拓展学生的创新思维。

1.2 将非独立设课实验改为独立设课

中国的高等教育过于强调理论教学的作用，将实验教学作为理论教学的附属[9]。目前我校生物工程专业所设实验有微生物学实验、发酵工程实验、分离工程实验以及生物工程综合实验等。其中有些实验属于非独立设课实验，即实验课不单独占学分，而是作为理论课的一部分，最终实验成绩只占理论课总成绩的10%～20%，基于这种情况，学生对非单独设课的实验没有给予足够重视，实验态度不端正，操作不认真，大大影响了实验课的效果，因此，应将专业课实验都改为独立设课实验，制定相应的学分，让学生充分认识到实验课的重要性。

1.3 更改个别实验课的开课时间

对于有些实验课的开设时间也应进行必要的调整，比如生物工程综合实验一般在大四上学期期末时开设，但那时大四的学生有的忙于研究生、公务员考试，有的忙于找工作，最终能静下心来好好作实验的学生只有很少一部分，而综合实验对于生物工程专业的学生是非常重要的，它是之前所学各门实验的汇总，也是对学生之前所学知识的检验，会加深学生对专业基础知识的理解，提高学生的综合能力，提升学生整体素质，是学生大学四年来最为重要的一门实验课。因此，应把生物工程综合实验的开课时间提前到大三下学期期末或大四上学期开学前两周。

2 生物工程专业实验内容的改革

2.1 让学生参与到实验准备等前期工作中

微生物实验和发酵工程实验是生物工程专业的基础实验，实验前教师需提前准备的内容较多，而学生真正动手的部分较少，因此应让学生参与到整个实验的准备过程中，包括菌种的活化，实验器材的灭菌等工作，让学生更好的掌握高压灭菌锅，培养箱，超净工作台等设备的操作方法及其使用原理，为以后从事相关工作奠定基础。

2.2 使实验内容更贴近生活

在实验过程中应做到理论结合实际，使实验与学生的日常生活相结合，比如增加“不同灭菌方式的牛奶中细菌含量的测定”实验，以及酿造葡萄酒，发酵乳酸菌饮料等实验，将学生每天都喝的牛奶、饮料等引入实验中，一方面激发学生的实验兴趣，另一方面加深了学生对专业知识的理解。

2.3 紧密联系企业、科研机构，促进产学研相结合

建立学校与企业、科研机构的战略联盟，为学生的理论创新和实践探索搭建更广阔的平台，提供更丰富的机会，创造更有利的条件。例如在“活性污泥中生物相的观察”实验中，可以带领学生直接去污水处理厂取样，让学生了解活性污泥的培养过程，及利用活性污泥处理污水的流程及原理等。通过深入到与实验内容相关的企业或其他科研部门不仅使学生更理解实验内容和实验目的，还让学生对相关企业及科研机构的环境有整体的认识，为将来从事相关行业做准备。

3 生物工程专业实验教学方式的改革

3.1 将多媒体引入到实验教学中来

以往的实验教学只是由实验教师将实验内容写在黑板上，形式呆板且有一定的局限性，重点部分和需要注意的问题无法更多的引起学生关注。而生物工程实验内容涉及面广，一次实验课教师讲解的时间有限，不能将所有内容都一一呈现，通过进行多媒体授课，教师可将平时收集到的实验相关的文档、图片、音频、视频等素材很好的整合起来，将实验内容制作成多媒体课件，使其更生动形象、直观易懂[10]，从而激发学生的实验兴趣。

3.2 让学生参与到实验教学过程中来

在教师进行多媒体授课的同时，也应当让学生参与进来。比如，可从每门实验课中选出一到两个设计性实验，让学生分组讨论，首先由每个小组分别提出具体的设计性实验方案，然后集体讨论该实验方案的逻辑严密性和实际可操作性，以完善设计性实验的构思，确保每一个设计实验的科学性，并由老师加以引导，各小组分别按探讨完善过的方案进行实验。最后各小组将实验的设计思路、实验方法、实验数据等做成PPT课件，并让学生在讲台上向老师和其他同学讲解，学生共同探讨，对实验结果进行分析，这种方式不仅提高了学生的实验能力，也增强了学生的团队协作意识，对个人素质的提高也有很大帮助，使学生“敢想、敢做、敢说”。

4 生物工程专业实验考核方式改革

考核方式采取每个实验单独计分，最后将每个实验的平均分作为该门实验课的成绩。将学生的预习情况纳入考核体系，在实验前，通过让学生需上网登录系统，回答老师实现提出的与实验相关的问题，来检验学生的预习情况，预习成绩占总成绩的10%。学生在实验过程中的实验态度占10%，学生的实验操作技能占40%，此项考核需要实验教师在实验过程中悉心观察每一位学生的实验情况，对于实验不认真的同学应及时督促，使其尽快改正。实验报告可检验学生对实验结果的分析能力，是整个实验的重要环节，在实验考核中占总成绩的40%。

5 提供实验平台，激发学生对科研的兴趣，培养学生创新精神

教育引导学生勇于创新创造，进一步营造尊重创新、注重创新的良好氛围，加强创新创业教育和训练。采取导师责任制，让学生自由选择导师，加入感兴趣的科研课题组，鼓励学生参加挑战杯、创业大赛等各种竞赛。建立完善的实验室管理制度，对于贵重或易损坏的实验仪器，安排专人看管，做好实验记录，一定程度的开放实验室，使实验资源得到更充分、更合理的利用。

6 结语

通过对生物工程专业实验的教学改革，实验教学质量大大提升，学生更主动、积极地参与到实验当中，学生的整体素质普遍提高，培养了学生的创新能力，使学生具备了独立思考，提出问题，分析问题和解决问题的能力，提高了学生在就业市场的核心竞争力，这会对日后学生走出校园，走向社会发挥自身才能奠定了坚实的基础。当然，在教学改革过程中也遇到了一些问题和挑战，这就需要我们在进一步探索中完善。

参考文献：

[1]李江华, 房 峻, 郑飞云, 等. 生物工程综合实验教学创新体系的构建[J]. 实验室研究与探索, 2009, 28(4)：222-224.

[2]荚 荣, 尹若春. 生物技术复合应用型人才培养模式的探索与实践[J]. 生物学杂志, 2013, 30(1)：103-105.

[3]王亚林. 中国生物技术发展的历史、现状及未来[J]. 武汉工业学院学报, 2001(3)：49-52.

[4]段德君, 梁运祥, 陈守文, 等. 生物工程实验教学体系改革与实践[J]. 实验室研究与探索, 2011, 30(7)：111-114.

[5]夏金兰. 生物工程与技术创新人才培养模式的探索与实践[J]. 高等教育研究学报, 2009, 32(4)：62-63.

[6]阳太林. 以学生创新能力的培养为中心改革高校实验教学[J]. 实验技术与管理, 2005, 22(10)：34-38.

[7]赵建华. 实验课程体系建设的系统思考[J]. 高教探索, 2005(3)：58-59.

[8]王国强, 傅承新. 研究型大学创新实验教学体系的构建[J]. 高等工程教育研究, 2006(1)：125-128.

[9]留岚兰. 实验课程设置与创新型人才培养[J]. 实验技术与管理, 2007, 24(1)：36-38.

[10]戢 峻, 户业丽, 张佑红. 多媒体技术在工科特色的生物工程实验教学中的应用[J]. 软件导刊, 2011, 10(1):190-191.