高等教育实验教学探索浅谈——以《生物工程下游技术实验》为例

高等教育实验教学探索浅谈——以《生物工程下游技术实验》为例

○德州学院生命科学学院 253023

何 庆 符爱云

摘要：实验教学在培养学生创新能力方面发挥着重要作用，但传统实验教学还存在着许多与创新教育不相适应的地方，这就要求我们必须加强实验教育，从教育观念、教学内容、教学方法、考核机制等方面对实验教学进行创新改革，从而最终探索出一条创新教育的新道路。

关键词：实验教学；创新能力；改革

引言

实验教学是高校教学中的重要环节，其在培养大学生动手能力、科研能力和创新能力方面都具有理论教学不可替代的作用， 是高等学校实现素质教育和创新人才培养不可缺少的重要组成部分。

《生物工程下游技术》广泛的是指从工程菌或工程细胞的大规模培养到产品分离的纯化、质量监测过程所涉及的所有操作单元和操作技术，其中最重要的环节就是生物物质的分离纯化技术。《生物工程下游技术实验》是本课程的重要组成部分，针对这门实验课程，目前我们的实验教学多以验证性的、孤立的基础实验为主，如酵母细胞的破碎及破碎率的测定、青霉素的萃取与萃取率的计算等，这对于提高学生对本门知识的综合运用能力非常有限。因此，改革的目的旨在提高学生对本门知识的实践应用、独立思考以及自主创新的能力。

一、实验教学中存在的问题

传统实验教学的缺陷在于：（1）在教学内容上以验证性实验为主。（2）在教学方法上，每堂课都是老师讲，学生听，实验操作千篇一律。（3）实验内容不能反映生产实际、科研实际，不能激发学生兴趣。（4）实验经费不足，现代化的大型仪器种类和数量不足， 少数昂贵的仪器不让学生接触。中国高校的实验教学在传统理念指导下，培养出来的学生具有较系统的基础知识，实验操作规范， 但很难引起学生的兴趣，不利于综合能力和创新能力的培养。本人本科就读于国内某985、211 大学，大学期间各种实验也做了不少，但研究生阶段进入另一所科研机构后，发现自己连最基本的SDS-PAGE 都不会做，为此苦恼了很久，之后本人进入高校成为119

话题研讨·新教育

2014·5 （ 总第270 期）

了老师，结合自己的亲身体会，尝试对此现象进行改变。

二、实验教学的改革措施

1. 实验课程体系和教学内容的改革

精选和确定合适的实验内容，并按照教学规律科学的组织， 是搞好《生物工程下游技术实验》教学的基础。在实际的实验教学当中，我们进行了一系列的改革试探，尽量使体系和内容更适合学生的需求，趋于完善和科学化。针对教学内容，我们设计了一系列实验，如：平板划线挑选单克隆菌株→单克隆菌株的试管活化→单克隆菌株的扩大培养及诱导表达→利用超声破碎的方法破碎大肠杆菌→利用亲和层析的方法纯化目的蛋白→目的蛋白的透析除盐→ SDS-PAGE 检测目的蛋白的分子量→目的蛋白的真空冷冻干燥→目的蛋白的生物学活性检测。上述实验设计环环相扣、连续性极强，每次实验都以上次的实验为基础；同时各个实验又相对独立，每次实验的结果均可在冰箱放置一周后使用。该课程体系有以下的优点：

1）加强专业的基础训练

生物工程下游的实验对象一般是包含目标物质的人工培养的动植物细胞或菌体，也包括天然的动植物及微生物材料。考虑到课时量的限制（36 学时），选取微生物材料，即含有目的蛋白的重组大肠杆菌是最合适的。该实验还会涉及到一些基本实验技能，如无菌操作、纯培养和生长曲线的测定等，大概占到整个内容的20%，为以后相关实验的操作理解打下坚实的基础。

2）消减验证性实验，增加创新性实验

验证性实验在实验教学中的优点在于可使学生从实验现象、过程上深化对该实验理论知识的理解。但是，“照方抓药”式的验证性实验过多，就容易导致学生失去对该科学实验的兴趣。因为实验指导书中对许多经典验证性实验的实验过程、结果等写得很详细，这使得学生忽视对实验现象和结果的深入思考[4-5]。根据我们设计的实验内容，学生直至整个实验结束才能看到自己的“成果”，这无疑增加了他们的兴趣。另外，对于最终的结果，我们会引导他们去分析造成该结果的原因，让他们思考哪个实验出了问题，这也就增加了他们深入思考的能力。

2. 实验教学方法的改革

教学方法的改革对于提高整个实验课程体系效果非常重要。目前很多高校的实验教学方式往往是以教师为中心的“传授式”， 教师准备好实验所需的一切材料，讲清楚实验步骤，然后由学生机械地完成，学生做完实验一点收获也没有，教师也很难对学生的成绩进行评定。

1）实验教学过程的改革

我们认为老师在实验之前讲清楚实验原理、实验步骤和注意事项是非常有必要的，而实验材料的准备也可由学生在老师的指导下完成，可以分组轮流准备实验所需材料，让每个学生都有机会独立完成一个实验过程。

受到研究生阶段“师兄带师弟”模式的启发，我们在教学过程中尝试了 “学生指导学生”的这种模式，把全班学生分成15 个组，每组3-4 人。举个例子，在进行利用亲和层析的方法纯化目的蛋白的实验时，由于学校实验仪器有限，每次只能让3 个组同时进行实验。首先，由任课老师负责带第一次做实验的3 个组的学生，跟他们介绍清楚实验原理、实验步骤和注意事项并进行实验， 然后根据自愿的原则，从第一次做实验的3 个组中选出一名学生A，让A 负责介绍实验原理、实验步骤和注意事项并指导第二次做实验的3 个组的学生进行实验，同时第一次做实验的3 个组中的其他学生可以进行下一步的实验，如蛋白质的透析等。随后再从第二次做实验的3 个组中选出另一名学生B，以此循环，直至此次实验结束。整个过程都是在老师的监督下完成的，即在每次实验过程中教师都要深入学生当中去观察、指导学生，发现问题及时纠正，以保证每个学生实验结果都能达标。这种模式不仅解决了实验设备紧张带来的难题，而且在一定程度上能够督促学生认真做实验。如果学生能够自己讲出实验的原理，并指导别人完成了实验，这就表明他们已经融会贯通了。当然，对于这种模式下的学生A 和B，可以在最终成绩上予以一定的照顾，以此激发学生的积极性。

2）实验考核指标的改革

实验报告作为一种考核手段，其目的是检验一个学生实验完成过程与效果，检验实验教学效果，但这样并不能完全反映出一个学生的真实成绩。而且学生之间的实验报告往往是抄来抄去， 连错别字都一样。我们将每个学生的平时操作和实验结果进行打分，占到最终总成绩的40%，实验报告和笔试各占20% 和40%，这样更能反映出一个学生的综合实验成绩。

三、结语

在《生物工程下游技术实验》的教学改革过程中，我们对课程内容、教学方法、考核指标进行了初步探索，对于这种尝试，学生们普遍反应良好。新的教学方法充分发挥学生的创新能力，训练了他们的科研意识，拓宽了他们的思路，实现了我校的培养目标。高校实验教学改革是一个循序渐进的过程，在这个过程中需要改变固有的陈旧观念，才能为实验教学改革创造一个有利的环境。

参考文献：

[1] 柯德森. 生物工程下游技术实验手册[M] 北京：科学出版社， 2010.

[2] 周重义，郑剑峰，孙玉强. 综合性实验教学对学生的创新意识与研发能力的影响[J] 福建电脑，2006（1）：54.

[3] 谭志勇. 发挥实验教学功能培养学生综合素质[J]。中国现代教育装备,2009，82(12):87。

[4] 姚毅，孙山，毛逢银. 高校扩招后的实验教学改革[J]。理工高教研究，2002，21(1):37-38。

[5] 荣昶，赵向阳，蔡惠萍. 实验教学与创新能力培养探析[J]。实验室研究与探索，2004，23(1):12-14。

（作者简介：何庆，男，山东省菏泽市，出生年月：1983.10, 博士研究生，讲师）120