生物類專業(yè)實踐教學(xué)改革研究

時間:2022-08-20 03:41:38

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生物類專業(yè)實踐教學(xué)改革研究

創(chuàng)新能力是新時期對人才素養(yǎng)提出的新要求,很多高校已經(jīng)認(rèn)識到實踐教學(xué)對培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的重要性,在各學(xué)科都已開展不同程度的教學(xué)改革,但是由于各種原因?qū)е履壳皩Υ髮W(xué)生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)系統(tǒng)還不健全,在實際教學(xué)中仍存在偏重教學(xué)理論學(xué)習(xí)而輕實踐的現(xiàn)象[1-2]。生物類專業(yè)是建立在實驗基礎(chǔ)上發(fā)展起來的學(xué)科類別,是實踐性很強的專業(yè)。在教學(xué)過程中,由于管理人員教學(xué)理念存在差異,部分專業(yè)教師教學(xué)能力和責(zé)任心有待提高,以及實踐教學(xué)設(shè)施不齊全和大學(xué)生實踐參與意識不強等各種問題的存在,致使實踐教學(xué)亟待形成系統(tǒng)的教學(xué)體系,來確保大學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1生物類專業(yè)中培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的重要性

在深化教育改革和全面推進素質(zhì)教育的過程中,培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力具有十分重要的意義,也是全面貫徹國家教育方針和社會發(fā)展的需要,創(chuàng)新能力的培養(yǎng)應(yīng)貫穿于高等教育的全過程[3-4]。生命科學(xué)與人類生存和社會發(fā)展有著密切關(guān)系,是當(dāng)今最受關(guān)注的基礎(chǔ)性自然學(xué)科之一。生物類專業(yè)大學(xué)生創(chuàng)新能力是指高等學(xué)校在人才培養(yǎng)的過程中,以培養(yǎng)學(xué)生的生物專業(yè)基礎(chǔ)知識、基本技能和科學(xué)實踐能力為基礎(chǔ),進行創(chuàng)新教育,培養(yǎng)創(chuàng)新意識,形成生物科技創(chuàng)新的綜合能力。隨著社會和教育的不斷發(fā)展,原有的教育觀念、教育體制和人才培養(yǎng)模式已不能適應(yīng)提高大學(xué)生綜合素質(zhì),本著培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的需要,以生命科學(xué)研究為專業(yè)基礎(chǔ),對生物類專業(yè)實踐教學(xué)的現(xiàn)狀和存在的問題進行研究,分析影響生物類本科生科研和創(chuàng)新能力的主要因素,以期對高校有效開展大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)有所裨益。

2生物類專業(yè)實踐教學(xué)的現(xiàn)狀與存在的問題

2.1專業(yè)基礎(chǔ)實驗內(nèi)容滯后,難以適應(yīng)學(xué)科的發(fā)展?;A(chǔ)實驗內(nèi)容滯后,一方面是由于實踐課時減少及設(shè)備陳舊、匱乏。自從國家實施《普通高等學(xué)校本科教學(xué)工作審核評估方案》后,全國高校進行了新一輪的課程改革,各高校通過減少實踐課時來壓縮總課時,導(dǎo)致理論教學(xué)和實踐教學(xué)的課時比例失衡,使實踐育人的目的難以達到。例如在分子生物學(xué)實驗中,PCR是很經(jīng)典的技術(shù),但是由于經(jīng)費的限制,使得本科教學(xué)用的PCR數(shù)量極少,同時在課時壓縮的情況下,使得很多學(xué)生沒有實踐操作的機會。由于生物技術(shù)發(fā)展迅速,行業(yè)中興起了多種PCR,如RT-PCR、梯度PCR、反向PCR、實時定量PCR、巢式PCR等,學(xué)生很多情況下只是在課堂上聽教師講過這些PCR,但是沒有機會進行實踐,陳舊的設(shè)備和實驗內(nèi)容已經(jīng)難以適應(yīng)學(xué)科的發(fā)展。另一方面,綜合性和設(shè)計性實驗內(nèi)容偏少,不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。生物類專業(yè)包括生物技術(shù)、生物科學(xué)、園林園藝等專業(yè),教學(xué)計劃規(guī)定的實驗課時為24或32課時,設(shè)置8~10個實驗,每個實驗3課時。開設(shè)的實驗內(nèi)容多屬于驗證性內(nèi)容,綜合性實驗占比例比較小,缺少設(shè)計性實驗或設(shè)計性實驗非常少,這樣的實驗教學(xué)限制了學(xué)生的自主思考和動手能力的培養(yǎng)。多年來,針對生物類專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)方向課的實驗內(nèi)容改革力度不大,當(dāng)今生命科學(xué)前沿研究領(lǐng)域所用的現(xiàn)代實驗技術(shù),如免疫熒光、流式細(xì)胞術(shù)和體外細(xì)胞培養(yǎng)等實驗在教學(xué)中都沒有涉獵,導(dǎo)致實踐教學(xué)內(nèi)容滯后,實驗技術(shù)相對落后,難以適應(yīng)現(xiàn)代生命科學(xué)的發(fā)展。2.2學(xué)生參與意識不濃,難以實現(xiàn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。實踐教學(xué)一般包括教學(xué)實驗、教學(xué)實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)論文(或設(shè)計)和社會實踐,它是深化理論認(rèn)識和培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識的高素質(zhì)人才的有效途徑,是培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)方法、提高實踐能力和實現(xiàn)理論聯(lián)系實際的重要平臺。高校中有一部分學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度不端正,他們只求修夠?qū)W分、考試及格拿到畢業(yè)證,將實踐能力的鍛煉置之腦后。導(dǎo)致這種現(xiàn)象出現(xiàn)的原因,一方面是課程考核評價方式過于簡單,偏重于理論期末考試,實踐考核比重偏低;另一方面,是存在大量的驗證性實驗,致使學(xué)生對實踐失去興趣。2.3專業(yè)實踐環(huán)節(jié)管理不靈活,不利于綜合能力培養(yǎng)。培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要手段之一是實踐訓(xùn)練,通過專業(yè)實習(xí)可實現(xiàn)最大限度地利用學(xué)生的實踐訓(xùn)練時間,提高學(xué)生理論聯(lián)系實際的水平,鍛煉學(xué)生的實踐能力和科研開發(fā)能力。由于省內(nèi)外相關(guān)的生物技術(shù)研究所和公司接收本科生實習(xí)的單位能力有限,不能滿足各地區(qū)大專院校相關(guān)專業(yè)接收學(xué)生實習(xí)的需求,因此,學(xué)校應(yīng)根據(jù)每年各地實習(xí)單位的具體情況,適當(dāng)調(diào)整實習(xí)的時間或采取學(xué)生部分分流實習(xí),拓寬實習(xí)平臺,以實現(xiàn)學(xué)生真正意義上的實踐能力培養(yǎng)。

3改革實踐教學(xué)體系,提高學(xué)生創(chuàng)新能力

3.1開展實踐教學(xué)體系改革,培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才。3.1.1完善人才培養(yǎng)計劃,增加實踐教學(xué)課時。生命科學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué),在保證理論教學(xué)的前提下,更應(yīng)注重實踐教學(xué),學(xué)校對人才培養(yǎng)方案進行修改,調(diào)整專業(yè)基礎(chǔ)理論課和專業(yè)實踐教學(xué)課時比例,兩者的課時比例約為1.25∶1,以堅實的理論指導(dǎo)與實踐學(xué)習(xí)并舉的原則,提升學(xué)生實踐能力。針對生命科學(xué)的特點和相關(guān)內(nèi)容,整合課程內(nèi)容,設(shè)置了4層次實踐教學(xué)模塊(見圖1),體現(xiàn)不同階段學(xué)生在生命科學(xué)實踐教學(xué)能力方面的培養(yǎng)。3.1.2開展實踐課程改革,注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。(1)通過驗證性實驗培養(yǎng)學(xué)生實驗的基本技能。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中,重理論、輕實踐,方法過于僵化,使得抽象理論教學(xué)難以形象化,不利于學(xué)生對理論內(nèi)容的理解[2-5]。驗證性實驗是學(xué)生通過實驗驗證理論知識的正確性,學(xué)會驗證理論知識的方法,加深對理論知識的理解和記憶。目前的生命科學(xué)各專業(yè)的課程實驗多以驗證性實驗為主,課前學(xué)生應(yīng)通過預(yù)習(xí)實驗指導(dǎo)了解相關(guān)儀器設(shè)備、實驗原理和基本操作過程,課上教師提出問題,引導(dǎo)學(xué)生回答問題,實驗過程中檢查學(xué)生是否規(guī)范操作。在這一過程中,教師起主導(dǎo)作用,創(chuàng)造條件讓學(xué)生多動手,對出現(xiàn)的問題及時糾正,提高學(xué)生基本實驗?zāi)芰6]。(2)通過綜合性和設(shè)計性實驗培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題能力。在驗證性實驗基礎(chǔ)上,開展綜合性與設(shè)計性實驗。在綜合性實驗過程中,注重學(xué)生的綜合分析與解決問題能力的培養(yǎng)[7-8]。如在細(xì)胞生物學(xué)實驗教學(xué)中,將原本的孚爾根核反應(yīng)染色法和顯微攝影技術(shù)2個獨立實驗合并后更改為綜合實驗,讓學(xué)生對洋蔥根尖進行培養(yǎng),秋水仙素預(yù)處理、HCl水解、希夫試劑染色,以獲得理想中期染色體,進行顯微攝影,并對洋蔥根尖細(xì)胞染色體進行核型分析,這樣的實驗加深學(xué)生對相關(guān)細(xì)胞生物學(xué)理論課內(nèi)容的理解。在設(shè)計性實驗過程中,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、實驗設(shè)計能力和團隊合作精神,如植物的愈傷組織誘導(dǎo)和分化實驗,可以讓學(xué)生設(shè)計不同的外植體、不同生長素和細(xì)胞分裂素及其激素水平,從而找出最佳實驗條件,交流實驗成功和失敗的經(jīng)驗或教訓(xùn)。這樣給學(xué)生足夠的空間和時間,調(diào)動學(xué)生的主觀能動性,鼓勵學(xué)生自行設(shè)計或改進實驗[7]。學(xué)校要求生命科學(xué)與農(nóng)林學(xué)院各專業(yè)每門實驗課至少有1~2個設(shè)計性實驗或綜合性實驗,以創(chuàng)新能力人才培養(yǎng)為出發(fā)點,構(gòu)建知識、能力和素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展生命科學(xué)的特色課程體系,為高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)提供有力的支撐。(3)拓展實踐教學(xué)平臺,提高培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。生命學(xué)院以“黑龍江省高校實驗教學(xué)示范中心”為依托,在校內(nèi)設(shè)立實踐基地。在教師的指導(dǎo)下,學(xué)生從二年級就陸續(xù)進入實驗室,結(jié)合教師的科研項目,安排學(xué)生參與科研項目,形成本科生—研究生—導(dǎo)師鏈鎖式管理模式[9]。在校外與科研院所和企事業(yè)單位共同建立實踐教學(xué)基地,拓寬實踐教學(xué)平臺。目前已經(jīng)建立了中國疾病預(yù)防控制中心中科院北京動物研究所、黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院大豆研究所、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈爾濱獸醫(yī)研究所等較為完善的實踐基地,加強與校外的交流合作,促進實踐教學(xué)體系的不斷擴展,部分學(xué)生將在實習(xí)結(jié)束后由用人單位招聘或繼續(xù)在前實習(xí)單位工作,為本科生展現(xiàn)專業(yè)素質(zhì)和創(chuàng)新能力開辟了舞臺,實現(xiàn)校企共贏、優(yōu)勢互補的效果。3.2建立科學(xué)的實驗教學(xué)評價體系,激發(fā)學(xué)生內(nèi)在動力。為了引導(dǎo)學(xué)生在平時的學(xué)習(xí)和實驗過程中注重自身實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),同時培養(yǎng)學(xué)生的科研能力,現(xiàn)行的教學(xué)計劃中將實驗課單獨設(shè)置為一門課程[10],對每門實驗課程的考核方式進行了改革,對學(xué)生的實驗?zāi)芰M行綜合測評。例如每門實驗課總成績?yōu)?00分,其中每個實驗占10~12.5分。每個實驗的考核成績又分為3個部分,第一部分為課堂考勤和課堂提問占10%,第二部分為實驗操作占50%,第三部分為實驗報告完成情況占40%。在實驗課程考核中,制定實驗預(yù)習(xí)、實驗操作和實驗報告詳細(xì)的評分標(biāo)準(zhǔn),教師可根據(jù)學(xué)生完成實驗的態(tài)度和完成的效果給予評價,最后給出一個相對科學(xué)合理的成績,這樣可以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,培養(yǎng)學(xué)生正確的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。3.3開展各種科技活動,提高學(xué)生的科研能力。3.3.1開放實驗室為學(xué)生提供創(chuàng)新實踐平臺。高校實驗室的功能主要是進行實踐教學(xué)和科學(xué)研究,學(xué)校增加了在生命科學(xué)實驗室建設(shè)的投入,重點改進實驗室的功能,增加了一些先進的實驗設(shè)備投入,如掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、流式細(xì)胞儀、凝膠共聚顯微鏡成像系統(tǒng)等。重視實驗室開放系統(tǒng)的建設(shè),并通過開放實驗的建立,為學(xué)生提供創(chuàng)新實驗操作平臺。此外,學(xué)校為各實驗室定期提供學(xué)術(shù)講座平臺,為提高大學(xué)生科研素質(zhì)營造學(xué)術(shù)氛圍,鼓勵和促進學(xué)生創(chuàng)新能力的提升。通過這些措施的實施,學(xué)生能夠正確站在學(xué)習(xí)者和創(chuàng)造者的角度,在實踐過程中發(fā)揮主觀能動性和提高科學(xué)探究能力。3.3.2通過大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練提高學(xué)生的科研能力。本科教育階段是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要階段,學(xué)校已建立了4個與生命科學(xué)相關(guān)的專業(yè),這些專業(yè)的實踐教學(xué)均依托于生命科學(xué)實驗室為平臺,以大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目及教師科研項目為驅(qū)動,師生共同開展科學(xué)研究。學(xué)生在本科階段參與科研活動,可以激發(fā)學(xué)生的科研興趣,充分發(fā)揮學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力,增強分析問題、解決實際問題的能力。目前,生命科學(xué)與農(nóng)林學(xué)院學(xué)生加入大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目及教師科研團隊學(xué)生逐年增加,近3年獲得不同層次的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目,包括國家級、省級和校級,多項研究成果已發(fā)表在國家級中文核心期刊。3.4以科研促教學(xué),提高學(xué)生創(chuàng)新能力。以往實驗教學(xué)包括驗證性實驗和綜合性實驗2種,經(jīng)過本輪實踐教學(xué)改革,增加自主性設(shè)計實驗,由學(xué)生根據(jù)實踐教學(xué)計劃自主設(shè)計技術(shù)路線、研究內(nèi)容和實驗方法等,由學(xué)生獨立完成實驗操作過程,對獲得的實驗結(jié)果進行科學(xué)分析和論證。在實驗過程中,教師可以采用啟發(fā)式教學(xué)法,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和解決實際問題,激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)造力,為學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)奠定科研基礎(chǔ)。學(xué)校在生命科學(xué)實踐教學(xué)領(lǐng)域,除進一步改革實踐教學(xué)計劃外,拓展到大學(xué)生的創(chuàng)新項目領(lǐng)域,與大學(xué)生的創(chuàng)新項目相結(jié)合,為學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)和能力培養(yǎng)提供了條件。科研與實踐教學(xué)改革相結(jié)合,在培養(yǎng)科研創(chuàng)新能力、提高教學(xué)水平和質(zhì)量、促進實踐教學(xué)改革的深化等方面發(fā)揮了重要作用。將教學(xué)與科研相結(jié)合,繼續(xù)深化和教師的科研課題相結(jié)合,以科研成果充實和更新實驗教學(xué)內(nèi)容[11-12],如學(xué)生通過系統(tǒng)地掌握載體構(gòu)建和質(zhì)粒轉(zhuǎn)化、熒光和共聚焦顯微鏡使用、生物信息學(xué)對基因功能分析等技術(shù),使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的同時深刻認(rèn)識到科學(xué)實驗的系統(tǒng)性和嚴(yán)謹(jǐn)性,很好地促進了實踐教學(xué)質(zhì)量的提高。

4結(jié)語

實踐教學(xué)體系的改革與建設(shè),一定要結(jié)合學(xué)校定位、學(xué)科特色和人才培養(yǎng)計劃,充分調(diào)動教師的積極性,積極地將科研成果和學(xué)科前沿知識融入實踐教學(xué),引導(dǎo)學(xué)生積極參加各種實踐活動,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,拓展學(xué)生的視野,學(xué)會如何開展科學(xué)研究,為學(xué)生科研訓(xùn)練及創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供平臺。以科研促進教學(xué)質(zhì)量提高,推動學(xué)生創(chuàng)新能力形成,可有效地促進教學(xué)內(nèi)容的不斷更新,保障教學(xué)質(zhì)量穩(wěn)步提升。

作者:李波 張曉雪 付學(xué)鵬 劉麗杰 孫嬰寧 焦德志 單位:齊齊哈爾大學(xué)