生物技術專業(yè)綜合實驗的設計與教學實踐
發(fā)布時間:2019-08-08 來源: 日記大全 點擊:
摘要:生物技術是一門以實驗為基礎的學科,合理設置生物技術綜合實驗教學內(nèi)容、整合實驗教學課程、改革教學效果評價體系,對于培養(yǎng)學生的科研創(chuàng)新精神,提高學生動手實踐能力,對實驗教學質(zhì)量的提升以及創(chuàng)新應用型人才的培養(yǎng)都會起到積極的促進作用。
關鍵詞:生物技術 綜合實驗 實驗教學
作為一門新興學科,生物技術具有涉及領域?qū)、涵蓋范圍廣、基礎性強的特點,也是現(xiàn)代生物學發(fā)展并與相關學科交叉融合的產(chǎn)物。包括了基因工程、蛋白質(zhì)工程、細胞工程、發(fā)酵工程等領域。新時代的教學改革要求生物技術專業(yè)理論結合實際,充分發(fā)揮實驗教學的作用,培養(yǎng)學生科研創(chuàng)新能力以及實踐操作能力[1]。目前實驗教學在不同程度上仍然是理論教學的輔助內(nèi)容和手段,實驗方法多以驗證已知結果作為主要目標,這種教學模式的優(yōu)點是與理論教學環(huán)環(huán)相扣,但同時具有以下缺點:第一,實驗課內(nèi)容缺乏學科間的互相聯(lián)系,無法達到實驗技能的系統(tǒng)訓練,而生物技術是一門交叉學科,通過單獨設置的實驗課程很難形成系統(tǒng)的知識框架體系;第二,實驗內(nèi)容在技術手段上容易出現(xiàn)重復,由于各門課程在實驗課上自成體系,課程之間往往開設性質(zhì)和內(nèi)容上有所雷同;第三,實驗內(nèi)容相對陳舊,多以驗證性實驗為主,沒有隨著科學技術的發(fā)展而及時更新;第四,實驗室開放不夠全面,教學資源無法得到充分利用,第五,學生的創(chuàng)造能力和學習熱情得不到充分的發(fā)揮。以上缺點嚴重制約著創(chuàng)新性人才的成長與培養(yǎng)。針對上述不足,為了加強學生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),通過以下幾個方面對生物技術綜合實驗教學方法進行了改革和實踐,并取得了理想效果。
一、合理設置實驗內(nèi)容
作為生命科學的核心,生物技術是與其他學科交叉融合而成的新興學科,在人才培養(yǎng)過程中,不僅要求學生掌握生物技術專業(yè)相關理論及實驗知識,還要求學生有一定的創(chuàng)新實踐能力[2]。為此,在綜合實驗的課程內(nèi)容設置過程中,對傳統(tǒng)驗證性實驗的課時數(shù)進行壓縮,增加了學生自主設計實驗內(nèi)容,讓學生根據(jù)自身興趣及掌握的實驗技能設計實驗方案,在此基礎上,將實驗內(nèi)容在設計上分為三個不同層次:基礎驗證性實驗、綜合應用性實驗以及自主創(chuàng)新性實驗[3]。例如:有的同學根據(jù)吉林市地處松花江上游的特殊地理環(huán)境,利用松花江沉積泥沙作為實驗材料,篩選工業(yè)生產(chǎn)所用的發(fā)酵菌株,通過建立平行的預處理方法進行菌株篩選,并對篩選結果進行記錄,從而總結出了一套合理有效的發(fā)酵菌株篩選的預處理方法,這樣分離出的發(fā)酵菌株同時兼具陸生菌以及水生菌的特點,具有一定的實際應用以及科學研究價值。進一步深入實驗中發(fā)現(xiàn),所篩選的菌株中有的菌株具有拮抗活性,可作為產(chǎn)生抑菌素的生防菌株另,另外有些菌株可以產(chǎn)生黑色素,或者產(chǎn)生淀粉水解酶,這又證實了菌株的工業(yè)生產(chǎn)價值。在上述學生自主設計實驗中,涉及了一整套微生物實驗的基本操作流程,同時在對菌株發(fā)酵條件摸索的過程中,又整合了發(fā)酵工程的技術手段,可以說是生物技術綜合實驗中比較成功的一例。同時,我們根據(jù)醫(yī)學院校培養(yǎng)生物技術專業(yè)人才的具體要求,結合醫(yī)學免疫學、分子診斷學以及生物化學檢驗技術等學科內(nèi)容,將理論與實踐相結合,例如:在目的基因的克隆的實驗講解過程中,避開理論課中的一些重復的實驗原理,重點講解克隆技術目前常用的一些技術手段,并且突出這些技術手段在單克隆抗體制備、酶聯(lián)反應以及臨床疾病診斷上的一些具體應用,可以達到拓展綜合實驗的覆蓋內(nèi)容,讓學生了解到生物技術在實際中具體應用的作用。
二、整合實驗教學課程
傳統(tǒng)的生物技術實驗教學內(nèi)容主要安排在理論教學內(nèi)容之后,其內(nèi)容大都為重復性驗證實驗,并且課程之間的相互聯(lián)系不緊密。這導致許多學生只注重理論知識,對于實際動手操作的重要性認識不足,并且忽視了生物技術各門課程之間的內(nèi)在聯(lián)系[4]。為此我們嘗試將實驗教學內(nèi)容進行整合,為了讓學生能更好地掌握生物技術的基本操作技能,對實驗有一個完整的思路,我們緊緊圍繞分子生物學的幾個核心步驟,即:分、切、連、轉(zhuǎn)、篩、誘、檢,開設一個大的綜合性實驗。實驗內(nèi)容共計60學時,包括:基因克隆與鑒定部分,主要包括:質(zhì)粒的提取、目的基因的克隆、酶切鑒定、目的基因與載體的連接、感受態(tài)制備和轉(zhuǎn)化、陽性克隆的篩選以及重組蛋白表達條件的優(yōu)化等,例如:在上述自主設計實驗的基礎上,利用從松花江泥沙中分離篩選得到的大腸桿菌作為實驗材料,進行質(zhì)粒DNA的提取,將其中的目的基因片段通過雙酶切連接到PET28a質(zhì)粒,并轉(zhuǎn)化至DH5α擴增菌株,培養(yǎng)后繼續(xù)提取質(zhì)粒DNA進行PCR以及酶切鑒定,并將陽性結果通過轉(zhuǎn)化至BL21表達菌株,進行藍白斑篩選挑取陽性克隆,進行蛋白的誘導以及表達條件的優(yōu)化。通過這樣的實踐,將自主設計實驗與綜合實驗的實驗內(nèi)容相互銜接,形成一個理論聯(lián)系實際的完整體系,實驗過程中讓學生自主準備實驗樣品,規(guī)劃實驗具體進程,最后對實驗結果進行集體討論與分析。這樣能夠進一步提高學生的實際操作能力,同時也確保了幾個實驗內(nèi)容的連續(xù)性,對今后學生自主設計實驗或完成畢業(yè)論文也有很大幫助,大大激發(fā)了學生的求知欲望和探索精神,生物技術綜合實驗的教學效果得到了顯著提升。
三、改革教學效果評價方法
傳統(tǒng)的實驗教學效果基本體現(xiàn)在實驗報告的最終撰寫上,這種方式缺少靈活性以及全面性,對學生所學知識的考察相對片面,不利于培養(yǎng)學的自主創(chuàng)新意識[5]。鑒于上述原因,根據(jù)綜合實驗的課程內(nèi)容和組織方式,將最終的總評成績具體劃分為四部分:實驗報告,占總成績的30%,主要檢查實驗報告的撰寫格式及結果與分析的具體情況;技能操作考試,占總成績的30%,包括實驗過程的基本操作、實驗室儀器的使用以及具體問題的分析解答;基本操作以及常用實驗儀器的使用都是在實驗室進行,由任課教師現(xiàn)場考察,具體問題的處理以及分析通過抽簽的方式進行,在限定時間內(nèi)讓學生進行筆試答題,由這兩部分匯總成技能操作考試的最終成績,同時對技能操作考試不合格的同學,限制其參加期末考試,通過這種考核方式,增加了學生對實驗課學習的重視程度,并促使其在綜合實驗過程中不斷提升自身實驗技能操作,充分調(diào)動了學生動手實驗的積極性;課程論文成績,占30%,主要創(chuàng)新性實驗的設計方案的可行性以及實際實施情況,要求每個同學獨立完成論文撰寫,并對參考文獻的數(shù)量以及質(zhì)量提出具體要求,如:要求每篇課程論文至少選擇五篇以上內(nèi)容相關的中文核心文章作為參考,并對論文的格式、字數(shù)提出嚴格要求,提升學生論文的撰寫能力,為期畢業(yè)課題的設計以及論文撰寫打下堅實基礎;平時學習成績,占10%,考查學生的課堂表現(xiàn)和課堂出勤率。對于平時表現(xiàn)突出的同學,如:對于實驗準備人員,操作中的組長以及課代表等突出表現(xiàn)者酌情加分,對于三次無故曠課的同學,成績判定為不合格,給予重修處分。新的考核方法充分考慮了全面、客觀、公正的原則,在傳統(tǒng)考核的基礎上,也體現(xiàn)學生自主學習、搜索文獻、實驗方案設計等方面的能力,有助于拓寬學生知識面,激發(fā)學習積極性。
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