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生物技术教学的研究与实践

一、生物技术专业实践教学存在的问题

我校生物技术专业的学生实践能力的提高主要通过以下几个层次进行:首先是基础课实践能力培养,主要是通过生物基础、生物化学、分子生物学、细胞生物学、微生物学、免疫学和遗传学课程的实验与生物基础课的野外实习得到初步的锻炼;其次是在学习基因工程、发酵工程及设备、细胞工程、生物工程下游技术等专业课程中的实验及实习得到进一步的训练,主要涉及一些专业基本技术的培养;最后就是本科毕业论文的设计、研究及毕业实习。但在实践能力培养过程逐渐发现存在诸多问题。

(一)实验课内容陈旧重复

实验教学是培养学生实践能力的重要环节。生物技术是21世纪发展最快的学科,生物技术的研究内容、方法及设备日新月异。为了适应生物技术的发展,实验教学要不断地革新。而我校由于师资力量条件的限制,仪器设备年更新率不足5%,致使有些课程的实验内容无法更新。比如,发酵工程及设备的实验有3个:豆酱的生产、酸奶的发酵和固定化酵母细胞及酒精的生产,实验内容仍旧停留在20年前的水平。而发酵工程及设备、酶工程两门课程均有固定化细胞的实验内容,基因工程、分子生物学也存在实验内容重复的问题。实验课内容的陈旧及重复,使培养的学生不能适应社会的发展,竞争力不强。

(二)课程实习实施效果良莠不齐

生物技术专业的课程实习主要涉及三门课,一是生物学基础,在帽儿山进行为期1周的标本采集及鉴定实习,该课程的实习由学生直接参与,加之有丰富经验的老教师带队,历年实施效果较好,得到学生欢迎。另两门是发酵工程及设备、生物工程下游技术专业课,也均有1周的课程实习,但该两门课程的实习均是采用参观实习的形式,由于该部分的实习均是参观发酵车间,噪音大,学生听不清楚,学生在实习过程中走马观花,预计的实习时间很难达到,存在着实习实际学时达不到理论学时及实习效果差的问题。另外,发酵车间均大同小异,选择参观好几个发酵工厂,学习效果差异不大,学生通过实习学到的知识量少。

(三)毕业论文研究不能有效提高学生的动手和创新能力

学生是在指导教师的指导下进行毕业论文的设计、实施和撰写,毕业论文的完成可以培养学生的创新能力和实践能力。但目前存在着老师指导学生数量过多的现象,有的老师会指导10名左右本科生;同时需要老师填写及督促、检查学生完成的表格有选题执行情况统计表、指导教师情况统计表、教师工作总结、毕业论文执行情况检查表、中期检查表、工作进度表、教师指导记录表、工作日志、学生工作总结和优秀论文推荐表等,这些均加重了老师的工作量,使老师平均指导每个学生的精力减少,不可避免地造成学生毕业论文完成质量不高的问题。

(四)毕业实习实施困难

教学计划中安排学生在第八学期的1至15周进行毕业实习,是将四年所学的理论和实践相结合的重要阶段,可促进学生基本理论、基本知识、基本技能的融会贯通,提高学生运用知识解决问题的能力。而目前就业的严峻形势、学校对就业率的要求使学生不能安心去实习,因为利用实习阶段去找工作的学生较多,而学院为了完成就业的任务,也放松了对毕业实习的管理。另外,长期的教学实践表明,由于学生的动手能力差,学生进入实习单位后不能很快适应角色,用人单位也不愿意接收实践能力不强的学生。

二、工程中心建设的实践条件

寒区农业废弃物资源化综合利用工程技术研发中心依托单位为黑龙江八一农垦大学,共建单位为哈尔滨世宏环保工程有限公司。中心目前拥有包括35L-500L-1000L发酵系统、厌氧操作台、大型高速离心机、凝胶成像系统、高分辨率显微镜、蛋白质纯化系统、高效液相色谱等仪器设备100多台套,价值500多万元。中心学术带头人王伟东教授目前为国家“十一五”科技支撑计划项目首席专家、黑龙江省“十一五”重大科技攻关项目首席专家、黑龙江省普通高校新世纪优秀人才、黑龙江省杰出青年基金获得者。研究团队多年来在木质纤维素的微生物分解与转化、畜禽粪便和秸秆资源化处理生产生物有机肥、沼气发酵技术与工程和秸秆微生物发酵生产饲料技术等方面取得了众多的研究成果。共建企业哈尔滨世宏环保工程有限公司是一家环保工程设计及施工、农林废弃物及污水处理的生物技术与生物质能源工程公司。公司涉及农业废弃物处理、环境污染(水、气、固体废弃物)防治厌氧处理工程、大型沼气发电工程、发酵料液制肥工程、环保设备集成、环保产品代理、环境工程等诸多方面。公司自成立以来,完成了鸡西市梨树区碱厂村、阿城滨圣养殖基地、通河龙口等多处大型沼气工程。公司通过多起大型沼气工程的建设,具备了丰富的建设经验,能够承担大型沼气工程的建设与机械设备的开发、安装、调试等工作。公司不仅致力于沼气工程的建设工作,还致力于先进技术的开发与利用,开展畜禽粪便堆肥化、生物质能源工艺技术及相关工程设备研发、技术熟化、成果转化、技术服务等。

三、依托工程中心的实践教学改革措施

(一)优化实验课设置,整合实验内容

针对实验教学过程中存在的问题,参考国内高校生物技术专业课程实验的设置进行实验项目的整合,把重复的内容进行了归类,开设新的实验项目。每门课程的实验内容、方法及目的均由授课教师进行开会论证,参与者为生物技术专业所有的授课教师及学院主管领导,特别邀请共建企业技术人员进行指导,对实验课的开设实行严格的论证,并对有些课程的实验进行了整合,形成一门课程:生物技术综合大实验课程,总学时为40学时,在第六学期开课;教学内容主要是融会贯通生物与分子生物学、微生物学、发酵培养的实验技能,综合考虑学校的教学条件及今后进入企业进行实习的要求开展实验;教学方式采用学生自行查阅资料、设计方案,由指导老师对实验方案修正后实施。

(二)调整专业课程实习为生产实习

鉴于专业课程实习与毕业实习存在的诸多问题,对生物技术的教学计划进行修订,保留了生物基础课程实习,取消了专业课程实习,在第五学期的开学之初增加4周的生产实习,主要是进入发酵企业进行顶岗实习。为了让学生能在实习单位尽快适应生产单位的条件,充分利用工程中心拥有的发酵设备条件,在工程中心进行1周的操作训练后分散进入实习单位,如大庆志飞生物化工有限公司、肇东日成酶制剂厂、大庆华理能源生物技术有限公司等10多个企业,采用学校教师与企业技术人员共同指导负责制对学生的实习进行指导和管理。

(三)建设“多师结构”的实践教师教学团队

在培养理论与实践兼备教师方面,我院进行了有益的探索。[5]为了进一步提高教师和学生的实践能力,本科毕业论文的指导教师打破完全由教师承担的制度,采用企业技术人员和教师共同指导方式。一方面减轻老师的工作量,另一方面研究的课题在一定程度上也解决了企业的一些问题,同时学生的综合能力也得到了提高。

(四)鼓励学生依据工程中心的条件申请创新训练项目

为推进创新创业人才培养模式改革,强化学生创新创业能力训练,进一步提升大学生的创新能力和创业能力,培养适应创新型国家发展战略需要的高水平创新人才,我省及学校从2012年起设立创新训练项目、创业训练项目和创业实践项目。获批省级项目,学校支持8000元/项;获批校级项目,学校支持5000元/项。鼓励学生利用工程中心的条件进行创新训练项目申请,申请成功后,工程中心将依据项目的内容提供实验条件。

四、人才培养效果实验

课程整合后,改变了以往以小的实验为主,实验内容简单,仅仅为理论中某一知识点验证的弊端,将有相关的知识内容有机地结合在一起,对学生系统掌握理论知识起到了很好的诠释作用。生产实习的安排在解决了专业课程实习仅是参观而得不到实际锻炼的问题的同时,还为更好地开展毕业实习奠定了基础,在此过程中工程中心起到了良好的衔接作用。“多师结构”的实践教师教学团队使学生的毕业论文质量得到了进一步提高,解决实际问题的选题内容比例增加。2009级毕业生选题中,针对实际问题的选题占32.4%,虽然比例还不是很高,但比2008级毕业生增加了近10%。2009级毕生中有15人参加到创新研究项目中,有5人次获得优秀毕业论文,投稿论文3篇。

五、结语

生物技术专业结合校企共建工程中心进行了一些可提高学生实践能力的教学改革,充分调用工程中心的各种资源,让生物技术专业学生在工程中心中可以体验不同的角色,获得不同的经历,接受多种熏陶,打造学术型和应用型人才培养并举的育人平台,将学生、指导教师团队、工程中心、企业现场融入生物技术人才培养体系当中,构建“四位一体”的实践教学模式。研究虽然取得了一定的效果,但阻碍实践教学能力提高的因素还有很多,诸如医学论文库限制实验项目更新的仪器设备、毕业论文中流于形式的一些表格填写、毕业实习与就业矛盾的解决等问题,还需要主管部门的认真思考,提出合理的解决方案。

作者:王彦杰 王伟东 晏磊 刘权 高亚梅 韩毅强 单位:黑龙江八一农垦大学 生命科学技术学院


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