依托重点实验室培养创新型生物科学技术人才的探索

【摘要】本文构建了以培养创新思维和创新能力为主导的整体优化的生物科学技术类专业创新教学体系,提出“理、工复合型”的教学模式,开设进展类课程和“研究型课程”,将重点实验室的自主科研成果引入教学课堂,推行实验课独立设课建设,改革实验教学内容和形式,依托重点实验室提高本科毕业论文水平。

【关键词】重点实验室 生物科学技术 教学体系 创新型人才

【中图分类号】C42 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)09(b)-0118-02

21世纪是生命科学的世纪,以生命科学为基础的基因工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程将带来农业、食品、医药和化工领域的革命,将产生难以估量的社会效益和经济效益。各国在生物高科技领域的竞争,最重要的仍是创新型高素质生物科学技术人才的争夺和竞争。依托重点实验室,探索建立生命科学技术类本科教育的创新教学体系,培养创新型生物科学技术人才,对提高生物高科技领域的竞争力,促进广西、我国生命科学技术和社会经济在21世纪(生命科学世纪)的高速发展具有重要意义。

1 构建整体优化的生命科学技术类专业创新教学体系

1.1 制定培养方案的原则和培养目标

培养目标:以培养创新思维和创新能力为主导,把学生培养成为“宽口径、厚基础、重实践、强能力、高素质、复合型”的创新型生物科学技术人才。

构建以培养创新思维和创新能力为主导的整体优化的生命科学技术类专业创新教学体系,要以转变教育思想为先导,以人才培养模式的改革为核心,全方位进行教学改革,把握和坚持三个原则:一是教学计划的调整坚持加强基础、拓宽知识面的原则;二是改革教学方法、改革课程体系、优化和融合课程内容的原则;三是依托重点实验室,加强实践教学、注重培养学生的实践能力和创新精神的原则。

1.2 实行大类招生、分流培养的基本方案,培养理工复合型创新型人才

学院实行大类招生、分流培养的基本方案,从2004级开始,生物技术专业和生物工程专业按生命科学技术大类招生,采取“1.5+1.5+1培养模式”,即前1.5年采用同一公共基础课和专业基础课平台进行培养,1.5年后,根据学生的兴趣、专长、主攻方向和社会需求,分流进入生物技术和生物工程专业课学习。在专业再修读1.5年后,再选择专业方向;每个本科专业再细分为二个专业方向。其中生物技术专业分为植物生物技术方向和微生物生物技术方向,生物工程专业分发酵工程方向、生物制药方向。学生可以根据自己的专业兴趣、社会需求选择其中一个方向进行学习。

我院招收的生物技术专业是理科专业、生物工程专业是工科专业。由于理科专业、工科专业各自的培养目标差距较大,实行大类招生、分流培养就会在教学具体实施中碰到了许多困难。困难是挑战,也是机遇,我们大胆改革,推行“理、工复合型”的教学模式。我们对生物技术专业提出初步掌握生物工程产业基本理论、基本技能的要求,增设工程制图、基础生物工程实验等工科课程。我们对生物工程专业提出初步掌握基本的生命科学理论知识和基本技术的要求,增设细胞生物学等生命科学基本理论、基本实验技能的课程。同时,我们在修订了两个专业的大类招生培养计划,按照‘理、工复合型’人才培养模式、目标要求、课程关系、实验内容和衔接关系进行课程整合,合理安排课程设置,实现培养理工复合型创新型生物人才的预期目标。

1.3 优化完善生命科学技术类专业的课程体系和课程设置

设置合理的课程体系课程体系建设的总原则是:加强理论基础,优化课程结构,拓宽知识口径,加强实验教学。课程体系又由公共必修课、学科基础必修课、专业必修课、公共选修课、学科基础选修课和专业选修课(含专业模块群选修课)等几部分构成。各专业的课程体系做到:①体现多学科综合和交叉,加大专业的覆盖面,在专业下设置方向。三年级学生可以根据自己的专业兴趣、社会需求选择其中一个方向进行学习。②课程设置体现了厚基础、宽口径、高素质的特点,加大了基础课课时的比重,使公共课、学科基础课比重达到75%,专业课比重只有25%,强化计算机及英语的学习。③是加大选修比例,我们把每个专业的必修课降低至课内总学时的63%,选修课则上升至37%,增加了学生学习专业课程的主动权。④重视实践、重视技能训练和能力培养,开设的基础实验课、专业实验课达400多学时,同时还设置了11.5周的大实验和课程设计、26周的实践教学环节(含毕业论文(设计)、认识实习、生产实习、毕业实习)。

1.4 为高年级的学生开设了“生物技术研究进展”和“生物工程研究进展”课程

这些课程不指定教科书,而是由重点实验室学术带头人、学术骨干根据近年来学科的研究进展和本人的研究成果,组织讲课内容,为学生讲授相关学科领域国内外的最新进展,扩大学生的知识面、提高学生的学习兴趣。从2003级培养计划起,已将“生物技术研究进展”和“生物工程研究进展”等课程列入培养计划,以法定形式保障相关课程能正常开出。

1.5 在教学计划中为二、三、四年级学生增设了“研究型课程”选修课(2学分)

该课程不进行课堂讲授,而是通过双向选择的办法,可以让学生提前进入重点实验室开展科学研究和创新实践,帮助学生了解和掌握教科书上所没有的本专业领域的最新进展,有助于提高学生的创新能力、动手能力、理论联系实际能力、分析问题解决问题能力。让部分学生可提前进入科学研究和创新实践。“研究型实验”课程列入培养计划,以法定形式保障相关课程能正常开出。2005年以来,每年均有几十位学生选修了“研究型实验”课程,提前进入重点实验室开展科学研究和创新实践,其中的一些同学取得了可喜的科研成绩,参与发表了高水平的SCI国际论文。

在专业课程教学中引入程度相当、分量适度且能与教学内容有机衔接的学科前沿知识和当代世界上科技新成就,及时更新教学内容,使教学内容与时俱进,引导学生接触最新知识;鼓励教师将科学研究所获得的成果作为相关课程的教学内容讲授给学生,如重点实验室黄教授在《酶工程》课程的教学引入自己承担国家课题研究中的成果,及时更新教学内容,帮助和加快学生对课堂学习内容的正确理解。何教授将重点实验室的自主科研成果引入《生物信息学》教学课堂中,增加感性材料,化解教学难点,减缓了教学坡度,提高了学生的记忆效果。过去认为高新尖的专业技能,现在学生一两个学期就能非常熟练地全部掌握。在生物技术综合实验中,教师利用重点实验室科研课题获得的三磷酸甘油脱氢酶基因表达克隆作实验材料,激起学生做实验的浓重兴趣,提高了实验教学质量。

2 依托重点实验室,建立注重综合能力培养和创新意识的实验教学创新体系

2.1 改革实验教学内容和形式,培养创新能力和创新意识

随着科学技术的发展、市场需求的变化,旧的实验教学内容和形式已不能满足时代发展的需要。因此,我们结合课程体系的调整和教学内容的改造,既对传统的实验教学内容和形式进行了“杨弃”,保留了传统实验的经典部分,删除了落后的部分,又在继承的基础上进创新,将原来单纯的演示性,验证性实验通过整合、重组、改造为综合性、设计性实验,并依托重点实验室的现代化仪器设备,增加了代表学科发展新知识、新理念,具有一定前瞻性的新实验。不但使实验教学内容能适应经济建设对培养人才的需求,也改变了传统实验教学形式单一、内容重复课程壁垒、条块分割的情况,使学生由被动学习转变为主动掌握。建立注重综合能力培养和创新意识的实验教学体系,打破原有的生物学实验教学模式,压缩验证性实验内容,增加综合性实验和设计性实验内容的比例。整个课程实验内容由浅入深、由易到难分为三个层次,即分为基础训练实验—综合性实验—设计创新性实验三个层次进行教学。其中,1)基础性实验,主要是训练学生基本的实验技能。2)综合性实验,主要是使学生综合运用基础实验课中掌握的基本实验技能来完成一项由几个小实验组成的大实验,取得一定的结果。3)设计创新性实验,根据课程内容和实际情况,由教师给出目的明确的小实验题目,学生在教师指导下独立进行实验方案制定、实验材料准备、实验、实验报告撰写。设计实验的目的是提高学生独立开展科研工作的能力,培养综合素质和创新意识,提高创新能力。

2.2 多门课程实验重组后独立设课,创新实验教学体系

从创新人才的培养目标出发,按本学科各专业方向的改造计划,通过整合相关课程的实验,进行实验课独立设课建设,探讨理论教学与实践教学相结合,以实践教学为主、课堂授课为辅的新教学模式。打破原有的实验教学模式,将专业基础课、专业课的实验重组后独立设课,如独立设课的“基础生物学实验”课程涵盖了原来的隶属普通生物学、遗传学、细胞生物学、植物学等四门理论教学课程的实验课内容;“微生物学实验”。该实验课程涵盖原来的隶属微生物学、微生物遗传学、病毒学等三门理论教学课程的实验课内容。独立设课的“生物技术综合实验”涉及分子生物学、基因工程原理等二门理论教学课程。独立设课的“生物工程综合实验”包括微生物工程原理、生物工程下游技术、发酵过程优化与控制、氨基酸工艺学、有机酸工艺学等五门课的实验;独立设课的“生物制药技术综合实验”涉及生物制药技术、药物分析、药剂学等三门理论教学课程。整合后的实验教学内容既注重基本实验技能又有较多的现代技术,并由此作为实验教学的基本能力培训。基本实现了基础与前沿、经典与现代、理论与社会应用实践相结合的实验教学目的,获得了初步成效。

实验课独立设课后,克服了传统课程实验分散、分离,学生获得的技能支离破碎的缺点,强化对实验课的重视程度,调动学生学习积极性和主动性,有利于培养学生创新精神与实践能力。独立设课后的实验课是一个完整的实验教学系统,在教学实验操作上可以学生为主体,从实验所需药品、仪器的准备到实验的预做,直到最后的结果分析都由学生做,使学生得到全面的、系统的、完整的动手能力和实验操作技能训练,在此过程中教师只起“导”的作用。

3 依托重点实验室,提高本科毕业论文和创新实践水平

制定完善本科学生科研进入重点实验室的机制,鼓励重点学科、重点实验室教师指导学生的毕业论文,让学生毕业论文与教师科研项目相结合,使毕业论文具有针对性和一定价值,使参加高水平国家级项目研究的学生能接触学科前沿,在科研中培养学生的创新思维、创新能力及动手能力。

3.1 依托重点实验室,开展创新实践与本科毕业论文教学

学院依托广西亚热带生物资源保护利用重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地、微生物及植物遗传工程实验室-教育部重点实验室、广西分子生物学工程重点实验室、广西食品与发酵工程重点实验室。重点实验室面积达5100m2,仪器设备2130台(件),大型仪器设备120多台,仪器设备总值3968万元,其中有“长江学者”特聘教授1人,国家“百千万人才工程”第一、二层次人选3人,博士生导师9人和一大批正、副教授。近5年主持承担的科研项目85项,其中国家级项目27项,包括国家自然科学基金重点项目、国家科技攻关项目、“863”计划项目等。获国家科技进步二等奖1项,省部级科技进步一等奖1项、二等奖2项、三等奖1项。近三年发表论文368篇,其中SCI收录54篇。重点实验室聚集了一流的专业人才,拥有一流的科研成果、一流的专业实验装备,在科研、人才和设备上具有明显的优势。

学院依托重点实验室的教学资源,共享场地和设备,并依托重点实验室高水平教师队伍,吸收学生结合科研课题开展毕业论文,如在生物技术专业近二届学生毕业论文与科研相结合的毕业论文题目数分别占当年毕业论文题目数的60.4%、74.2％,其中与重点实验室承担的国家级课题相关的题目分别为25个、34个。毕业论文(设计)与科研项目结合,特别是与重点实验室承担的国家级课题结合,参与科研项目的部分任务,使毕业论文(设计)具有很强的针对性和价值,使学生能跨跃式地站在学科前沿综合运用所学知识进行科学研究,十分有利于培养学生动手能力、创新能力,并极大地提高学生的科学研究能力和毕业论文水平。

3.2 依托重点实验室开展工作所获得的成果与评介

2005年教育部高校本科教育评估专家在实地检查我院本科学生的毕业论文后,高度评价了我院本科生毕业论文的质量,说这是他参加评估过的多所高校中所看到的质量最高的本科毕业论文。我院许多本科学生进入重点实验室接受科研训练,通过研究型课程、大学生创新性实验计划和毕业论文研究,取得了有意义的研究结果,近几年,本科生参与发表国内省级以上刊物论文34篇,其中发表高水平的SCI国际论文论文11篇。

生物技术专业2004届焦同学,在研究性课程和毕业论文教学环节中进入重点实验室,参与了农业部948项目科研工作,撰写《一个基于Excel玉米表达基因序列及其注释结果的管理系统》论文以第一作者发表于核心刊物《广西农业生物科学》上。其研究设计的软件发布在我校教育部重点实验室网站,产生了较大影响,先后有东北大学、华中农业大学、中国海洋大学、中国科学院水生生物研究所和油料作物研究所、南京农业大学等来函索用,并受邀参加2007年9月郑州召开的国际生物创新算法大会。

近几年,进入重点实验室接受科研训练的一些本科学生,在重点实验室老师指导下参加了“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛,先后获得“挑战杯”全国个人二等奖1项,个人三等奖3项;并获得多项“挑战杯”广西大学生课外学术科技作品竞赛个人一等奖、二等奖。

我们修订了本院生物科学技术类专业培养计划,初步构建了一个依托重点实验室、以培养创新思维和创新能力为主导的整体优化的生命科学技术类专业创新教学体系,并进行实践,取得了一些成果,但工作做得还很不到位,我们将进一步积极探索教学改革之路,为培养创新型生物科学技术人才做出更大的努力。

参考文献

[1] 周仲荣,张文桂,朱昊,杨川,黄楠,张卫华.重点实验室参与本科教学实践的启示[J].高等工程教育研究,2003(5):22-24.

[2] 何立琴,侯玉芝.发挥重点实验室优势,促进实践教学改革[J].实验室研究与探索,2003,22(5):4-6,17.

[3] 夏广清,屈爱武,程明,康凯萍.生物技术专业创新人才培养模式的研究[J].通化师范学院学报,2007,28(12):74-75.

推荐访问： 技术人才 依托 重点实验室 生物科学 探索

---