生物工程实验教学改革

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【摘要】实验教学是高校生物工程专业中不可或缺的教学环节，对培养学生的实践操作和独立思考能力以及思维的创新有非常重要的作用。目前我国高校生物工程专业实验教学中仍普遍存在一些传统的教学方式和实验安全隐患的问题，本文以此为出发点，并以江西农业大学为例，针对实验教学中存在的一些问题，对实验教学模式进行改革并创新实验教学方式、构建现代化教学模式、完善教学考核方式以及实验安全管理制度等，对生物工程专业实验教学的改革和对实验教学安全规范管理方法进行探讨。

【关键词】生物工程；实验教学；教学改革；实验安全

生物工程是集微生物学、生物化学、信息学、化学工程为一体，由生物学为其奠定理论和技术基础的应用型学科[1]。高校生物工程专业实验教学有较强的可操作性，不仅有助于加深学生对课本理论知识的理解，而且提高学生的动手操作能力，进一步开发学生的思维，对学校的发展有至关重要的作用。由于办学等教育基础差异，各高校的生物工程专业在基础知识的学习和技能应用方面有很大差异。一些学校过于注重书本教育而非学生对知识的运用能力，限制了学生的思维创新能力[2]。近年来，随着生物类企业的不断发展，实验安全事故也频频发生，对综合型应用人才的需求也日益增加，因此培养对生物工程多方位掌握的人才成为高校的重要任务[3,4]。由此对实验教学模式的改革和对实验安全规范操作的教学成为了高校改革目标的重中之重。在此背景下，通过分析江西农业大学生物工程专业教学模式以及实验安全问题发现，尚存在教学模式单一、教学内容陈旧、课程安排不合理、考核方式随意以及实验安全隐患等弊端。为解决此类问题，本文对实验教学模式和实验安全进行了初步探究并提出相应的建议，以期适应生物教学全面发展的要求。

1生物工程专业实验教学中存在的问题

1.1教学模式单一

目前，高校生物工程实验教学方式仍相对较为传统，依旧由教师将实验目的、实验原理、实验操作步骤以及实验注意事项等逐步进行讲述，然后学生按此方式进行实验。这种教学方式仅仅是将实验课程作为辅助理解课本理论知识的简单课程，像是“应付式”教育，不仅增加了教师的教学任务，重要的是限制了学生的独立思考能力、打破传统的创新能力以及对自身思路的实践能力的发展[5]。在这种单一的教学模式下，学生们始终处于被动状态，缺乏自主探究的意识以及自我解决问题的能力，未能使学生的能力得到充分发展。

1.2教学内容陈旧

传统的生物工程实验教学内容受到实验课时的限制，仅是为了辅助课程知识设定的实验验证环节，加深学生对基础理论知识的理解，但研究性和自主设计性实验较少。传统的生物工程实验教学内容忽视了思维创新能力对学生的重要性，学生间容易出现实验操作照抄照搬的不良循环，缺乏主动的思考能力，遇问题不能自主解决，减弱了学生综合实验能力的素养，减少了对进入现代生物类领域人才的培养。

1.3课程安排不合理，缺少完整的实验教学体系

传统的生物工程课程将大多数的时间用于基础理论课程上，实验课程仅占小部分，课时安排分散且均为验证性实验。尽管传统的各个实验的思路很清晰，但实验间的的联系并不紧密，导致实验教学体系不完整，综合能力不能得到整体提升，不利于对生物工程专业整体的掌握。

1.4考核方式随意

考核是对学生某段时期学习的整体评价，通过考核可以反映出学生对理论知识的理解、实验技能的运用以及二者综合能力的掌握。但传统的考核方式主要通过试卷考试考察学生对课本理论知识的理解程度，而实验课的考核方式就相对比较随意，众多情况下是将每次的实验报告以及成果作为考核的结果，由老师统一进行评分[6]。在平时的实验操作中教师可能会对学生有一些错误的判断，会根据实验报告的结果考察学生的实验操作，这种不看过程只重结果的评估在某种程度上有一定的随意性，无法给予学生指导性的意见，从而降低了学生自主学习的积极性，影响了教师的教学水平。

1.5实验教学存在安全隐患，学生安全意识薄弱

随着生物工程专业实验教学的不断推进，学生的自主探究及动手能力逐步得到提高，与此同时实验安全事故发生的几率也有提升，不仅影响实验教学的发展，而且严重影响到学生和教师的生命安全。事故发生原因主要包括：安全管理体系不完善、安全宣传教育力度不强以及学生安全意识薄弱、实验操作不严谨[7]，在应急情况下不能正确的解决问题。

2生物工程专业实验教学模式改革措施

2.1创新实验教学方式，改进实验教学内容

随着网络技术的高速发展，利用最新的网络技术优化实验教学改变传统的“老师讲，学生听”的教学模式，已成为实验教学改革的新趋势。随着网络课堂的推进，越来越多的教学小程序层出不穷，其中慕课很受大家欢迎，其包括各类教学视频、练习内容和答疑环节，且有些教学视频内容出自名校，内容有针对性，学生可根据自身需要选择性学习，既节约了时间又学到了更多的内容[8]。另外有翻转课堂的教学模式被众多教师引用，打破了传统的被动教学模式，主张学生能通过自主学习设计预实验的方案并阐述方案的可行性，后经与老师、同学等讨论得出最终结果，付诸实施。这种学习方式不仅加深学生对实验的印象，而且在设计实验方案的同时也提高了思维能力，活跃了课堂气氛，激发学生的学习热情。生物工程实验教学内容要与时俱进，引进新理念、新方法，激发学生对学习的热情，使其积极主动投身于实验中，从中提出问题并解决问题。江西农业大学生物工程专业临近毕业的学生都会到企业参加实习工作，所以加强学校与企业的合作，建立强强联合的双师资队伍，将理论知识与实践工作紧密结合，增加学生各方面的技能，提高学生的综合素质。

2.2构建现代化实验教学模式

2.2.1开展开放性实验教学平台

随着网络信息时代的发展，将教学资源与电子信息相结合，以多媒体网络教学辅助实验教学，实现实验教学多元化。教师可在网络教学平台发布学期教学任务，实验知识重点区和注意事项以及相关仪器的使用说明等，并邀请学生进入平台，开展讨论互动小组，并发布教学视频由学生观看学习，最后由教师查看学生学习进度条，学习进度条到某种程度可以参与线下实验，此方式一定程度上保证了学生的自身安全，另一方面减少了仪器的损伤程度，培养高素质、多技能的综合性人才。

2.2.2建立虚拟仿真平台

尽管经过实验教学改革的实验平台较多，但并不能保证每个学生均能切身参与其中。为满足广大学生的需求，新型的虚拟仿真实验平台出现在大家的视野中，该种实验平台可以不受时间和空间的限制，学生可根据自身需要在平台进行模拟操作，可对自己实验不足的地方着重练习[9]。虚拟仿真实验教学给学生和老师带来了极大的便利，实验教学环境安全问题也随之解决，起到了事半功倍的效果。

2.3完善实验教学的考核方式

合理的考核方式不仅能体现教师的教学水平，还能检验学生对实验项目的掌握程度以及真实的学习效果，有效地提高学生的自我学习和实践操作能力。生物工程实验教学是考量学生的动手操作能力以及对实验整体的掌握能力，所以考核不能只注重最终的实验结果，一方面需侧重实验过程中学生的实验操作是否规范、仪器是否排列合理、实验结束仪器的复位以及固液废物的处理方式；另一方面即自主设计方案和方案的可实施程度、学生的出勤率、实验课堂的互动（提问以及回答环节）以及最终的实验报告完成情况。另外，考核的实验操作涉及各个实验的操作及细节问题，将问题制作成小纸条，由学生抽取，根据抽到的问题进行相对应的操作，老师全程进行观察直到学生完成实验操作并及时打出合理的分数。实验教学的最终考核成绩包含以上三方面的分数，最终总成绩分为不合格（<60）、通过（60-70）、中等（70-80）、良好（80-90）、优秀（90-100）。对优秀的同学给予奖励，其他同学进行鼓励。此种方式多方面地对学生进行评测，相对公平、公正，真实的反映学生的真实水平。

2.4加强并完善实验安全管理制度，提高学生的安全意识

2.4.1实验室大环境的安全

实验室是我们进行实验教学的场所，建立合理安全的制度有利于规范学生的实验行为，保证实验人员的安全。完善实验室安全准入制度和现有的安全管理体系，加强实验教学规范操作，主要包括实验教学安全操作、试剂管理、仪器的培训和安全使用等规章制度，保证实验室大环境的整洁，避免因杂乱出现碰撞导致事故发生[10]。经实验教学改革，增加学生实践操作的课程。将实验教学中的资源进行合理性分配，设置专业实验平台和综合实验平台，一方面实现实验教学平台的节约及合理化，另一方面避免出现实验安全事故，维护师生人身和财产安全。

2.4.2实验教学试剂管理规范

生物工程实验教学中会接触到一些危险的试剂，要定期进行排查，符合国家安全标准，及时贴标签，避免因失误而酿成严重后果。危险或有毒试剂使用之前需进行登记试剂名称、用量、人员以及时间，切勿直接接触，戴好手套、口罩等防护工具，提高安全防护意识。生物工程实验教学中一些致病菌的存在会提高操作难度，稍有不慎就会造成人员感染，因此特定的操作要在特定的操作台中进行实验，注意安全操作。

2.4.3固液废弃物的正确处理

学生做完实验后的固液废弃物未经分类直接倒入垃圾桶或水池中，一些废液可能对人体造成危害，流入地下亦会对地下资源造成污染，甚至一些液体间会相互发生化学反应，存在安全隐患，加大安全事故的发生的几率。因此，学生做完实验后的固液废弃物要进行分类收集，专业回收。

2.4.4消防设备的放置及学习安全教育知识

由于生物工程实验室长时间存放一些易燃易爆的试剂和精密的仪器，为避免造成重大损失，公共区域以及各间实验室需放置灭火器及消防栓等消防设备，并且针对不同设备配置不同的灭火器，维护师生和实验室财产安全。实验教学安全不仅需要大家配合，学校的安全教育宣传力度也要增强，适当时间进行安全演练，一定程度上提高学生的应变能力，能够恰当地给出安全对策，减少不必要的损失。近来生物科学与工程学院组织了实验室安全知识在线学习及考试，首先需完成6个小时的学习，后可参加模拟考试（不限次、不占用考试次数），也可不参加模拟考试直接参加考试，每个考生可参加2次考试，考试题目100道，考试时间为90分钟，系统自动记录考生最高分作为最终成绩。考试满分为100分，合格成绩为不低于90分。若本次成绩不合格可继续参加下次考试直至合格为止。考试合格的人员在系统内获取“实验室安全考试合格证书”，自行保存或打印。该证书将作为同学们进入实验室进行实验课程学习以及后续开展实验研究的通行证。

3结束语

通过分析高校在传统实验教学中存在的一些弊端，并以江西农业大学为例对实验教学体系进行改革，考虑到生物工程要与时俱进，增加学生实践的次数，由此重视学生在实验教学中的安全问题。近年来，生物工程产业的迅猛发展，给生物工程专业的学生带来很大的机遇，学校联合企业加强对学生高素质的培养，提高学生的创新能力，为生物工程这一领域培育出更多优秀的人才，为就业和科研奠定良好的基础。

参考文献

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[3]王少莽,关媛.高校化学实验教学改革及实验室安全管理对策初探[J].教育现代化,2019,6(92):140-141.

[4]杨东升,罗先群,李小丽.生物工程实验教学改革探讨[J].广州化工,2020,48(24):183-185.

[5]廖洁丹,肖文,陈丽纯.“以学生为中心”的教学改革与创新人才培养——以生物工程下游技术课程为例[J].教育现代化,2017,9(17):21-24.

[6]张庆华,肖小双,郭晓燕,等.生物工程专业螺旋上升式实验教学模式的探索[J].轻工科技,2020,36(3):157-159.

[7]刘瑾.基于OBE理念的《化工安全技术》教学改革实践[J].广州化工,2018,46(24):140-141.

[8]杨忠华,侯亚利,黄皓等.基于产业人才培养的生物工程专业实验教学体系构建探索[J].化工高等教育,2017(2):32-35.

[9]闫浩,李小蓉.应用型人才培养的制药工程有机化学实验改革[J].广州化工,2020,48(16):182-183.

[10]安雪姣,安卫娟,郭晓燕,等.实验教学中安全管理体系的完善与实践——以江西农业大学生物工程专业为例[J].轻工科技,2020,36(5):136-138.

作者:安卫娟 安雪姣 张庆华 李格 肖小双 单位:江西农业大学生物科学与工程学院