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生物技术应用型创新人才培养体系的探索与实践

2015-03-28

怀化学院学报 2015年5期
关键词:实验室生物实验

(湖南科技大学 生命科学学院,湖南 湘潭 411201)

20世纪70年代基因重组技术和单克隆抗体技术的形成,使生物技术进入了一个新的阶段,且发展迅速.由于生物技术的迅猛发展,引起了对应用人才和工程技术人员的需求大量增加,尤其是对生物技术上下游结合、产学研结合的产业化人才的需求.但目前国内培养生物技术人才的高等院校的教学和科研条件良莠不齐,教学理念以及教学方法与手段比较落后,培养的大学生普遍存在缺乏创新能力及适应生物产业化能力差等问题,使我国生物行业产业创新人才严重不足,严重制约了我国生物经济战略新兴产业的发展.因此,作为培养生物高科技人才摇篮的高等院校,必须深化改革,不断改善教学、科研条件,创新人才培养方法,努力提高学生的创新精神和实践能力[1-2].

1 确立实践教学理念

在办学实践中,按照“以教学稳定为基础,以教学改革为动力,以教学建设为保证,以教学质量为目标”的基本工作思路[3-4],不断增强学生的综合素质和创新能力.根据高素质创新人才培养要求,建成融知识传授、能力培养、素质提高于一体的课程体系,逐步形成了“以基本知识掌握为基础,基本技能训练为先导,创新能力培养为核心,知识、能力、素质协调发展”的实践教学理念,建立了“重综合素质、训实践能力、促创新思维”鲜明的实践教学特色.

重综合素质:十分重视思想品德和道德修养的培养.如增加人文社科知识的传授,将诚信教育、职业道德教育、敬业精神教育、团结协作精神教育紧密结合起来,加强科学工作态度、严谨工作作风的训练等.通过与教师、学生与社会的交互活动,学会如何处事、如何做人,发挥好实验实践过程能从多方面、多层次、全方位培养学生的优势.

训实践能力:生物学科是一门实践性学科,实验实践是一个重要的教学环节.在教学实践中,将其作为一项独立的教学工作开展,并且与理论教学并重,打破传统实验教学模式,优化实践教学资源.

促创新思维:生物技术发展迅速,日新月异,没有创新思维的学生很难适应日后的工作和学习.要通过实验教学培养学生在求实、严谨基础上的探索精神、创新意识和创新能力.具体来说,要以兴趣为导向,激发学生动手实验的兴趣,鼓励学生选择自己感兴趣的实验项目[5].改革实验教学内容,使其贴近生活,贴近实际;引入身边的科研成果,让学生深度全程参与.

2 创新实践教学的形式

2.1 “基础性实验——设计性实验”相结合的课堂实验教学

课堂实验教学是对学生进行科学性训练的中心环节.如何设置科学、合理、有特色的实践教学体系,是一项长期的任务.在进行实验室建设和改造的同时,逐步改革传统的实践教学体系.新的实践教学体系要在保证基础性训练的同时,结合本地区、本专业特点,开设一定比例的设计性、综合性实验.实践证明,学生对此表现出了极大的热情和积极性,同时增强了学生查阅文献、设计实验程序和技术路线以及实验观察与分析能力.将学生的实验报告总结装订成册,编写“生化分离实验报告集”,不断深化并完善实验改革成果.

为加强实践能力,课题组以微生物学实验室为依托,以微生物应用研究成果为内容,为生物技术专业开设发酵工程实验课,并在生物基础实验教学中心建立了发酵工程教学实验室.该实验室以摇瓶发酵和10 L 自控罐发酵和下游分离提取为主,对学生进行技术实践训练.如通过新型发酵产品淀粉酶的形成和以微生物合成的生物降解材料为项目,让学生进行开放实验和自我设计实验,以此将发酵工程实验和科学研究结合起来,形成研究型实验课,培养应用研究人才.

2.2 构建学研产技术实践平台,加强技术实践教学

本学科有“矿产资源安全绿色开发”省级协同创新中心(承担矿山重金属污染的生物修复方向)、“生物发育工程及新产品研发”省级协同创新中心(协同单位)、煤炭资源清洁利用与矿山环境保护湖南省重点实验室(承担矿山重金属污染的生物修复方向)、园艺作物病虫害治理湖南省重点实验室(与湖南省植保所、海利集团共建)、“水产养殖”湖南省实践教学示范中心、国家级科普教育基地(生物园与标本馆)、湖南省“化学与生物类专业大学生创新训练中心”、湖南省教学示范实验室(生命科学实验中心)、中央与地方共建实验室(生物与环境技术实验中心)等国家或省级科研教学平台.实验室总面积7 000 m2,资产原值超过2 100万元,拥有高效液相色谱、荧光定量PCR 仪、核磁共振仪、扫描电镜等大型精密贵重设备.在本科实践教学中,充分利用这些平台的优质资源,全部对本科生开放,使学生实践能力培养的条件得到了根本性改善.

还确立了密切校企产学研合作、校企共同指导的生物技术人才培养的模式.校企共同指导是指在校外生物高新技术企业搭建学研产平台,共同培养生物技术专业本科生.近几年来,与湖南燕京啤酒有限公司、长沙国家生物产业园、湖南津市新型发酵公司、株洲千金药业等企业建立了长期稳定的合作关系,在历届学生中,有87人的学位论文选题紧密结合工程实践问题或来源于横向合作项目.如2008级王金雨同学的论文针对目前农业生产中化学农药使用引发的环境安全和抗药性问题,开发出植物源绿色无公害农药,获国家发明专利.学生反映,校企合作平台能为他们提前进入企业,参与企业内的生产技术研发,为及时将学到的理论知识用于生产实践提供了良好的条件.

为加强技术实践,坚持到微生物发酵工厂进行生产实习.湖南津市新型发酵有限责任公司是经微生物发酵生产糖化酶、高温淀粉酶、中温淀粉酶的工厂,该厂经营管理先进,产品畅销国内外,特别是该厂从小型实验室到中试车间再到生产车间这种从研究到生产的配套设施齐全.湖南省教育厅在湖南津市新型发酵有限责任公司挂牌确立为湖南科技大学教学实习和科研中试基地.经几年来的厂校密切合作与共同建设,该厂已成为该生物技术专业稳定的生产实习基地.学生实习期间,厂领导与技术人员特地为学生安排“糖化酶研究进展”、“糖化酶上下游工程技术革新”、“生物制药厂的经营与管理”等专题,并允许学生到中试车间或实验室从事实践活动.除此之外,还带领学生到制药厂、污水生物处理厂等工厂进行生产实习.

2.3 建立开放实验平台,培养创新型生物技术人才

为培养学生的创新意识和创新能力,湖南科技大学生命科学学院于2007年创建了本科生开放实验,其他教学实验室和研究室,对本科生全方位开放.鼓励、支持有能力的大三以上学生在开放实验室作有一定创意的实验研究项目,从事科研创新活动.具体实施办法是:

(1)在生科院建立本科生开放实验基金.

(2)大三学生可申请开放实验基金,进行科研创新活动.

(3)由教授组成开放实验评审小组,负责开放实验项目的审批与结题验收.

(4)学生根据自己的兴趣和爱好,查阅文献资料,确定有一定创意的实验研究题目,或深入科研组调研,选定自己能独立完成的科研项目,自己设计实验研究方案,并写出开题报告.

(5)申请开放实验基金的学生要向开放实验评审小组作开题报告,阐明实验项目的重要性、可行性以及创新点,并进行答辩.

(6)项目批准后,可得到一定数量的开放实验基金,并在教师的指导下,到开放实验室,利用课余时间,独立做12~14 周实验项目研究,写出结题报告,并向开放实验评审小组作结题汇报.

2008年,湖南省与湖南科技大学创立了大学生研究性学习和创新性实验计划项目.每年拿出专项资金,资助本科生创新科研项目,在更高层面上培养创新人才.

从2005~2007级生物技术专业本科生人数共213人,其中在开放实验室完成湖南科技大学本科创新科研项目者8人,完成生科院开放实验项目者20人,完成开放实验专题者45人.213人中共有65人完成了科研创新开放实验,占总人数的21%.

“科研创新开放实验”这种创新人才培养模式,不仅培养了学生的创新意识和创新能力,而且取得显著研究成果.参加创新开放实验的本科生署名在国内外期刊发表科研论文10余篇,申请专利4项,生物技术专业2006级学生邹谋勇、鲁高明、颜思宇、陈琛等在邓先余博士的指导下《规模化猪场粪便污水生物处理及资源化工艺》项目获全国大学生节能减排社会实践和科技竞赛一等奖;2006级部分学生参与的科研成果《花生蛋白质及油脂的酶法提取工艺》于2009年成功转让给厦门中盛粮油集团有限公司.

为培养生物技术创新人才,湖南科技大学生科院经过几年的探索和实践,已建立“科研创新开放实验”创新人才培养模式,并初步建成由湖南科技大学本科创新科研项目、生科院本科开放实验专题组成的多层次、多形式相结合的创新人才培养体系.

2.4 加大毕业论文的改革和投入,全面提高创新能力和综合素质

毕业论文是实现培养目标的重要教学环节,在培养大学生探求真理、强化社会意识、进行科学研究基本训练、提高综合实践能力与素质等方面,具有不可替代的作用.近三年来,在毕业论文改革方面进行了一些探索和尝试.首先是增加毕业论文的时间.对原教学计划进行了适当调整,在前三年时间内完成大部分基础课和专业基础课的讲授,第四年则以完成毕业论文为主.其次,提出毕业论文选题要与指导教师的科研结合,与地方的经济发展和社会需求结合,特别是为技术开发做探索性工作.第三,在导师遴选上,试行了“双向选择,整体协调”的原则.第四,逐步完善毕业论文质量管理模式,从开题报告、中期指导、进度报告、答辩等各环节均加强和改进了管理.

通过本科毕业论文教学环节,很多学生系统地掌握了先进的分子生物学技术,如PCR 扩增技术、酶切和连接技术、文库构建、质粒构建与转化、植物无菌培养、蛋白质分离纯化、蛋白质电泳等技术.不仅培养了学生科学、务实的工作态度,而且增强了同学们团结协作精神.

3 健全质量保证体系

为保证教学改革的质量,使其起到提高学生综合素质和创新能力的作用,应建立与实践教学改革相配套的质量管理和监控体系,及时了解教学效果,以便对教学工作进行改进和完善[6].

3.1 设立信息反馈体系

信息反馈体系具体包括:(1)教师和学生的不定期座谈会制度.(2)学生信息员制度.通过他们了解全院教学工作的动态信息,及时反映学生对教学工作的意见和建议.(3)学生评教制度.每学期组织全体学生对全体任课教师的教学情况进行评价.(4)每三年开展一次毕业生跟踪调查,了解社会对人才的需求动向及其规格.

3.2 建立教学质量评估体系

教学质量评估体系具体包括:(1)教学检查制度.每学期于期中、期末各开展一次全方位的教学检查.(2)教师听课制度.要求院系领导、教研室主任、教师每人每学期都必须不定期到课堂听课2~3次.(3)授课质量综合评价制度.根据同行、专家意见以及学生评教分数,对教师授课质量做出综合判断.今后还拟将评价结果作为当年教师的教学考核分数,同时还将结果反馈给相关教师,以利于教学工作的改进和教学质量的提高.

[1]赵宝华,刘伟,齐志广,等.生物技术专业学生创新能力培养的探索与实践[J].实验室科学,2013 (6):131-135.

[2]张超,张健,侯茂,等.生物工程专业高素质复合型应用人才培养方案初探[J].安徽农业科学,2011(18):43-45.

[3]杜志强,沈秀丽.生物技术专业的课程教学研究与实践[J].科技信息,2010 (35):40-41.

[4]李伟铭,黎春燕.产学研合作模式下的高校创新人才培养机制研究[J].现代教育管理,2011 (5):102-105.

[5]陈六一.产学研合作教育的现状及其动力机制的建构[J].中国高教研究,2011 (3):77-79.

[6]周秀梅,盛清,郭江峰,等.新形势下生物技术专业人才培养的思考与实践[J].长春理工大学学报,2010(9):175-176.

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