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1.生物化學實驗教學投入不夠:
湖南理工學院生物工程專業為2005年新設專業,一切從零開始,實驗設備不夠,無法滿足現代生物化學實驗教學要求。實驗設備臺套數不夠,限制了學生單獨操作實驗設備的可能,例如層析系統、常壓色譜儀和高效液相色譜儀各一臺,很難讓每位學生單獨操作。
2.生物化學實驗教學內容陳舊:
由于生物化學實驗教學經費投入有限,生物化學實驗設備單一,導致生物化學實驗內容設置只能以驗證性實驗為主。比如運用分光光度計測定物質的含量,設置的內容太多,幾乎一半實驗均需要使用分光光度計。這樣的實驗內容設置,根本無法滿足學生對生物化學基本理論、基本概念的理解,更談不上能力的培養。
3.教學過程中學生參與性不強:
實驗前預備室教師做好一切準備工作。課堂上實驗教師先召集學生講解操作步驟等等。然后學生按照實驗教師的講解一步一步完成實驗內容。實驗完成后,教師指導學生處理實驗結果,分析實驗問題。一切均由實驗指導教師包辦。學生不用思考,只需要機械地完成一切,久而久之,學生不再思考,更談不上在實驗過程中發現問題和解決問題。如此教學方式,必將影響學生對實驗課的興趣,不利于學生能力的培養。
二、生物化學實驗教學改革內容。
針對上述問題,湖南理工學院在多方面采取對策,對生物化學實驗教學進行了改革,具體改革內容如下:
1.加大生物化學實驗教學投入。
加強實驗室基本建設,首先從實驗場地建設入手,學校加大實驗場地建設,為生物工程專業建設了大量實驗室,保證了實驗教學場地,目前建立了包括生物化學實驗分室在內的大量實驗分室。在進行場地建設的同時,連續多年對生物化學實驗教學儀器進行投入,購置了包括5臺液相色譜儀在內的大量實驗教學儀器,使生物化學實驗教學內容改革成為可能。近幾年來,湖南理工學院不僅在實驗室硬件建設方面增加了財力投入,同時在實驗室人員配置上也投入人力,把教學能力強的教師配置到實驗教學上,把實驗教學放在一個前所沒有的高度進行建設。
2.改革生物化學實驗教學內容。
生物工程專業在改革前生物化學實驗40學時,實驗內容主要以驗證性實驗為主。通過改革,把生物化學實驗從40學時調整為96學時,把實驗教學內容將生物化學實驗調整為以驗證性實驗為基礎,以綜合性實驗和設計性實驗為主要教學內容,重點突出綜合性實驗和設計性實驗的實驗教學內容設置,以此為基礎進行生物化學實驗教學。結合教師專業方向特點,我們在生物化學綜合性和設計性實驗設置上主要以生物大分子的分離提純與活性測定為主。事實證明,綜合性和設計性實驗的開設,激發了學生的學習與研究熱情,越來越多的學生主動申請進入教師課題組從事科學研究工作。考慮到學生的學習熱情,我們在改革生物化學實驗教學內容的同時,結合學院每位教師的科研工作,開設了生物化學創新性實驗,以期學生獲得進一步提高。比如2011級生物工程專業生物活性鎮痛肽的合成與活性研究課題小組,在該文作者的指導下,通過Fmoc固相多肽合成、高效液相色譜純化、復性體系二硫鍵形成等方式合成生物活性多肽,將活性多肽在動物模型上進行鎮痛活性研究,發現合成的鎮痛多肽在動物模型中具有良好的鎮痛活性,該實驗結果通過該文作者整理,發表在SCI雜志“Protein&PeptideLetter”雜志上。通過創新性實驗開設,學生解決問題的能力越來越強。為本科生將來進入實驗室從事研究工作實現無縫對接打下了堅實基礎。
3.改革生物化學實驗教學方式。
傳統生物化學實驗教學由教師主導,學生被動接受,學生缺乏主觀能動性,缺乏參與性。目前我們通過改革,將教師從主導地位改為從屬地位,而學生則從從屬地位變為主導地位,教師只安排實驗項目,也就是出題。學生則從實驗設計、實驗準備、實驗過程到實驗結果分析全部自己解決,并且每次實驗完成后學生均應該能夠提出問題,教師則和學生探討實驗問題,學生的實驗操作技能和實驗成功率得到了極大提高。同時也使學生了解了一個實驗的全部內容,為學生研究性學習,為學生將來進入社會參與工作或者將來從事研究工作打下堅實基礎。
4.改革生物化學實驗考核方式。
針對傳統生物化學實驗只注重實驗理論考試和期末實驗考試的做法,湖南理工學院采用全程考核的方式對生物化學實驗進行全程考核,也就是實驗的全過程都是考核過程。對每位學生生物化學實驗成績的評定,采用平時實驗成績、實驗報告和實驗考試成績相結合的辦法。平時實驗成績占比50%,平時實驗成績根據每位學生每次實驗的準備情況,實驗過程中各種儀器設備操作規范性,實驗結果的準確性,甚至包括實驗過程中試劑稱量、溶液配制等實驗習慣性動作進行綜合評定,每次實驗完成現場給出平時成績;實驗報告占比20%,實驗報告的撰寫是學生對自己實驗過程以及實驗結果的重要總結,體現學生分析歸納總結能力,同時也是對學生將來從事研究工作,撰寫研究論文和研究報告的重要訓練,故有必要將實驗報告的撰寫考核單獨列出,予以評分,使學生重視實驗報告的撰寫;實驗考試成績占比30%,實驗考試成績和傳統實驗考核一致,但比重顯著下降,實驗筆試成績占實驗考試成績的20%;實驗操作考試占實驗考試成績的80%。通過實驗考核方式的改變,督促學生在生物化學實驗過程中全身心投入,認真對待每一次生物化學實驗,認真對待每一個實驗的全部細節,認真做好每一個生物化學實驗。由于考核方式的改變,只有那些從頭至尾認真對待生物化學實驗的學生才有可能獲得高分,大大調動了學生對生物化學實驗的積極性和主動性。
三、結語
一、高校本科畢業論文教學存在的主要問題
畢業論文質量明顯下降。原因如下:學生的態度不端正,在當今就業形勢嚴峻的情況下,每到大四上學期,學生開始準備考研、找工作、出國等。畢業和就業時間存在嚴重的沖突。有的學生為了找工作而向學校請長假,這嚴重影響了畢業論文的質量。而且一般學校很少發生學生因為畢業論文的原因而不能畢業的,所以學生對畢業論文的態度非常不認真。
化學本科畢業論文與其他文科專業的論文有更大的區別,有些化學實驗有一定的危險性。它是以實驗為基礎的,要撰寫高質量的畢業論文,除了學生和指導教師有時間和精力上的保障外,還必須有一定的實驗條件和科研經費保障才能有效開展相關的科研實驗。很多學校圖書館的資源非常有限,特別是相關外文數據庫幾乎沒有,教師和學生無法查閱最新的外文文獻資料。學校提供的畢業論文專項經費有限,實驗所需的藥品和測試條件不足。大多數普通教師特別是年輕教師沒有科研項目,缺乏必要的研究經費;指導教師數量不足,這勢必造成對學生指導得不到位,老師由于工作量大而態度敷衍。這些因素造成學生很難完成具有一定水準的實驗性畢業論文。
二、化學本科畢業論文教學改革方法
(一)加強對畢業論文的重視,正確認識畢業論文的教學定位,正確認識本科畢業論文的必要性和重要性。
從小學、中學到大學,部分學生往往是在應試教育指揮下進行機械性學習,嚴重缺乏創造性,創新思維得不到發展。畢業論文是培養、鍛煉、提高學生專業綜合素質與能力最集中的一個教學環節,是彌補教學過程中的某些薄弱環節的不足,培養學生獨立分析問題和解決問題的能力,培養創造性思維最好的課堂。學生和老師應該深刻地認識到此重要性,加強對畢業論文的重視。教師是指導者和領路人,要重視本科畢業論文,在指導過程中既要傳授知識,培養學生各方面的能力,又要培養學生嚴謹的科學態度和工作作風,履行自己的職責,幫助他們順利完成這一重要的教學環節。國家和學校應加大對畢業論文指導工作的激勵力度,加大對化學本科畢業論文資金的投入;使得本科畢業論文在物質上得到保障,解決普通教師由于經費的缺乏而限制了論文水準的問題。學校應建立有效的激勵機制,把指導畢業論文的能力和質量作為評價教師的重要指標之一,并在課時配備、津貼補助、評優晉級等方面予以傾斜。
(二)鼓勵教學與科研相結合,鼓勵學生盡早進入實驗室進行相關教育,建立有利于畢業論文創新的教學機制。
化學專業本科生科研素質和創新能力的培養,不是通過短暫的畢業實驗就可以一蹴而就的。和其他專業相比,它是一個長期過程,應該貫穿于整個本科教育中。化學專業的本科生除了要牢固地掌握專業基礎理論、基本知識外,還需要具有扎實和熟練的化學實驗操作技能;打破傳統的教學方式,讓學生盡早接觸實際和研究課題,獲得更新和更前沿的知識與理念。鼓勵本科生參與教師承擔的研究項目課題組,盡早在教師的帶領和指導下從事科研實踐活動。學生在大二、大三就進行相關的科研訓練,這樣既培養了學生的能力,調動了學生的積極性和主動性,又加快了科研項目的進度,調動了教師的熱情,取得了良好的效果。學生經過更長時間的學習和實踐,往往能憑借自己的體會寫作畢業論文,從而避免論文抄襲現象。目前,我院很多大四學生已經成為教師科研項目的得力助手,畢業設計已成為學校教學和科研的較好結合點,體現教學與科研很好結合的范例。
實驗室高端儀器向本科生開放。通過精心設計實驗課件,向包括本科生在內的各層次學生開放實驗室等,把高端儀器設備的應用和實驗技術推廣到本科實驗教學中,既提升了本科實驗教學的先進性,又提高了貴重儀器的利用率。例如,X-射線衍射儀、電鏡、核磁等現代儀器和技術的培訓與運用,可使學生了解最新的現代儀器的操作,培養運用現代技術與技能的能力,為本科畢業論文工作提供扎實的技術與技能。
(三)改革畢業論文成績的評價方式。
對于畢業論文不要拘于形式,將對化學本科生的專業要求落到實處,畢業論文中形式的東西可以弱化;充分發揮這個環節在人才培養過程中的作用,以多元化的學習成果替代單一的本科畢業論文。
美國是公認的高等教育比較發達的國家,在培養學生創新意識和創新能力方面,美國大學可謂處于世界領先水平。本科學生采取各種不同的靈活多樣的畢業形式,例如公開發表的專業性學術論文、專利,完成各種項目或寫作調研報告等。在美國,不僅很多本科生不寫畢業論文,而且有的專業連碩士研究生都不用寫畢業論文。因此采用多元化的成果代替畢業論文有國際先例,證明可行。對待畢業論文要綜合考慮中國國情和外國經驗,在確保對本科人才培養規格和質量的基礎上對畢業論文進行改革。鑒于高等學校是多層次性、多類型性和專業的差異性,宜采用多元化的評價方式。
一以有機化學實驗為起點
培養本科生科研素質從以上參與有機化學實驗教學改革的學生中,組建本科學生課外科研興趣小組,長期指導學生進行課外科研實驗、資料查閱、實驗設計、學生課題申請、論文撰寫、課外學術作品競賽和考研輔導等一系列的提高學生科研素質為目的的活動。在教師的合理引導下,在筆者所進行教改的2個實驗班中,實驗組有多達18名同學主動強烈要求進入教師的科研實驗室參與課外科研活動。由于學生的課余科研活性以不影響學習為前提,因此筆者隨后挑選了14名成績中等及以上的同學,分成了2組,在一年二期的時候分別進入了兩個不同實驗室。與筆者以往通過其它途徑所帶的課外興趣小組的學生相比,這些學生思想動機總體相對較端正,除了5個學生由于急功近利、功利思想較強等原因而中途流失外,其它學生一直踏踏實實,完成了多個環節的課外科研活性內容,堅持到大四完成畢業論文。在進入實驗室初期,這些學生跟著老師或不同研究生學習一些最基本的實驗技能,同時也參與研究生的文獻檢索、實驗設計、匯報等工作。經過一個學期的鍛煉后,盡管有專業知識的限制,但是由于學生的主動積極進取學習,大部分同學已經掌握了所在實驗室的基本實驗技能,熟悉了所在實驗室專業中文期刊的檢索,也初步懂得了簡單實驗的研究方案、技術路線的設計。經過一年的培養后,在教師的指導下,學生設計并進行了獨立的科研實驗。在二年二期的時候,利用前期實驗結果,指導學生撰寫并積極申報省、校級大學生創新科技計劃項目。課題完成時指導學生撰寫科研學術論文,利用取得的科研成果指導學生參與大學生課外學術作品等競賽。以上完成的學生科研課題同時可以作為學生的本科畢業論文。由于科研課題在大三基本完成,因此,在大四時學生可以全身心的投入考研或者其它與就業相關的個性化活動中。通過三年多的課外科研活動及組隊參與挑戰杯作品競賽,學生的潛力得到了充分的發揮,不僅培養增強了學生進行實驗設計、動手操作和論文撰寫等方面的科研能力,也鍛煉提高了學生的自制力、毅力、團隊協作等方面的能力,整體綜合素質較高。例如,首先組隊的兩組學生中先后申請并完成了三項省大學生科技創新活動計劃項目和多項校學生科研項目;同時也發表了學生第一作者的論文或會議論文3篇;其中一組學生的作品獲得了第十二屆“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽一等獎;由于畢業論文是幾年積累的結晶,這些學生的本科畢業論文整體水平較高,避免了目前普遍存在的本科畢業論文來自于教師科研成果的“拿來主義”。其次由于小團隊有自己的目標和信念,大部分同學都能夠至始至終堅持利用課外時間進行充電,其中有3個同學從大學一年二期到三年二期暑假,每個寒暑假都能留在實驗室做實驗,每個寒暑假只休息兩周時間。再次,在所帶教的學生中,學生的學習成績總體不是特別好,只有一人次拿過一等獎學金,但由于綜合素質強,在研究生考試中脫穎而出,有5人考取了碩士研究生,其中有北京大學和浙江大學各一名(整個學院當年考取985學校研究生僅僅3名)。
二小結與重點
院校相比,由于一般院校藥學本科學生總體科研素質相比較弱,如何個性化的提高一般院校藥學本科生的科研素質是非常重要的課題。筆者通過小范圍的以有機化學實驗教學為基礎/起點培養一般院校藥學本科學生的科研素質的探索,能夠充分發掘出具有科研潛質的學生,并激發出了學生在科研方面的潛能,學生的綜合素質也得到了進一步提升,能夠為一般院校藥學本科生進行科研“早教”提供一定的參考。
作者:吳建章 單位:溫州醫科大學藥學院