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关键词:生物化学;教材及教学;方法与比较
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)48-0196-02
生物化学是生命科学领域重要的基础学科之一。《生物化学》课程是高等学校生命科学专业的重要的基础课,在生命科学各专业教学中都占有重要地位。生物化学即生命的化学,是研究生命的化学物质组成、结构及功能以及生命过程中的化学变化及其变化规律的科学,其目的是揭示生命的本质。生物化学分三部分:生物体内化学物质的结构与功能、生物体内物质代谢及其调控、基因表达及其调控。第一部分属于静态生物化学(static biochemistry),后两部分属于动态生物化学(dynamic biochemistry)。
一、生化不同版本教材比较
生物化学是现代生物学和分子生物学的共同语言和基础。生物化学的迅速发展使其内容变得十分广泛和深入,生化教科书从最初几百页到如今的千余页,内容越来越丰富。
“Lehninger principles of Biochemistry”2012版是典型的生物系生化课的内容,包括生物物质、物质代谢和基因表达及其表达调控三部分。而Berg等的“Biochemistry”2012年版不仅包括了以上三部分内容,又增加了生物体对环境变化反应的内容,包括感觉系统、免疫系统、分子机械和药物发展,将特殊生理过程的生物化学加以突出,而且该书将最新发展起来的生物化学新领域,如蛋白质组学(proteomes)和基因组学(genomes)也作了介绍和讨论。医学院的生物化学教材以“Devlin的Textbook of Biochemistry with clinical correlation”2010版内容为例,该书由26位在不同生化领域较知名的教授,分别编写了27个章节,使该书有了极其鲜明的特点:该书打破传统生化教材的章节结构,每一章集中讨论1~2个生化内容,更突出了医学院校生化的特点,紧密与医学结合,特别对生理过程中的生化机制做了详尽的介绍,如激素、维生素、细胞与细胞周期、细胞凋亡和癌症、维生素、营养物质的消化与吸收、微量元素及大量营养元素的代谢作用及其与健康的关系、P450与一氧化氮合成酶、脂肪酸和中性脂肪的合成、贮存和利用及特种脂类的代谢途径等。上述三本国际知名教材的共同特点是内容翔实,包含大部分已定论的新发现、新结论和新方向,同时有更多的联系实际和生物化学中关键问题的论述。简言之,其特点是全、新、联系实际。
国外的生化教材还有很多,代表性的有:
(1)Harper illustrated,Biochemistry,28thedition,2009;(2)Lehninger priciples of Biochemistry,4th edition,2004,5th edition 2008,6th edition 2012;(3)Zubay Biochemistry,4th edition 1999;(4)Principles of Biochemistry,Moran,Horton,Perry;5th edition,2011;(5)Textbook of Biochemistry,With Clinical Correlations,Thomas Devlin;7th edition,2010;(6)Biochemistry-molecular basis of life,yrudy,Ekee,2008;(7)Biochemistry,Berg,Stryer,5th edition,2008,7th edition,2012;(8)Fundamentals of Biochemistry,Voet and Voet Katsiglis;3th edition,2008,4th edition 2010;等等。
国内生物化学教科书有很多,历史上曾有几本影响较大的生化教科书:(1)刘思职编的《生物化学大纲》,1954年第一版,1957年第二版。(2)郑集编的《普通生物化学》(上、下二册)。(3)沈同、陈同度编的《普通生物化学》(上、下二册)。(4)沈同、王镜岩、赵邦睇等编的《生物化学》第一册、第二册,1980年第一版;沈同、王镜岩二版,王镜岩、朱圣庚、徐长法三版;生物化学教程(第三版精简本,2008年)。(5)上海生物化学研究所在20世纪七八十年代编写了《高等生物化学》讲义,对我国生化教学起过重要作用,只可惜没有正式出版。(6)人民卫生出版社出版的《医用生物化学》1~7版,该教材内容丰富,尽量反映医学生物化学的新进展,突出了西医生物化学的特点。(7)中医药出版社出版的供中医药院校应用的《医用生物化学》,该教材简明扼要,强调“三基”,使用简明的语言反映新进展,尽量突出了中医药的特点。国内外生化教材比较,国内教材存在如下不足:(1)一般更新较慢,内容相对陈旧,缺乏先进性和权威性。(2)没有坚持连续改版,大多寿命短,知名度不高,在国际上没有影响。(3)缺乏原始研究的数据和图表,大多图表是自己参照国外版本修改的,缺乏科学性。(4)没有一本国内生化教材是彩色图版,纸质较差,无法与国外教材相比。基于这样的认识,提出以下建议:(1)一方面,国家应当加大教材编写和出版的财政投入;另一方面,在教材的编写和出版中引入市场竞争机制,激发年轻学者编写教材的积极性,鼓励各出版商竞标出版,实行优胜略汰,各学校要鼓励教授编写有特色的生物化学教材,将教材编写纳入职称评定和工作量评定。(2)提倡采用国外优秀原版生物化学教材。(3)鼓励多名教授联合翻译国外的优秀教材,以缩短出版时间。(4)提高教材的印刷质量。
二、生物化学教学的方式比较
在网络如此发达的今天,生物化学课程的教学还要不要以“课堂授课为主”?在生物化学界有两种观点:一种是持赞成态度,大多是年老、课堂教学经验丰富的教授,其理由为:(1)学习要系统性,应循序渐进地进行。(2)教师熟知教学大纲和教学目的,了解课程内容的主次和关联,这有利于建构学生的知识体系。(3)课堂教学,课题提高多数学生的学习效率。另一种是持反对态度,多为年轻教授,认为生化教学应当以“学生自学为主”。教师可以提出主要学习的内容,应了解的基本概念和技术,并提出相应的问题,学生自己在教科书或网络上学习相关内容,解答教师的问题,并提出疑问,然后通过课堂讨论或小组讨论,教师进行总结。这样的好处是:(1)发挥学生学习的主动性。(2)培养学生自学的能力。(3)有利于提高学生提出问题和解决问题的能力。
目前国际上大家都在热烈讨论和逐步实行PBL、TBL、慕课、微课等教学法且更倾向于后者。这些方法是以问题激发学生自学,组织小组讨论并得出结论的教学方式。这就要求:(1)教师应提出有深度和兴趣的相关问题。(2)学生应积极参加到解答相关问题的知识学习和讨论中来。(3)助教能很好地引导学生去学习钻研讨论,以达到最终的学习结果。在条件允许的情况下,可以积极推进。欧美的教学以教授为主体,讲课内容方式都由教授自己安排,而且讲课教授一般是有丰富教学经验和科研阅历的,总体的教学质量和效果比较好(如哈佛大学),讲课有较大的开放性和个人随意性。
总之,在网络如此发达的今天,教师的一个重要的职责就是“激发”和“引路”。一个好的生物化学教师,应当能激起学生对生化课的学习兴趣和热情,因此选择优秀教材,根据不同的教学内容和目的采用不同的教学方式是教学研究的一个重要内容。
参考文献:
[1]Nelson DL,Cox MM. Lehninger principles of Biochemistry. 6th ed. New York:W. H. Freeman and Company,2012.
[2]Berg JM,Tymoczko J,Stryer L. Biochemistry. 7th ed. New York:W. H. Freeman and Company,2012.
[3]Devlin TM. Textbook of Biochemistry with clinical correlations. New York:John Wiley & Sons,7th ed.,2010.
关键词:基于问题学习;生物化学教学;PBL教学法
所谓的“基于问题学习”模式也就是PBL(Problem-Based Learning)教学法,应用该模式有利于提升学生应用知识的水平。在高职院校生物教学中,生物化学知识是医药学生所必需的素质,但是受到生物化学学科的限制,学生对于一些知识点是很难把握的,应用“基于问题学习”教学模式,可以有效提升生物化学的教学质量。
一、“基于问题学习”理念在高职生物化学中的应用
应用PBL教学模式,我们要就生物化学工程的应用特点展开分析。该课程的教学主要集中于探讨生命现象本质的模块和生物体的分子结构及其应用功能模块,这是医药专业学生必须要掌握的基础知识。随着生物科学界知识体系的健全,生物化学知识结构也在不断优化,生物化学知识体系也愈加复杂,这加大了日常教学的难度。为了满足高职现阶段教学的需要,展开“基于问题学习”的教学是非常必要的,这需要我们建立以学生为中心的学习小组,以此提升该专业高职学生的综合素质,以满足现阶段生物化学教学的需要。
在生物化学教学模式中,运用PBL教学模式,有利于学生将基础医药知识学习与学习临床医学课程相结合,并针对相关发病机制问题、疾病防治问题等展开分析。根据高职院校的教学特点,生物化学的教学要把握好不同基础课程教学及其临床学科教学的协调,就要积极做好基础理论课程及其临床应用技能的教学工作。教师需要结合具体课程的临床实践知识,运用以疾病问题探讨为核心的教学模式,这需要以学生为教学中心。在该环节中,教师需要明确自身的教学角色,组成以导师引导、学生探索为主的知识探讨小组,就教学过程中的某一病例进行诊断、剖析,提出疾病问题,引导学生做好假设,确保论证环节的正常进行。对上述教学环节的协调,可以让学生掌握良好的医学病例解决技巧,确保学生自主学习能力的提升,也有利于增强学生的团队意识。
二、高职生物化学课堂PBL教学模式的完善
高职生物化学课堂上,教师在应用PBL教学模式时,积极做好相关的课程准备工作是非常必要的,这样有利于开展教学,提升教学效率。笔者认为,在该课程各个章节的学习中,进行基础课程与临床技能实践课程的交叉教学是非常必要的,这样有利于学生从整体上把握生物化学知识。在每一具体章节结束教学时,教师需要遵循PBL教学法的基本应用原则,实现与学生的积极讨论,对整篇内容进行归纳总结。
1.PBL教学模式要讲究病例设计与问题设计模块的规范性、真实性
在高职生物化学课堂教学过程中,抓好病例设计环节是保证教学效率提升的重要环节。这需要做好准备,确保病例设计环节的内容与生物化学具体知识的结合,应该保证在病例设计环节中提供明确的线索。在临床问题探讨过程中,教师也要进行问题情境的创设,进行基础教学方法的优化,保证生物化学教学的有效性。在设计病例时,教师要进行生物化学专业知识的串联,这对专业课教师提出了更高的要求,比如要具备丰富的临床应用知识及病例设计经验。
应用此教学模式,仅仅进行高质量的病例设计是不够的,还需要教师做好生物化学相关难题的设计工作,从而有利于学生学习效率的提高。教师要根据生物化学相关章节的知识,展开重点教学,激发学生的学习兴趣,积极做好相关的问题反馈工作,从而有利于串联该课程不同章节的知识,让学生的专业知识更加牢固。
2.利用好课上时间、空余时间,提升学生应用生物化学知识的能力
应用PBL教学模式,教师要提前将病例资料及其要研究的问题发给学生,让学生针对进行具体问题,组成讨论小组,进而在较短时间内解决问题。各个小组要选出一个组长,配合导师进行问题解决方向的探讨。课上,教师要就病例资料展开简单的介绍,并且要让学生代表进行病例问题的分析,要针对课前提出的问题展开分析。在认真听取学生的意见之后,教师要及时纠正学生的错误,并且解答学生提出的疑难点。此外,教师需要就一些应用难题进行讲解,协调好与学生的关系,融洽课堂气氛,以提升学生的学习积极性。课后总结时,教师要引导学生进行病例问题的总结,这样有利于学生积极地进行反思,巩固专业知识。
三、结语
运用PBL教学模式,教师能有效提升学生的学习积极性,使学生主动地进行生物化学专业知识的学习,有利于提升学生专业素质。
参考文献:
[1]朱裕生,袁光建,任云青.高职高专教育“案例教学”应用探索[J].天津市财贸管理干部学院学报,2010,(01).
我校无机化学属于公共基础课,师资力量不足只能采用大班制(一般都在150人左右)教学方式,从而限制了无机化学教学考核方式多样性的实施。无机化学课程现行的考核方式还是以闭卷考试为主,考核总成绩通常包括期中考试和期末考试,采取期中考试(闭卷笔试)成绩占30%,期末考试(闭卷笔试)占70%的计算方式。可以看出,考核评价形式比较粗放单一,绝大部分以闭卷考试为主,很少进行开卷考评;考核内容注重书本上的理论知识,忽视理论与实践应用相结合能力的考查,并且评价内容较窄,仅仅限在一些比较重要的知识点,不能全面衡量学生的学习情况以及个体之间的差异,更不利于学生自主学习和创新能力的培养。另外,如果学生期末考试发挥失常就直接影响学生这门功课的成绩,对学生以后的学习热情打击很大。值得一提的是,这种考核评价方式把考核主体和客置颠倒,置学生于被动接受评价的地位,把考核主体和客体关联性割裂,结果导致学生不能发挥主观能动性和进行创新能力的培养。
2改革方式
2.1阶段性习题解答教研室的全体老师通过长期的一线教学经验以及教学质量考核结果,结合药学专业的特色编写一本内部使用的课外习题集,希望通过一定的无机化学习题的练习加深学生对理论课上所学知识的理解,真正掌握课上所学的内容。习题集的内容包括每一章的重点、基础知识及相关章节相联系的综合性试题(题目都可以培养学生的能力)。例如,在编写涉及到《化学动力学》章节的习题时,尽量与《药物动力学》专业课程结合,选择药物在人体内反应的动力学作为案例。再如,在编写《配合物》章节习题时,尽量把一些药物配合物(顺铂、卡铂等)作为例题。总之,习题集选择习题遵循“摒弃题海,挑选精良,结合学科”的原则。同时教师会对习题集的题目进行专门的“在线详解、课堂精解”,以便根据学生在中学对化学的掌握程度解答学生在解题过程中所遇到的问题,并在考试前安排专门的答疑时间。教师可以根据学生的解答情况给一定成绩作为平时成绩部分。这种方法存在2个方面的优点:①学生要想解答习题就必须先把所学过的知识点都复习一遍,也就是说做习题的过程是认真分析推理和全面复习巩固的过程;②训练学生理论知识的解答能力,习题集为考试前站,一定程度上推动了考试改革。
2.2自学笔记对教学中不是很难的部分(例如:物质的聚集状态、元素部分等),要求学生在课前撰写自学笔记。在课堂上,教师可以通过提问和同学互相探讨的方式检查学生自学的效果,专门抽出时间让学生将自学过程中遇到的重要知识点及难点拿出来学习和探究,最后,教师对自学部分进行总结和考核。教师再根据自学笔记内容的深度、形式,同时结合学生课堂讨论的积极性及准确度给予相应的成绩,最后选取最优的与最有特色的自学笔记贴在班级的宣传板上或班级BBS上面进行鼓励与督促。以上教学方式不仅可以提高学生的自学能力,提高看书的主观能动性,在自学过程中培养学生更好的整理、分析、储存、推理、类比及总结能力,并能初步的概括性的找出知识的规律性,同时可以发挥学生的创造性思维能力。为了发挥学生的主观创新能力,课前对自学笔记的形式不作统一规定,学生的自学笔记的形式可自由发挥,多种多样。根据以往的结果可以看出,自学笔记形式有的像教师的备课笔记、有的像教师的教学总结报告,有的像手抄报,有的可能全部都是一问一答形式,还有的像随笔、读后感,甚至有的像小论文等等。总之,自学笔记的形式多样、内容丰富,由此教师可以根据学生自学笔记的认真态度给予不同的评估。自学笔记的教学考评形式促成了学生的学习个性,同时在一定程度上培养了其创新能力。
2.3课外作业结合书本上的基础理论,要求学生将其与自己熟悉的生活、了解的生产过程联系起来,以一个个小命题的形式来完成。具体的操作形式是将成绩有差异的学生进行搭配,每10人分成一组,在给定的时间内要求独立完成自己小组的命题。最终每人选择一个命题提交一份综述论文,教师按照论文评定分数,两个命题的平均分就是这一组10个学生的成绩(每组学生的成绩相同)。举个例子,在讲解到“配合物”这一章的理论时,结合药学专业给学生留下“抗癌药物阿霉素的前世与今生”为命题。针对这个题目,学生不仅可以查阅大量的资料,也可根据资料总结出很多重要和合理的相关内容。再如日常生活中“饮用钡餐为什么不会中毒”、“油条也不是一无是处——治疗胃病”、“含氟牙膏可以防蛀的原理”、“人体是一个很大的缓冲体系”等。课外作业的完成过程是督促学生阅读大量的课外读物,感受化学就在身边的一次学习之旅,势必会增强学习药学的兴趣。同时,这种给分形式锻炼同组同学之间的合作意识和增强不同组之间的竞争意识。
2.4综述性小论文及开放性实验通过老师们多年的无机化学教学活动,发现教学的关键是如何启发学生的学习热情、教会学生学习的方法和获取知识的途径与渠道。因此,在新生入学上无机化学理论课的初期,教师结合学生以后所学的专业给学生一些反映无机化学与药学前沿相关联的命题(如“生物荧光探针量子点与无机化学合成”、“无机纳米材料载药系统”、“无机元素与生命”、“磁性靶向药物载体Fe3O4的制备及性能研究”等),或是开设几个教学以外的开放性实验(如葡萄糖酸锌制备、用于载药的多孔纳米硅制备、荧光CdTe量子点制备等)。学生可以任选一个命题或者一个开放实验在教师的指导下查阅资料撰写小论文或进行实验。这种形式可以促使学生阅读大量的课外读物,要求学生的论文及实验后面所附的参考文献,之后进行统计查看学生查取资料的情况。通过资料的查取和小论文的撰写及实验操作,培养了学生独立工作、善于总结工作及动手的能力,最终大大地提高了学生学习化学的兴趣。老师可以根据综述论文书写或者开放实验情况给学生打分。
2.5组织“知识讲座”除正常教学考核外,平时教师可以根据学生的专业选择一些前瞻性、通俗性和趣味性且专业相关的文献,然后将学生分组,指导学生阅读并查阅与所给内容相关文献,做出PPT,然后每组派出一名代表以口头报告的形式向全班甚至全校学生进行“知识讲座”。讲座结束后听讲座的学生和老师可以根据讲座的内容进行自由提问。这种形式可以使参加讲座的学生在专业知识水平、语言组织和表达能力以及临场应变能力得到了极大的提高。同时也能增强团队协作能力。教师可以根据PPT形式、口头报告效果、文献分析以及报告思路给出该团队一个相应的成绩。此种方式认可学生的劳动成果,可以激发学生对未知领域求知热情。
2.6考前补考考前补考是为了缓冲学生期末考前压力,也就是在每学期的期末考试前,给平时成绩不好或者平时成绩不及格的学生提供一个所谓的“补考”的机会。补考的具体过程包括以下几点:首先,补考的学生可以根据自己的实际情况递交一份书面申请报告;然后,教研室统一安排时间,几名教师参加的以题签和提问相结合方式面试;最后,取最高成绩作为最后的平时成绩一个部分。通过这种考核方式,不仅可以再给学生一个争取更好的考核成绩的机会,也可以锻炼学生临场发挥和应变的能力和增强实战经验。
2.7考核结果最终在给学生该科目考核成绩时也是一动态过程,通常根据学生自身的特点调节以上6个方面和期末考试成绩的比重,使学生基本达到满意的成绩。
3改革的预期结果
3.1打破传统的追求“学会”,向追求“会学”的学习方式转换改革考核方法的直接结果就是考核的多样性及考题的灵活性,使学生的学习方式和态度从被动的接受转变成主动的摄取,达到学生对已学过的知识进行理解、消化和吸收与对知识的加强、扩充和更新并举。同时,这种可喜的变化也对教师的知识水平、科研能力和教学创新提出了更高和更广的要求,也是一种“教与学互长”动态过程。充分发挥学生学习的主观能动性,让学生在接触专业课程之前就对化学在药学学科中的地位和作用有个初步了解,为学生以后学习分析化学、有机化学、物理化学等基础学科的能动性。
3.2学生更能充分展示个性特征、增强合作意识、拓宽眼界与调动学习热心与激情这种方式打破了传统的“教师上课忙和学生上课玩、考试糊乱忙”的格局。把枯燥的理论与生活生活实践相结合,与学生知识构架提高相结合,达到教与学并举。
(一)教学内容的基础性和前沿性建设鞍山师范学院作为师范院校,其化学专业要培养服务于地方、能在中等学校从事化学教学、研究、教学管理工作的教师及在企事业单位从事与化学相关工作的专业人才。高等无机化学教学内容必须针对本校学生的课程和科研特点进行取舍和优化,要研究课程的基础知识和前沿学术动态,把现代化的科学、技术、文化成果完整地、及时地反映在学科结构之中,更好地解决“社会需求”、“知识体系”、“学生发展”三者之间的关系,既保证课程内容的完整性的同时,确保教学效率及学生能力培养等因素。首先是基本理论的内容。剔除那些与其他课程内容重复、陈旧过时的教学内容,保留与学科特点、研究方向相关的基本理论。比如理论内容部分中离子极化理论的内容,虽然较无机化学中的理论有所加深,但知识难度不大,可以由学生自行学习完成,故从讲授部分去除掉;分子对称性与群论部分知识与物质结构有内容重复,重点讨论分子对称性在无机中的应用,由6学时删减为4学时;而其他部分则保留。增加化学元素的周期性和周期反常性的内容,选自关鲁雄的主编《高等无机化学》,介绍周期表中元素性质的规律性以及对无机化合物性质的影响。其次,对现代无机应用领域的内容进行很多的补充和优化。教师密切追踪学科、专业发展的前沿动态,收集相关文献资料,客观总结介绍生物无机化学、无机纳米材料、无机固体材料、稀土元素化学等领域的最近研究进展及化学各学科之间相互渗透的关系,增加部分与校研究方向相关的新内容,主要是研究进展中的新理论、新方法的评述和介绍,不断把科研成果、教研成果及时转化为教学内容,以“科学性、系统性、先进性”的目标,构建理论知识(X)+科研动态(Y)的高等无机化学教学内容,注重本科教育与研究生教育、就业实践的衔接。
(二)教学方式的互动式实践和谐的教学具有动态性,是教师和学生互动交流的过程。在教学中,教师应以知识传授为依托、以能力培养为主要任务,引导学生高度参与,并充分发挥主观能动性,在讨论交流及实践中学习。1.案例教学和多维讨论。现行的高等无机化学课程体系是典型的学科结构模式,理论部分有深度,系统性强,课堂理论讲授起来枯燥无味,对于无机化学基础相对薄弱的学生,学习难度大,不易激发学习兴趣。我们在教学中注意理论联系实际,增加了“案例教学”,将所学的知识与自己周围的生活环境、当今社会的热点问题联系起来,提高运用知识的水平和解决实际问题的能力。比如在讲授传统的配合物的异构现象时,我们列举了如顺铂等一系列抗癌药物。通过案例分析,说明配合物的顺反异构、面式、经式等异构现象对物质的性质有非常重要的影响,引导学生进一步讨论如何应用配体的反位效应在实际中可控合成顺反异构体,延伸出与配位化学联系密切的生物无机化学的发展。通过这样一个简单的案例分析和深入浅出的介绍,把最基础的理论知识与科研方向联系起来,紧紧抓住前沿与基础相关联这条主线,通过事实既能满足青年人的好奇心,又能拓宽知识面,收到了良好效果。2.企业调研和实践。作为应用型人才教育,其培养过程离不开企业,企业要从学校寻找到合适的人才,学校则借助企业资源服务于人才培养。鞍山师范学院由于地处鞍山市,有鞍山钢铁公司这样的大型钢铁联合企业为依托,其以钢铁为主,还涵盖冶金、石油、化工等领域。例如无机材料领域,课堂的讲授和介绍,学生只能联想,缺少生机和实例,把学生带出课堂,走进企业,通过企业内的实际运作模式,让学生把课堂上学到的知识转化为生产实践,沉闷的制备、原理变得生机勃勃。在“高等学校大学生实践创新训练计划”支持下,我院的一大批优秀学生在大学第二年就开始学习并参与科学研究、技术开发和社会实践等创新活动中,这为发掘和培养大学生的创新精神,提高大学生的实践能力提供了较好的平台。高等无机化学课程中既有科研动态,又有当前的社会热点问题,非常适合作为大学生进行科研训练的选题。例如“含铁污水的净化与铁含量的测定”源于配合物的应用,鞍山作为钢都,工业废水的有效去污和利用一直是社会研究的热点。大学生将自己在课堂和书本上学到的知识与社会服务工作相结合,通过课程理论学习的推进训练,提高了实践能力。3.渗入式的双语教学。当今世界最为通用的语言是英语,科技交流语言更是英语。科研的进步与发展,化学学科可以通过文献见识其日新月异的程度。通过双语教学能使中国学生更有效地检索科技文献、掌握最新信息和科技,对提升应用人才的层次具有重大的意义。若全部采用外语教学,由于学生化学基础和外语基础不同,不利于本专业学生牢固掌握专业基础知识,因此在授课过程中对高等无机化学中专业词汇采用中英文对照的方式,以增加学生的专业词汇量,同时结合科研方向让学生搜集和阅读一些相关的英文文献,既有助于学生理解教学内容,又提高了学生的专业外语应用水平,为以后学习专业外语和研究生学习提供基础。
(三)评价体系的多元化探索高等无机化学在我院是一门考查类课程。考核学生对知识掌握的情况,其成绩由四部分构成,出勤考核(10%)+笔记成绩(10%)+专题报告成绩(30%)+期末笔试成绩(50%)。课程知识体系中的核心部分通过笔试成绩进行检查考核,其余部分均为过程考核。笔试采用开卷考试,以考核学生运用知识解决实际问题的能力,题目是开放性、综合性、应用性的。基础知识、基本原理类题目约占70%,分析推理型题目约占30%。专题报告的内容,由教师根据学科发展,指定参考方向,由学生通过自己所参与的科研项目或由图书馆、网络收集文献进行整理,写讲义,自制幻灯片和板书相结合,在课堂上进行10分钟的专题报告。让学生在继承传统、掌握原有知识的基础上学会迁移,学会运用,这种考核方式淡化了单一知识点的考察,从“考知识”向“考能力”转变,注重知识获取和问题的解决,以达培养能适应未来社会竞争的人才。
二、改革成效
[关键词]毕业设计 教学体系 立体化 工程能力
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2013)15-0124-04
《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》分别从全面提高高等教育质量、提高人才培养质量、提升科学研究水平、增强社会服务能力、优化结构办出特色等几个方面,对高等教育提出了更高的要求。提高质量是高等教育发展的核心任务,是建设高等教育强国的基本要求。作为应用型地方院校,提高人才培养质量、深化教学改革、形成鲜明特色是其赖以生存的生命力。地方应用型本科工科院校的特征在于与工农业生产实践联系紧密,其实践教学环节的重要性不言而喻,毕业设计的教学体系,也是特色专业建设的重要内涵之一。毕业设计是大学生在校学习的最重要的实践环节,是对学生四年来学习效果和实践能力的综合、全面检验,为学生实现实践、创新、创业奠定结实的基础。淮阴工学院生物工程专业是江苏省特色专业、国家特色专业建设点、江苏省高等学校本科重点专业类建设专业,以该专业为依托的生物化工学科是江苏省重点学科。学院经过几年的努力,在地方应用型本科院校的办学模式特别是毕业设计(论文)立体化教学体系建设方面做了初步探索。
一、立体化毕业设计教学体系的内涵
根据构成应用型本科人才的综合素质、创新精神、实践能力和创业能力的培养要素,将毕业设计分成一般性、综合性、创造性和开发性四个类型,根据各类型要求,在先期准备中,适时增加相应的教学环节,并储备相应知识和技术,构建与之对应的教学体系,综合专业特色、工程实践、学科交叉等诸多因素,逐步建立了毕业实践理论学习与动手实践并重、学校与企业结合、工程实践与技术改造并举的立体化育人机制。以培养具有工程实践能力与创新精神的应用型工程师为主线,以校内实验室和企业规模生产两大平台为支撑,体现创意、创新、创业三个实践教学层次,采取技术改造、产品研发、质量评价、规模实施四种方式,利用学科交叉及知识组合,融入创新创业一体化教育,构建毕业设计立体化实践教学体系,见图1。
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图1 立体化毕业设计教学体系内涵
二、立体化毕业设计教学体系的特征
(一)目标明确特色化
明确专业建设总体目标,立足办学定位,以面向工程一线的应用型高级工程技术人员为培养目标,以技术创新与工程技术管理为专业定位,以产学研合作培养为模式,以工程实践能力与创新意识培养为重点的生物工程专业人才培养体系。通过教学实践特别是毕业设计环节,凸显工程化特色教育,并通过特色专业的示范作用,向其他专业辐射。
生物工程技术是多学科、综合性的科学技术,具有实验性学科的特征。生物工业是生物技术领域中的重要分支之一,是在受控条件下利用生命过程本身作为产品的生产和加工的手段,由此产生种类数以千万计的产品,形成新的现代工业。生物技术产业成为世界各国经济社会发展战略的重点,我国也将生物技术产业作为高新技术产业置于优先发展的地位,产业发展对人才的需求不断增长。[1][2]在江苏省加快发展苏北的战略需求下,随着苏北工业化进程的加快,作为位于苏北腹地的淮安市唯一的一所工科本科院校,承担着向社会输出大量工程实践能力强的应用型人才的重要使命。酿酒是苏北的地方特色产业,有着洋河、今世缘、双沟、古顺河等多个名酒生产企业。具有工程实践能力的生物工程应用型专门人才是提升传统酿造及企业现代生物工程相关技术的主力军。同时,淮安境内的江苏天士力帝益药业有限公司、江苏清江药业有限公司等企业均采用生物发酵法生产螺旋霉素等常见药物。现代生物技术是这些企业产品升级改造及企业生存的保障,需要生物工程专业培养出 “有创意、会创新、能创业”且经过系统训练的应用型工程师。
(二)校企联合工程化
在毕业设计教学实际过程中,将校内实践与企业规模生产有机结合。以培养卓越工程师为追求,以工学交替为手段,以工程实践为重点,在生产一线培养动手能力强、会设计、懂运行、能管理的生物工程应用型工程师。[3]通过企业工程实际训练,巩固和拓宽专业理论知识、熟悉专业领域,增强大学生学习的主动性和针对性,培养学生理论联系实际及解决实际问题的能力、专业工程素质和工程能力,增强学生的综合能力的训练和独立工作能力的培养,增加学生的创新意识和适应社会的能力,了解并掌握生物制品的生产、运行、管理与营销,学会生物制品制备工程项目的设计、安装、施工与维护,达到应用型工程师所具备的技术和能力要求。
淮阴工学院生物工程专业有着稳定的大学生工程实践与就业基地18家,联合培养应用型工程师,其中包括洋河酒业、今世缘酒业、天士力药业等著名企业,这些能为本专业工程培养阶段提供保障,有效地保证了培养效果与培养质量。
(三)课题来源多面化
毕业设计选题很关键,它直接影响着毕业设计的成败。采集的课题来源广泛,有的是导师的纵向课题或横向课题,有的是学生自主申报的国家级、省级或校级大学生科技创新创业项目,有的是大学生创业大赛项目,还有的是学生自主提出的新创意。这些课题分别来自于工程实际、企业创新及技改(包括技术革新、产品研发等)、各类横向课题、国家及省市基金、工农业科技支撑、科技攻关、科技扶贫、星火计划、苏北专项、大学生科技创新等,与地方特色的生物制品优势资源密切相关,如凹凸资源与生物缓释、传统酿造与工程菌株、蔬菜粮食与功能开发、农业秸秆与综合利用、生物安全与质量控制等。
学院在多年的办学实践中,充分发挥科学研究与社会服务功能,不断分析地方产业的发展需求,围绕地方支柱产业和优势资源,坚持“有所为,有所不为”和错位竞争的原则,紧密围绕地方特色的生物制品优势资源,积极开展科学研究和社会服务。生物工程专业与企业共同进行课题研发工作,共同申报并实施科技厅企业博士基金、农业支撑、工业支撑以及苏北专项等项目,先后获国家、省、市立项科研项目共75项,其中国家级项目2项,省部级项目近20项。目前本专业与相关企事业单位共研的省科技厅立项项目共8项。本专业学生2011年新获批江苏省大学生科技创新项目4项、淮阴工学院大学生科技创新立项10项。
(四)实施场地平台化
生物工程专业多年来一直致力结合地方经济建设与优势资源,构筑多元化的产学研用合作平台,采取自主建设或省市及企业共建的方式,建有江苏省生物质转化与过程集成工程实验室、淮安市生物转化与生物制品高技术研究重点实验室、产学研共建淮安市生物能源研究与转化中心、淮安市乳品工程研究中心、淮安市农副产品检测中心、淮安市农业废弃物综合利用与新型基质工程技术研究中心、江苏省凹土工程技术研究中心、淮安市天然及合成香料工程技术研究中心和淮安市新型饲料添加剂工程技术研究中心等,这些多层次的实践教学平台为推进学科、专业发展,更好地为地方经济建设服务奠定了坚实的基础。学生能通过各类平台,学会并掌握产品研发、技术革新、设备改造、质量评价、规模实施等一系列问题的解决方法。
(五)指导教师多元化
为适应培养应用型本科人才需求,要加强指导教师队伍工程化建设。
淮阴工学院生物工程专业的前身是淮阴工业专科学校生物工程专业,专业具有良好的工程教育背景。现有教师队伍中有从企业引入的多年从事企业管理及产品生产的高级工程师,有经过企业工程学习的年轻硕士和博士,有企业的技术顾问或兼职技术总监,有企业的科技特派员等。此外,学校还在相关企业聘请了企业高级工程一线技术人员为兼职教授,与校内教学人员共同承担培养任务。学生在四年的学习中所涉及的工程实践环节均在各相关企业实施,工程教育基础较好。
(六)学科交叉组合化
学科交叉是“学科际”或“跨学科”的研究活动,是将不同的学科理论、方法或思维有机地融为一体的研究活动,其结果导致的知识体系构成了交叉科学 。[4]学科交叉体现了科学的整体性,实质上是知识体系的渗透和融合,是学术思想的交融,是交叉思维方式的综合、系统辩证思想的体现。
毕业设计是学生在校期间综合性最强的也最能体现能力培养的教学环节,产学研用等各个部门都很关注。随着人们对自然界认识的不断深入,当前科学技术的发展呈现既高度分化又高度综合的趋势,各个学科分化得越来越精细,不同领域的科研人员所关注的知识范围也越来越窄,一些问题往往需要许多学科共同协作才能解决,这就要求毕业生在具有扎实专业基础的同时,还能从事跨学科背景的交叉复合型创新,人才的要求向多元化、复合型转变。特别是对于面向工程一线的、以培养应用型人才为目标的地方性本科院校,更需要跨专业、跨学科的知识组合。
传统的创新往往把注意力集中在单个创新、产品创新、重大创新以及显性创新效益上,缺乏多重性、动态性、协同性。因此,要改变这一传统视角,以系统的观点、组合与集成的角度来研究技术创新行为,以提高创新能力和创新效益。[5]“新型豆渣制品的开发──可食用纸研制”的课题中需要测定产品应力及耐破度,由于可食用纸的受力很小,没有相应的机械强度测试仪器。学生和指导教师根据跨专业组合创新理论,创新性地自制了简单的测试拉应力的拉伸试验装置和耐破度的测试装置,及提出了可食用纸耐破度检测项目的检测方法,考查了将机械强度测试知识应用于可食品生物类毕业设计的创新及工程实践的可行性,并付诸实施。“太阳能控温生化制品运输箱的研制”课题,需要生物学、生物传感器、电子学、机械学、测控学等多学科的知识组合。“淡水鱼无水保活运输技术开发”课题需要将生物技术、生理生化、运输方式、运输工具、振动控制、质量评判等诸多知识点有效组合。“红外法测定西红柿的含糖量、土豆中蛋白质的含量、药物中含水量、维C银翘片中维生素C的含量”等课题,综合了红外检测、糖、蛋白质分子振动方面的知识,用振动方面的知识,通过非线性建模分析红外检测结果。这些跨学科毕业设计的创新实践表明,用组合创新理论指导跨专业毕业设计是可行的,组合创新理论适合在跨专业毕业设计中应用。
(七)培养能力层次化
在立体化毕业设计教学体系中,能力培养需要分层次实施,创意、创新、创业三个能力层次呈阶梯式提升。学会创意是基本,掌握创新是手段,能够创业是目标。创意、创新、创业能力培养,需贯穿于整个教学过程。实践环节教学是实现创意、创新、创业能力提升的最好体现。校内实验学习和学会创意是基础,经过一系列的训练,最终可以实现创新创业及科技产品规模化生产的总体目标,可以在不同的层次、以不同的方式实现这一培养目标。根据具体的毕业设计课题,有些表现为单一层次或方式,有些则属于多层次或方式的综合。
(八)学生参与阶段化
毕业设计需要综合性的知识,涉及各年级的知识点。学校实行本科生导师制,鼓励学生尽早进入实验室或企业,从大二开始,在具备了一定的专业基础知识之后,学生跟随导师进入课题组,结合科学研究及生产实际,学会解决实际问题的本领。学生可以根据自身的知识结构以及课题的需要,在不同阶段不同时期有选择地参与。低年级学生因其知识结构的限制,可以作为高年级学生的助手,逐渐学会并熟练基本技能,初步了解毕业设计的过程与要求。从大二进入专业基础课学习开始,让学生提早进入毕业设计的课题选择、资料查找、方案设计、实施操作、数据处理等环节,每个年级所掌握的知识阶段不同,则对课题的认识会有差别。
按照教学体系,参与课题或工程实践训练的方式有多种,包括技术革新、设备改造、新品研发、市场调研、方案设计、质量控制、规模生产等,其目标是达到实践能力与创新精神的培养和提高。对于具体的单一方式,能力训练主要内容有所区别,如设备改造侧重机械结构与电路的改进或设备选型等,质量评价侧重分析检测与指标控制,而产品研发则需在市场调研及确立目标的基础上,进行方案设计并实施。有的参与的只是局部工作,有的则可能全程参与。
(九)创业创新一体化
高校作为人才培养的重要基地,担当着培养具有创新意识、创新精神和创业能力的高素质人才的重要使命。在大学生就业形势及国家倡导自主创业的形势下,高校实施创业教育,培养创业人才,以创业带动就业,成为解决大学生就业的重要途径。[6]在创业、创新的教育背景下,将创业技术储备与创新实践有机结合,成为一体化,产生并储备创新创业技术,是创业与创新教育的具体化和提高,是创业技术的学习、储备与创新实践的有机结合。创新创业技术与创业技术不同,创业技术不一定是新技术,不一定具有技术的新颖性。即使是新技术,在创业技术储备与创新实践一体化的理念下,也要再改进,至少要根据自主创业的条件,作技术改进,形成适合自主创业条件的创业新技术,力争达到新技术的最高水平或代表新技术的最高水平。创新创业一体化与创新实践不同,创新实践不一定产生创业技术,创新实践的结果可以是一个新的理论、方法、理念、技术,而创业技术储备与创新实践一体化的结果一定是创新创业技术。江苏省淮安大学科技园是大学生创新创业基地,为创新创业一体化提供了很好的平台。
毕业设计活动中最易实现一体化。在毕业设计中,让学生在校尝试创新与创业技术结合,体验创新创业技术。创新是毕业设计的基本要求,产生一项技术是常事,如提出一种产品生产工艺,完成产品的设计与加工,研制一种新形食品等,学生均可获得一项技术,若这些技术可用于创业,则在毕业设计通过创新创业一体化达到了能力培养的目的。一体化的成果可以通过申请专利的手段,实现知识产权保护。用此方法,现已申请及授权的专利包括:活鱼无水运输装置(专利号ZL200720040594.4),食品霉变评判新方法(申请号201010248822.3),反复休眠无水保活淡水鱼的方法(申请号201010241746.3),太阳能半导体果蔬冷藏运输车(专利号200820042047.4)等,这些专利技术都可用于创业。活鱼无水运输装置是学生在毕业设计中完成的可用于创业的技术,具有该装置的全套设计图纸和设计说明书,并实现了专利保护。专利技术由师生共同完成,成果共享。师生共同申请专利还能激发学生参与创业技术储备与创新实践一体化的热情,并在学习、体验申请专利中,提高了保护成果的能力。
三、结语
总之,毕业设计是培养面向工程一线工程师的核心教学环节,需要先期的各种训练基础支撑。学生的创新创业能力、科研能力、解决工程实际问题能力均与此不可分割。体现专业特色的毕业设计立体化教学体系成果来自于各方面的综合,目前成果已在生物工程以外的制药工程、车辆工程等专业推广使用,效果普遍较好,这表明该体系适用于其他本专科专业。运用组合创新理论,结合生产实际,进行知识综合型毕业设计,能形成毕业设计的创新成果。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 郑超,王伯初,祝连彩.中国生物技术产业化发展的现状及对策分析[J].重庆大学学报(社会科学版),2011,17(2):46-50.
[2] 赵新川.生物技术――未来经济发展的增长点[J].高科技与产业化,2011,(3):26-27.
[3] 倪依纯.工学交替培养模式面临的主要问题及其对策[J].中国职业技术教育,2010,(24):68-69.
[4] 周永明,楼程富.注重学科交叉培养复合创新人才[J].中国大学教学,2010,(8):16-17.