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基于实践创新型人才培养的《蛋白质工程》课程教学改革探索与实践论文

发布时间:2021-02-19 09:25:20 文章来源:SCI论文网 我要评论














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摘要:蛋白质工程是一个新兴学科,与人类生产和生活息息相关。作为生物工程专业教学的一门重要课程,蛋白质工程的教学对于培养实践创新型人才具有重要作用。本文从教材建设、教学模式和方法、考核体系等几方面对该课程教学改革进行探讨,以利于为国家和社会更好地培养蛋白质工程领域专业人才。

关键词:蛋白质工程;教学改革;实践;创新

本文引用格式:宿玲恰等.基于实践创新型人才培养的《蛋白质工程》课程教学改革探索与实践[J].教育现代化,2019,6(83):252-253.

“蛋白质工程”是20世纪后半叶生物科学在分子水平和蛋白质水平上迅速发展起来的一门前沿学科。蛋白质工程是指通过对蛋白质化学、蛋白质晶体学和蛋白质动力学的研究,获得有关蛋白质理化特性和分子特性的信息,在此基础上通过化学、物理和分子生物学等基因修饰和基因合成等手段,对现有蛋白质定向改造,或通过蛋白质的全新设计,最终构建和生产出比自然界的蛋白质性能更加优良、更加符合人类生产和生活需要的新型蛋白质。蛋白质工程课程是生物工程专业学生的能力拓展课程之一,通过本课程的学习,应培养学生如何学习生物工程类的专业课程,使学生具有一定探索新工艺、新技术、新产品、新设备的开拓能力,以及提高工艺和工程应用能力。蛋白质工程课程的教学质量水平对于学生的专业知识结构体系具有重要影响,关系到毕业生的就业前景以及我国生物产业的发展潜力和水平。为此,作者结合自身教学探索与实践经验,探讨了蛋白质工程课程教学改革的举措,以期达到培养实践创新型人才的目标。

一 积极推进教材建设,合理编排教学内容

随着蛋白质工程学科的蓬勃发展,新知识和新技术不断涌现,相关教材也不断面世,如黄迎春主编的《蛋白质工程简明教程》(化学工业出版社,2009年)、李维平主编的《蛋白质工程案例版》(科学出版社,2013年)、汪世华主编的《蛋白质工程》(科学出版社,2017年)等。我校教研组联合国内多名教学经验丰富的一线教师,在精品开放课程项目建设的基础上,编写了《蛋白质工程》一书,属于“iCourse(爱课程)教材:生物技术与生物工程系列”,由高等教育出版社于2017年3月出版。该教材编写时积极响应学科发展和教育发展新要求,结合我校轻工技术与工程学科特色与优势,涵盖了蛋白质的结构与功能、重组表达、化学修饰、分子改造、全新设计等内容,在题材选取、体现形式和内容编排上均有所创新,更加注重学生应用能力的培养,有利于引导和强化学生创新意识和能力,使用效果较好。在制定教学内容时,以本教材为参考,并辅以其他相关教材,对于蛋白质结构分析和蛋白质分子设计等章节进行重点讲解,而对于蛋白质结构与功能、蛋白质的克隆与表达、蛋白质纯化、蛋白质组学等内容,由于在生物化学、分子生物学、微生物遗传育种学等课程中有过相关介绍,则采取简单介绍,温故知新的方法,并在授课过程中以实例贯穿始终,使教学内容与我校专业特色和学生培养需求联系更为紧密。

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二融合学科前沿进展,拓展知识广度和深度

在传统教学过程中,教师大多注重教材内容的传授,将传统经典的知识点呈现给学生,而学生习惯于单一接受性的学习方式,表现出重视结果忽视过程的现象,导致知识水平停留在表层记忆阶段,缺乏系统化和结构化,更无法做到知识的融会贯通和灵活应用,极大地限制了学生个性的发展。实际上,蛋白质工程知识并不仅存在于教材,由于学科发展日新月异,生物数据库累积了海量的生物信息资源,前沿学术新闻报道聚焦了学科发展新成果和新趋势,可对我们的教学工作起到非常重要的补充作用。“要给学生一杯水,自己必须拥有一缸水”,而且必须是“一缸活水”,教师不能仅局限于书本,而需要结合学科发展,不断更新丰富自己的知识储备,才能使教学更加丰富和生动。例如:在讲述蛋白质的分子改造时,引入2018年诺贝尔奖获得者Frances H Arnold的传奇经历和科研成果,在讲述蛋白质分子全新设计时,引入上帝之手-David Baker院士的最新成果如何从头设计抗癌蛋白和对人类社会的巨大意义。通过网络资源信息的巧妙运用,让学生体会蛋白质工程研究领域的奇妙之处和重大价值,唤起学生的求知欲,提高学生信息收集和辨别的能力,拓展学生专业知识的广度和深度,开拓学生发展思路,更加贴近实际应用。

三尊重学生主体地位,激发学习主观能动性

受信息化时代环境的影响,现代教学模式已从讲授教科书现有知识向彰显个性发展的多媒体化创新型课堂转化。教师不仅仅是知识传授者,而是学生自主学习的领路人,教师在教学过程中大胆放手,将创新性的教做主导,始终把培养学生的自主学习理念和能力培养放在首位,真正地将学生自主学习落实到实处,使学生自主探索性的学成为主体,形成以学生为主、教师为辅的蛋白质工程课程教学模式。教师通过基础知识和发展前沿的融合,丰富自身的专业素养后,为学生搭建独立思考和主动探索的教学环境。在教学知识点的导入部分采用问答和启发教学的模式,引导学生主动思考,调动学习积极性,然后通过教师答疑引出重点和难点内容,使学生参与知识传授和接收过程,成为知识框架的主要构建者。在此基础上,提出知识拓展性话题,推荐相关参考文献,同时鼓励学生借助网络资源搜集更完善的资料或自己感兴趣的学术话题,通过阅读理解、小组讨论切磋,最后总结归纳,绘制完成展示报告,并派学生代表进行讲解演示,通过其他同学的提问和讨论环节,使学生能够参与到课堂活动中来,建立自主学习和合作学习的模式,成为学习的主人,从而提升了学生的逻辑思维和分析总结水平,加深了对课堂知识点的掌握和运用能力。

四实施开放实践教学,鼓励学生自主创新

蛋白质工程的理论知识相对比较抽象,对于刚刚接触该学科的本科生而言较为枯燥和较难理解,实践教学在教学过程中起着不可或缺的重要作用。在理论教学中穿插匹配相应知识点的实例分析有助于学生掌握知识精髓。以教师亲身经历的科研小故事中的酸甜苦辣,向学生传授如何深入理解和有效运用所学理论知识以及如何针对具体问题巧妙设计合理有效的方案,提高学生分析和解决实际问题的能力。例如,需要调整保温温度和时间,获得有利于检测热处理后残留酶活性的范围和方法,才能更加快捷有效地筛选出热稳定性提高的酶突变体。在课堂教学的同时,将授课老师所在的实验室作为开放实验室,针对科研项目内容和方法对学生进行开放式培训,通过一些小实验的自我设计和验证激发学生的学习热情,引导学生从课题研究中主动获取新知识和新理论,并提出新方法和新方案,培养其独立自主创新意识和团结协作能力,并鼓励学生将自己所得成果参加各类学科竞赛,如“挑战杯”全国大学生课外科技学术作品竞赛和全国大学生生命科学竞赛等,在获得成就感的同时收获属于自己的知识积累,以更好地实现实践创新型人才培养的目标。

五 建立系统考核体系,全面评价学习质量

考试的内容在一定程度上决定了学生的关注焦点和努力方向,记忆型题目有助于学生构建完整的知识框架,但往往容易造成学习时不思考、为考试而学习的现象,忽视了实际应用能力。考核体系分为两部分,即平时成绩和期末考试试卷。平时成绩包括出勤、随堂测验、文献阅读汇报、课堂讨论等,占总成绩的30%。针对随堂小测验情况,可了解学生对于重点和难点知识的掌握程度,进而进一步修订授课进度和侧重点,通过文献汇报讨论,可反映学生对前沿热点知识的兴趣点和关注度,从而有利于进一步对其引导和强化。期末考试包括名词解释、填空题、简答题、问答题,占总成绩的70%。名词解释和填空题侧重于对基本概念和知识点的掌握,而简答和问答题的灵活性往往较大,不局限于固定的答案,鼓励学生深入理解、发散思维,提出自己的观点,从而使得课程考核成为教学效果的有效反馈渠道,有利于进一步完善教学内容和改革教学模式。

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六 结语

教育教学改革是教育工作者亘古不变的话题,提升教学质量是我们永无止境终其一生的追求。通过对蛋白质工程课程教学的改革,有助于培养学生实践创新能力,为培养从事蛋白质工程研究和实际生产的专业人才提供一些借鉴,进而推动我国相关领域的发展。

参考文献

[1]吴敬.蛋白质工程[M].北京:高等教育出版社,2017:1-169.
[2]李维平.蛋白质工程[M].北京:科学出版社,2013:1-401.
[3]袁军,张峰,贾坤志,王宇,汪世华.蛋白质工程课程教学改革的实践与启示[J].海峡科学,2019(03):80-82.
[4]申慧芳,苏良辰.蛋白质工程课程理论与实验教学改革的实践与启示[J].教育教学论坛,2014(14):29-30.
[5]姚利花,张占东.综合性高校在实践教学中培养新工科创新型人才的研究[J].教育现代化,2018,5(12):1-2.

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