生命科學綜合性實驗教學中學生創新能力培養

摘要：生命科學綜合性實驗教學給學生創新能力的培養搭建了一個平臺，實驗內容結合實踐，以提高學生的興趣；用教師的科研項目豐富綜合性實驗內容，以激發學生創新能力形成；強調學生實驗報告的書寫形式，以促進學生綜合能力提高；在授課過程中，應用“啟發式”授課方式，重視學生動手能力與創新能力培養；開放式教學與開放實驗室及與學生溝通、聽取反饋意見等與大學生的創新能力培養密切相關。

關鍵詞：生命科學；綜合性實驗；創新能力；學生；高等院校

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）20-0272-03

面對科學發展的突飛猛進，面對就業競爭壓力的增大，高等院校需要進行教學改革，需要根據學科的理論知識和專業特點，不斷更新實驗教學內容、改變教學方法、提高教學質量。實行創新教育，培養學生的創新能力是擺在我們面前的一項重要任務。為了培養學生的創新能力、綜合能力，高校采用多種形式對學生加強培養，綜合性實驗課的開設就是為了更好地利用實驗教學的手段來培養學生的創新能力和綜合應用知識的能力。

一、綜合性實驗教學的重要性

創新能力包括想象能力、思維能力、認知能力、歸納能力和實踐能力。實驗教學的特點是直觀、實踐以及探索性與啟發性等。所以，實驗教學在生命科學領域人才培養中占有重要位置，它在提高學生的綜合素質、培養學生實踐能力和創新能力等方面發揮重要作用。實驗教學是高等院校教學體系和實踐教學的重要組成部分，是培養學生理論聯系實際、提高學生創新能力的重要環節，實驗教學質量的高低直接影響著創新型人才培養的質與量。綜合性實驗是指實驗內容涉及相關的綜合知識或運用綜合的實驗方法、實驗手段，對學生的知識、能力、素質形成進行綜合培養的實驗。通過綜合性實驗的實施，對學生實驗技能和實驗方法進行多方位訓練的一種復合型實驗，其主要特點體現在“綜合”上，旨在培養學生的綜合分析問題能力、文獻查閱能力、實踐能力、實驗結果分析能力、運用多學科知識解決實驗中所遇到的問題能力。培養學生應用多學科的方法與技術來完成計劃的實驗內容。所以，在此過程中，學生的各種能力得到鍛煉與提高，尤其是對創新能力的培養提供了很好的平臺。

二、合理安排實驗內容

綜合性實驗教學在內容安排上，主要有兩種形式：一是課程內部實驗的綜合；二是不同課程實驗的綜合。后者所涉及的知識面、技術與方法較廣，需要學生上完相應的基礎課程和專業基礎課程以及與相關課程的基礎實驗課之后開設。實驗教學作為培養學生創新能力的主戰場，教學內容的安排需合理，尤其是綜合性實驗，選題應以先進性為前提，盡可能地接近實際應用，實驗內容及技術需要綜合現代生物技術的相關知識背景和技術。在綜合性實驗內容的設計上，要著重提高學生的綜合實驗能力、實踐能力、動手能力和創新思維能力，以提高學生的整體素質。所以，在綜合性實驗內容的設置上，能夠達到通過綜合性實驗教學培養學生創新能力的目的。

1.結合實踐選題，提高學生興趣。合理安排綜合性實驗教學內容非常重要。合理的實驗內容，會激發學生的學習熱情，提高學生的興趣，調動學生認真實施實驗的主動性和積極性，從而達到培養學生良好的科學研究能力的目的。在傳統的實驗教學過程中，實驗課一般與理論課伴隨進行，在師生中存在著實驗課處于附屬地位的認識；并且，實驗課設置多以驗證性為主，缺乏綜合能力和創新能力的培養。學生在驗證性實驗過程中，較少主動思考，即使實驗結果與理論不符，也不會去分析產生不符的可能原因。在綜合性實驗教學中，結合生產實踐選題，有利于提高學生的興趣，學生在進行實驗的過程中，可以從中體會到理論知識來源于生產實踐，是在生產實踐基礎上進行的理論升華，然后又指導實踐。學生通過這類綜合性實驗的鍛煉，以了解和見識理論知識在實踐中的應用，也能更加深入認識和理解相關理論知識。

2.以科研促教學質量提高，推動學生創新能力形成。在綜合性實驗教學中適當引入教師的研究性實驗內容可保證實驗教學內容的先進性，而且能讓學生意識到創新能力對于科學研究的重要性。在綜合性實驗教學過程中應始終貫穿以學生為本，以科研促進教學，以培養創新型人才，達到提高人才培養質量的目的。帶綜合性實驗課的老師也應積極開展科學研究，可以將科研項目中成熟的技術成果轉化為相應的實驗教學內容，為本科綜合性實驗教學不斷注入新的內容、新的活力，以增加學生對學術動態的了解，開闊他們的視野，活躍學術思想。教師的研究課題所涉及的內容是多方面、多學科的交叉。所以，教師應積極地將科研成果和學科前沿知識融入實驗教學，激發學生的學習興趣，拓展學生的視野；本科生能從中了解更多的學科前沿知識，學會如何開展科學研究并得到較好的科研訓練及創新能力培養。以科研促進教學質量提高，推動學生創新能力形成，教師能有效地促進教學內容的不斷更新，保障教學質量的穩步提升。

3.強調實驗報告格式，以提高學生綜合能力。要求學生在整個實驗過程中做好詳細的實驗記錄。學生大多都比較懶，并且喜歡心記，時間長了難免會忘記。并且一旦實驗中出了問題，幫助學生分析原因時，往往發現他們對做過的實驗沒有記錄，無法查找出現問題的原因。鼓勵學生對實驗設計、實驗步驟和實驗結果進行分組討論，在培養學生團結協作的集體主義觀念的同時鼓勵學生形成獨立思考問題的能力和解決問題的能力。對實驗過程中出現的問題要進行分析，并提出解決方案，這些都需要在實驗報告中體現出來，避免實驗報告相互抄襲的現象。要求學生按照研究論文的格式書寫實驗報告，一方面，可以訓練學生的科技論文寫作能力，提前為本科畢業論文寫作打下基礎；另一方面，通過寫科研論文，促使學生認真分析實驗結果，更深刻思考整個實驗方案的設計思路，促進其自主查閱更多、更新的相關文獻，拓展學生的知識面，使學生不只是停留在完成實驗任務上。實驗報告的內容包括實驗題目、學生個人信息（姓名、學號、年級、專業、小組編號等）、目的、材料和方法、實驗結果與分析、討論。討論部分是實驗報告的核心，要求學生利用所學的基礎理論知識，對實驗結果可能存在的原因進行討論，同時，鼓勵學生提出創造性的見解和認識，為今后書寫科研論文奠定基礎。

三、實驗過程中強調創新

1.啟發式授課方式的應用。在生命科學綜合性實驗教學中，老師的授課方式至關重要。綜合性實驗教學要改變傳統的實驗教學模式，從老師教學生被動學的模式中走出來，把它變成師生間的互動性教學，變成啟發引導式教學?！疤釂柺健薄ⅰ坝懻撌健笔谡n方式是實驗教學中比較常用的方法，“研究式”和“啟發式”是目前提倡的方法，但“啟發式”在實驗教學中對學生創新能力的培養尤為重要。在大學四年級的綜合性實驗教學時，許多基礎理論、與之相對應的基礎實驗已經完成，需要啟發、引導學生把他們潛意識中的能力調動起來，把以前學過的知識應用到綜合性實驗中來。“啟發式”比“命令式”、“灌輸式”更能提高學生的主觀能動性，更能提高學生對科學探索的興趣，更有利于培養學生的創新能力。運用“啟發式”教學方法，能激發學生的求知欲，使學生對實驗原理和方法有更深刻的理解，在實驗過程中更認真地進行實驗操作，學生也有機會去積極思考實驗中的問題，學生的收獲更大。此外，在進行實驗之前，結合實驗內容，設計一些問題，讓學生有目的地進行預習，在實驗過程中，結合實驗內容的講解，再次提出問題，讓學生注意問題所涉及的實驗環節，實驗結束時，問題也得到解決。對于解決不了的問題，讓學生去分析可能的原因。使他們通過綜合性實驗課的實驗操作掌握更多的東西，學生的創新能力在實驗過程中也得到了培養。此外，實驗教學教師本身必須是具有創新精神和創新能力的高素質人才，只有富有創新精神的教師才能培養出創新型的學生，才能談得上培養具有創新能力和綜合素質高的學生。

2.強化學生的動手能力與創新能力培養。在綜合性實驗教學中，提倡在教師的指導下由學生自己查閱文獻并進行實驗方案設計，然后經過討論篩選出最優方案，根據確定的方案實施實驗，并讓學生獨立完成實驗數據分析處理，使學生的創新能力從中得到培養。實踐能力是理論聯系實際，將理論應用于實踐，并指導實踐的能力。學生的實踐能力是指學生利用已經掌握的基礎理論知識去發現實踐過程中出現的問題以及分析和解決問題的綜合能力，是學生創新意識、創新能力在實踐過程中的最終表現。實驗教學作為學生實踐訓練的重要形式之一，學生的實踐能力強弱，主要體現在學生在進行實驗時的動手能力上，許多學生，面對實驗內容不知如何下手，動手之后，不是把什么東西碰壞了，就是操作時漏掉操作步驟或者操作錯誤?；谀壳按髮W生實驗動手能力仍然較差的情況，以及部分學生缺乏自信心的狀況，在綜合性實驗教學中，應注重強化學生動手能力培養，讓每個小組的每個成員都有機會親自動手實驗。因為，有些學生在之前的單個學科的實驗教學中，較少自己動手操作，每一個小組中往往是一人操作其余人看，有的學生連看都不看。如果在綜合性實驗中，學生的動手能力再得不到培養，對學生將來的實踐能力勢必有影響，創新能力也就可想而知了。實驗教學的特點是既可以向學生傳授知識，又能訓練學生實驗技能，培養學生創新能力，是一種理論聯系實際的實踐活動。在綜合性實驗教學中，為了強化學生的動手能力，讓學生成為實驗教學的主體，由教師準備實驗材料、配制各種試劑變為由學生參加準備。生命科學實驗有大量的準備工作，尤其是綜合性實驗所涉及的準備工作更多，課堂上的實驗操作只是整個實驗過程的一部分。教師可讓學生參加實驗的準備工作，熟悉整個實驗過程。學生從中得到了動手能力的強化和創新能力的培養。在實驗過程中，允許學生提出不同意見，對有創新意識、創新能力的學生應及時給予肯定，鼓勵學生大膽創新。

四、開放式教學與開放實驗室的必要性

1.開放式實驗教學有利于培養學生的創新能力。在傳統的實驗教學中，實驗材料的準備、所用試劑的配制以及實驗原理與操作步驟的講解等都由老師完成，而學生則“照方抓藥”式地進行實驗操作。為了改變這種填鴨式教學方式，改變學生課后自學的效率低和盲目性，采取課堂授課分教師授課和學生授課討論兩部分，平時學生授課討論和實驗成績占據考核成績的主要部分。在綜合性實驗教學中，采用開放式教學方法，放手讓學生親自參加采集生物樣品、準備實驗材料和配制實驗試劑等實驗的各種準備工作，并獨立完成整個實驗操作，學習和體會生命科學實驗的每一個環節。在進行每一次實驗之前讓學生簡述實驗目的、原理、操作要點、實驗過程中的注意事項、實驗成敗的關鍵和預期結果，然后教師對學生講解進行相應的指導和啟發。這種教學方法能有效提高學生的學習興趣，學生能夠通過查閱文獻、設計實驗、實施實驗等過程對實驗原理、方法等有更深入的理解和掌握。在發揮學生主觀能動性的同時，創新能力得到了挖掘和體現。當然，綜合性實驗教學采用開放式教學手段時，需要有相應的課時保障。在開放式教學中，最大的受益者是學生，通過讓學生參與實驗準備，不僅培養了學生的團結協作品質，增強了學生的責任感，而且有利于提高學生的綜合能力和素質。實踐已經證明，采取開放式教學，有利于激發學生的學習興趣，培養創新意識，磨煉意志，培養綜合素質。在開放式教學中，教師的觀念需要轉變，讓學生變成綜合性實驗教學的主體，而教師則在關鍵時刻起到把關、定向的作用，讓老師和學生共同討論、完成綜合性實驗教學任務。

2.開放實驗室的必要性。采用開放式實驗教學方法，需要有開放的實驗室，實行實驗室開放制度，對學生充分開放。只有讓學生充分利用綜合性實驗教學提供的實踐機會，多動手操作，在體驗成功與失敗的過程中，鍛煉學生的綜合能力；讓學生認識到一個綜合性實驗涉及到許多方面，任何一個環節出現問題就會影響到整個實驗，關系到實驗結果的正確性。對于生命科學實驗而言，每一個細節都很重要，細節決定成敗。實踐證明，常規的實驗教學方法不能充分提高學生的創新能力，采用開放式實驗教學方法和開放實驗室制度是培養學生創新能力的有效途徑。開放實驗室可以為學生提供一個發揮個人潛能的廣闊空間，在實驗過程中他們的創造性思維得到實踐。尤其是綜合性實驗，更需要有開放的實驗室。生命科學實驗本身需要有開放的實驗室，此外，綜合性實驗教學內容決定了開放實驗室的必要性。高校的實驗室是進行實驗教學、開展科學研究的重要場所，是培養學生實踐能力的重要平臺。學生通過實驗收集和處理信息，學習新知識，培養動手能力、分析和解決問題能力及創新能力。對于生命科學而言，開放的實驗室對學生各方面能力的培養更為重要。多數高校的實驗室平時常常關閉，這在某種程度上抑制了學生的求知欲，不利于創新能力的形成。生命科學不同于其他學科，有許多生命現象需要通過實驗來解決，從而加深對理論的理解和探討新理論。開放實驗室使學生不僅在實驗教學過程中可以到實驗室來，而且在學習生命科學知識的過程中，也可以到實驗室來。利用開放實驗室的條件，在相應教師的指導下，讓學生進行相關實驗，學生通過實際操作鍛煉，不僅可以學到更多的知識，學生的創新能力也能從中得到培養。同時，開放實驗室還可以提高現有儀器設備、實驗室的利用率，發掘實驗室的潛力，可以解決一些高校實驗教學經費投入不足所帶來的資源緊張問題，并且有利于加速實驗室建設。

五、及時和學生溝通，聽取反饋意見

實驗課是理論聯系實際，培養學生分析問題、解決問題能力和強化理論知識，增強動手能力和創新能力的重要手段。有一些學生不善于交流，在實驗過程有問題也不敢提出來，害怕同學或老師取笑。所以，在鼓勵學生大膽提問的同時，讓學生采用多渠道和老師交流，有什么意見和建議或問題都可以和老師溝通，采用的交流方式有：（1）在實驗進行期間隨時找老師面談；（2）和老師預約時間單獨交流；（3）給老師發郵件或打電話交流；（4）無記名寫紙條提出問題和建議。前三種形式的交流是本人在實驗教學過程中保持開展的，但在每一次綜合性實驗之中和之后，本人都會要求學生以第四種形式交流，主要是聽取學生對綜合性實驗教學的效果反饋，以便改進教學方法，提高教學質量與教學效果，這種信息反饋的方式能收到較好的效果。因為是不記名，學生可以大膽地提出自己的看法，一方面了解了學生的愿望，另一方面可以根據學生的需求，適當調整實驗教學方法，為了滿足個別學生對實驗的個別需求，可以安排他們參與到教師的研究課題中來，或介紹他們到相應老師的研究課題中去。所以，及時和學生溝通、聽取學生的意見和建議是提高實驗教學質量，鼓勵學生大膽創新和個性化創新能力培養的有效方法之一。

要培養出具有創新能力的大學生，為社會輸送有用人才，高校需要有先進的教育理念和實驗教學觀念。在綜合性實驗教學中，在傳授知識和實驗技能的同時，注重對學生探索精神、科研能力、思維能力的培養以及提高學生綜合素質、實踐能力和創新能力。所以，實驗室硬件與環境建設的改進、實驗空間的開放需要考慮，而且還需要開拓教育，實現新的教學理念與傳統理論、實驗教學在人才培養上相互促進、相互補充，以達到培養學生創新能力的目的。在綜合性實驗教學過程中，真正把實驗室建成啟發學生創新思維的搖籃，提高學生綜合素質的基地，學生獲得創新能力的平臺，要實現這些目標需要高等院校的領導、教師和學生共同努力。

參考文獻：

[1]朱立成，鄒小明，曾建忠，段世華.綜合性生物化學實驗教學改革初探[J].基礎醫學教，2011，（3）：263-265.

[2]胡尚連，孫霞，曹穎.植物細胞工程理論與實踐教學體系探索與實踐[J].中國校外教育，2008，（下旬刊）：136-137.