開展課外科研活動培養大學生創新能力的初步探討

摘要：在生物學專業教學中，培養學生的創新能力是素質教育的重點。為進一步推動高等院校生物學專業課程教學改革，培養大學生的科研興趣和主動意識，充分調動大學生的科研積極性和主動性，提高學生的動手能力和創造思維能力，筆者根據幾年來對高校大學生課外科研活動的調查和總結，探討課外科研活動對提高學生綜合素質的重要性和實施策略。

關鍵詞：教學改革；課外科研活動；創新人才

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）46-0201-03

步入21世紀，一些科研機構及用人單位對生命科學人才的綜合素質提出了越來越高的要求，培養創新型的高素質人才已經成為現今高校本科教學的首要任務。想要培養生物專業本科生的理論聯系實際能力、自主探索能力、科研創新能力和獨立實踐能力，提高綜合實驗素質，就需要加強對在校大學生通過利用課余時間開展科技活動，進行科研訓練，探索提高本科生創新素質的有效途徑。課外科研活動中對學生各種能力的培養對大學生的綜合素質提高有很大的重要性。首先，課外科研有利于培養大學生的創新能力和科研興趣[1]。只有在不斷的實踐經驗中才能建立起學生的科研創新能力，才能創造新知識。學生參與課外科研活動的同時，可以主動或者被動地了解許多生活中的科普常識和科學知識，從而對科學研究產生濃厚興趣。課外科研還有利于學生接觸多學科領域的前沿研究動態，擴大學生的知識面和視野。課外科研過程中，訓練學生獨立查閱文獻資料和獨立思考的能力，不但有利于他們獲得感性知識，還能把學生學習的主動性和積極性充分調動起來。實踐表明，課外科研活動能激發學生對科學研究的興趣，正確地引導學生觀察問題、分析問題并進行探索，這是培養學生創新意識的重要方法。其次，學生在進行課外科研的過程中還能培養自己對科學嚴肅認真的態度和勇于獻身的科研作風，培養一絲不茍、有條不紊、實事求是的好習慣，提高對事物的理解能力和分析能力，有利于提高自身的科研素質和綜合實驗技能。另外，課外科研活動還有利于培養和加強學生的團結協作精神。團結協作精神是科研必需的基本素質，團隊合作也是科研隊伍必不可少的。[1]在課外科研活動中，可以充分培養和加強學生們互相幫助、團結友愛、商討、合作的精神。由于一項科研任務必須依靠眾人的智慧和集體的力量才能順利完成，在共同奮斗的過程中既增進了學生之間的交流，也促使其團結奮斗，共擔風險，榮辱與共，從而逐步形成學生樂于與人合作的精神和能力。現參考國內高校的課外科研的實施辦法，取得的成效，對課外科研的具體實施辦法進行說明。

一、理論課的完善

課外科研雖然是在課堂之外來完成的，但是和課堂教學還是不可分割的。理論課對學生的興趣培養是直接的，很多課程教師講授的內容索然無味，學生自然提不起興趣。理論課的內容不局限于理論知識，一些與生活或者社會熱點問題相關的內容或科普知識也可以作為講授的內容[2]，例如，三聚氰胺奶粉事件后，如何快速檢測三聚氰胺的生物學方法建立；“地溝油”等回流餐桌是一件令人傷透腦筋的事情，如何找到解決辦法，進行循環利用，變廢為寶等等。把這些熱點問題結合科學理論進行講授，學生的學習興趣也就帶動起來了。教師在授課過程中可以充分利用網絡和多媒體設施，例如，授課過程可以將“現代生物化學”和“分子生物學”相互融合，現今對生命科學的研究完全進入了分子細胞水平，相關的新理論、新技術、新工藝層出不窮，在講授“生物化學基本實驗技術與方法”的時候可以用網絡和多媒體設施，演示給學生，這樣更加直觀和容易理解。

二、實驗課程的配合

實驗課程的教學可以從讓學生先看清實驗室的規模、規則、了解儀器的擺放位置；掌握儀器的型號、用途、使用時的注意事項；認識新儀器，這些儀器的使用導師要示范操作，并詳細講解。教師可以對生物學不同專業領域的儀器可以進行分類講解，這樣有利于學生對某些專業興趣的提高。在傳統的驗證性實驗的基礎上，每門課程的實驗課中設立1～2個綜合性的大試驗，在內容上安排綜合多項實驗內容或運用多種實驗方法的實驗。要求學生從查閱文獻資料開始，應用所學的理論和實驗技術擬定方案，列出實驗需要用到的儀器和藥品，這種實驗有利于培養學生初步的科研思維、科研能力和創作精神，在學生掌握了基本的操作技能后，安排這種綜合性的大試驗，可以使學生把所學知識和技能綜合地運用。舉例說明，浙江大學生命科學院的本科教學日歷中專門設立短學期，進行發酵工程、基因工程、細胞工程等實驗課程的專門訓練，并為必修課程，每門課程為3學分，單獨設立考核制度。實驗課程也給予學生一個寬松和諧的良好實驗環境，讓學生在實驗室通過研究課題的訓練實踐，能在各方面得到鍛煉，不斷提高自己的創新研究能力，并在實踐過程中逐漸培養并形成良好的實驗素質。

三、改革管理體制，實行實驗室開放管理制度

在新課程體系的要求下，學生除了在預定的學時內完成基本的實驗課內容，往往還需要課余時間繼續進行研究性實驗。這就要求學校改革舊的管理體制，實行實驗室新的管理制度，例如部分實驗室的定時開放和實驗室部分設備的完全開放制度。具體改革方案可以參考很多學校的實驗室管理制度。例如，杭州師范大學科技園的大型儀器公共服務平臺的管理體系，儀器公共服務平臺的高精儀器放在獨立的區域，由專人管理，定時為課題需要的學生做培訓并開放；儀器公共服務平臺的部分常用設備，如超凈工作臺、高壓滅菌鍋、恒溫搖床、光照培養箱、制冰機等操作步驟簡單的設備，學生容易掌握且儀器不易損壞，可以實現完全開放管理，讓學生任何時候在自覺做好登記的情況下可以自由使用，或者讓經常使用的研究生或者在勤工助學崗位的學生負責臨時管理。

浙江大學紫金港校區生物實驗教學中心大樓設立了大學生課外科研訓練平臺——綜合創新開放實驗室[3]。綜合創新開放實驗室是為了支持學生利用課余時間積極參加科研實踐活動而設立的，全年接受具備一定基礎和專業知識的本科生提出涉及生命學科方面的各類科研訓練實踐（課題）項目申請，如：國家大學生創新訓練計劃項目，省大學生科技創新項目，大學生科研訓練計劃（SRTP）項目，本科畢業論文和自主設計研究型小課題等。而且，只要是具備一定基礎和專業知識的本科生，只要帶著自己設計的課題或已申請到的課題，便可向綜合創新開放實驗室提出申請。實驗室和設備的開放使用，方便學生完成簡單的基礎性實驗項目，又能根據自己的需要利用周末和假期等課余時間開展課題研究，切實做到按學生的個性特點進行培養。與此同時為了加強管理，需要制定和完善實驗室開放的各項規章制度和管理辦法。浙江大學生物中心實驗室全年開放（包括寒暑假和節假日），實行以同學自我管理為主，老師監管為輔的模式進行管理。因此，為了保證實驗室的安全正常運行，實驗室制定了嚴格的管理制度：“實驗室申請制度”、“實驗室安全準入制度”、“實驗室內部管理制度”以及“實驗室安全教育培訓制度”等。自2010年浙江大學生物實驗教學中心實驗室開放以來，接受同學們的科研訓練課題項目，先后為“國際基因工程機械大賽（iGEM）競賽項目”、“國家大學生創新訓練計劃項目”、“省大學生科技創新活動項目”、“大學生科研訓練計劃（SRTP）項目”、“校級科研實踐項目（NSEP）”，其中有的項目取得了校級獎和在國際大賽中獲獎：2010年“國際基因工程機械大賽（iGEM）”競賽研究項目——首次參加在美國麻省理工學院主辦的國際基因工程機械大賽獲金牌；2011年“浙江大學第六期NSEP”項目——獲校一等獎；2011年“國際基因工程機械大賽（iGEM）”競賽研究項目——參加在香港科技大學舉辦的2011國際基因工程機械大賽（iGEM）亞洲區預賽中榮獲亞洲賽區總冠軍，在美國麻省理工學院主辦的世界總決賽中榮獲第三名，同時還取得了Best New Application單項獎。實驗室開放必然給實驗教師、專業教師和儀器負責人等相關人員帶來更多的工作任務和困難，例如，相關人員要具備更多的知識儲備、高水平的實驗技能，并付出更多的時間和精力。然而，站在科學發展觀的角度來看，也使教師能夠將教學與科研緊密結合起來，在科研上和教學中不斷創新。為了使開放實驗室更好地成為大學生科研創新實踐平臺基地和樂園，讓他們在科研實踐過程中能得到更多的支持和幫助，實驗室還可以邀請一些院內外的教師擔任科研及實驗技術顧問和指導老師，與院內外有關研究所、實驗室共同建立本科生的課外科研訓練與實踐協作平臺，以便為本科生課外科研訓練與實踐提供更好的實驗條件和技術支持，讓學生充分利用綜合創新開放實驗室和有關研究所室的實驗平臺、實驗設備資源和技術力量來完成科研實踐項目。

四、課外科技知識的補充

現今，學校邀請國內外學者來校訪問的同時并進行講座，已經成為國內外學校互相交流的一個常用渠道。這種方式可以向同學們展現國內外各個專業方向的最新科研成果和技術，讓學生在學習的同時充分享受高科技帶來的思維沖擊，并保持良好的好奇心和求知欲，對專業課程的學習也將不再停留于書本上的枯燥記憶。但是這講座的形式和時間點很重要，桂林理工大學2012年的一個學術報告就舉辦得非常成功。學校緊緊抓住當時大家一直關注的諾貝爾獎這一個焦點，10月25日邀請了1996年諾貝爾化學獎獲得者，英國有機化學家、英國蘇塞克斯大學教授、美國佛羅里達州立大學弗朗西斯-埃普斯榮譽教授哈羅德.克羅托（Prof. Harold Kroto）先生進行訪問。Kroto教授為全校師生做了題為“納米尺度與外太空的碳元素（Carbon in Nano and Outer Space）”的學術報告，整個圖書館報告廳座無虛席。Kroto教授還談及他所倡導的科學教育，傳達了他的科學研究思想和對年輕人的希望，對廣大師生都有很大的啟發和良好的引導。

五、鼓勵學生參加科技活動和科學競賽

以“挑戰杯”等科學競賽和科技活動為引導，以科普類的講座和專業學術交流為基礎，有效地調動學生對科研的積極性，可以形成較為濃厚的學術氛圍。學校或者相關部門制定一些能夠促使大學生參與課外科研的激勵機制和政策。例如，學校或者相關部門可以根據大學生課外活動的科研成果給予物質獎勵[4]，或者在教學計劃中制定相應的科研學分，要求學生在校期間必須獲得一定的科研能力或者學科研分才能畢業。科研學分可以通過科研活動成果或發表論文進行評定。東北師范大學在2000年就提出，以雙向選擇形式讓學生參加教師的科研工作。2001年，已有15名學生與老師合作發表了研究論文、文獻綜述并且在科研報告會上作主題發言[5]。這些活動極大地調動了學生學習的主動性和創造性，為學生展示才華提供了舞臺。這種形式是培養學生創新能力及其他綜合能力的有效途徑，有利于樹立嚴謹學風和對學生的個性培養。

我們在教學過程中發現，經過一段時間有目的性和針對性的實踐訓練后，大部分學生的科研創新能力和創新思維都能夠得到較大的提高，學生經過學習后，能夠獨立設計實驗方案，進行實驗研究，并能對實驗結果進行有效分析，獨立撰寫科研論文，在研究中對專業方向表現出了濃厚的興趣和較強的信心。

實踐證明，學生在參加課外科研活動中，通過撰寫實驗設計、實驗答辯、制作多媒體幻燈、實驗操作等過程中，培養和提高了自身的創新能力、動手能力、語言表達能力、組織能力、協作能力，這些都為今后學生進入工作崗位打下了一定的基礎。

參考文獻：

[1]段徐，章燕棋，應美丹，等.大學生科研訓練計劃現狀調查研究[J].中國高等醫學教育，2007，（03）：58-59.

[2]劉文沖，張海鋒，蔡曉慶等.培養學習興趣，提高課外科研效果[J].山西醫科大學學報：基礎醫學教育版，2010，（04）：365-367.

[3]王國強，吳敏，陸慶等.研究型大學實驗教學創新平臺的構建[J].實驗室研究與探索，2007，（08）：65-68.

[4]夏歐東，曾志嶸，楊軍等.大學生課外科研訓練的實踐與思考[J].西北醫學教育，2006，（05）：493-494.

[5]張麗萍，梁忠巖，魏民等.生物化學實驗教學改革的探索與實踐[J].高等理科教育，2001，（06）：45-49.

基金項目：廣西高等學校特色專業及課程一體化建設項目（GXTSZY076）；2011年新世紀廣西高等教育教改工程項目（2011JGA051）；廣西教育科學“十二五”規劃課題（2011C0028）