從科研訓練和科研立項內容開發綜合性實驗教學項目

張潤鋒，李運濤，陳 亮，侯建軍，王衛東，汪勁松，潘繼承

（湖北師范學院 國家級生物學實驗教學示范中心，湖北 黃石 435002）

1 問題的緣起

綜合性實驗教學改革與創新是實驗教學研究的熱點［1－5］。一直以來，湖北師范學院生命科學學院注重將教師科研成果轉化為綜合性實驗教學項目［6］。在實驗教學中心建設過程中，這些綜合性實驗教學項目被整合建成一門綜合類實驗課程——“生物學綜合實驗”［7］。該課程于2010年成功獲批為國家級精品課程。然而，國家級精品課程的獲批不應該是課程建設的結束，更應該是一個新的起點。因此，如何在完善已有實驗教學項目基礎上，不斷開發新的綜合實驗項目，實現“生物學綜合實驗”精品課程的可持續發展，將其建設成為動態、開放的課程，這一問題是我們面臨的新挑戰。

2 利用科研訓練和科研立項探究內容開發綜合實驗教學項目

湖北師范學院國家級生物學實驗教學示范中心（下稱中心）一貫堅持“夯實基礎，注重理論知識、實踐能力、科學素質協調發展”的教育理念，加強實驗教學隊伍建設，完善實驗教學平臺，不斷優化實驗教學體系，深化實驗教學內容改革，強化實踐育人環節。中心鼓勵學生結成小組，積極參加學校和中心兩級的本科生科研立項計劃，充分利用課余時間，在教師指導下進行科學研究和探索。同時，中心也鼓勵學有余力的學生積極參與本科生科研訓練計劃，到生物學開放實驗平臺和教師科研實驗室訓練生物學實驗技能，提高科學研究素養［8］。

“生物學綜合實驗”精品課程原有的實驗教學項目是以教師為主體、由科研成果成熟轉化而來［9］。由于教師的科研項目周期長、科研成果成功轉化為實驗教學項目數量少，不能完全適應“生物學綜合實驗”精品課程可持續的良性發展和動態、開放的課程建設要求。因此，在不斷完善原有實驗教學項目和堅持教師科研成果轉化為實驗教學項目的基礎上，探索新途徑，開發新的綜合實驗教學項目顯得尤為重要。

經過3年多的摸索與實踐，我們發現，基于優秀本科生科研訓練計劃和本科生科研立項計劃內容開發新的綜合實驗教學項目不失為另一個很好的途徑（見圖1和圖2）。

圖1 開發生物學綜合實驗教學項目的兩條途徑

圖2 利用科研訓練和科研立項開發綜合實驗教學項目流程

2.1 優秀本科生與指導教師的雙向選擇

在本科生科研立項計劃和科研訓練計劃中，充分調動和發揮學生進行科學探究的主動性和積極性，是將其科學探究結果成功轉化為綜合實驗教學項目的關鍵因素。學生可以從生命科學學院的宣傳櫥窗、網站和生物學實驗教學中心網站、班主任和高年級學生及任課教師的介紹中了解教師和各科研實驗室的研究情況，然后依據自己的興趣，申報科研立項計劃或申請參加指導教師的科研訓練計劃項目。

指導教師以學生個性化培養與發展為前提，尊重學生科學研究興趣，在綜合了解學生責任心、組織策劃和溝通交流能力、知識水平和動手能力等方面情況的基礎上，完成師生間的雙向選擇。

2.2 從文獻查閱到研究方案確定

優秀本科生科研訓練計劃和科研立項計劃以項目的形式運行。結合開放實驗平臺和科研實驗室實際條件、學生科研興趣和指導教師的具體指導來確定研究方向。如動物系統發育和功能基因分析實驗室長期從事中國黃牛的遺傳多樣性分析，指導教師熟悉和擅長分子標記技術和遺傳多樣性分析，在與指導教師充分交流和探討、開展文獻調研活動后，確定了分別從Y染色體和常染色體2個方面分析中國黃牛遺傳多樣性的研究方向。

文獻獲取方面，教師指導學生充分利用學校數據庫資源，以關鍵詞查詢中國學術期刊網（CNKI）、萬方、重慶維普中文科技期刊、SpringLink、EBSCO等數據庫來獲取與研究方向相關的文獻。同時，鼓勵學生利用Internet資源，學習并使用Google（學術）搜索引擎獲取文獻，開展相關學術論壇上的交流和互助，并積極鼓勵學生與文獻作者或某方面的權威利用E－mail進行交流［10－12］。

文獻閱讀采用“中文權威期刊＋SCI權威期刊”相結合的方式進行。學生可以先閱讀中文權威期刊文獻，掌握研究方向的基本知識理論和技術方法，再閱讀SCI權威期刊文獻，擴大視野，拓展思路。這樣從中文過渡到英文，從易到難，學生易于接受，克服了學生的畏難情緒，為后續研究主題和研究方案的確定奠定堅實基礎。

在文獻閱讀的同時，鼓勵和督促學生堅持進行文獻總結和小組研究進展報告，以文字形式明確記錄下來，在組內和組間展開討論和交流。這個過程是學生對文獻知識的梳理和內化重構的過程，可以極大鍛煉和提高學生的科研思維能力和水平。對研究進展報告的討論交流更加促進了學生科研溝通交流能力，使學生明確了研究方向目前進展狀況及存在的科學問題，再結合我們自身的各方面條件，明確我們到底能夠做什么，從而確定了研究主題。

研究方案的確定采用“權威SCI期刊＋優秀碩、博士論文”相結合的方法，借鑒權威SCI期刊論文獲得技術路線，從優秀碩、博士論文中學習技術路線涉及的技術方法。這個借鑒學習的過程，極大地減小了學生實驗設計的盲目性和設計的難度，使研究方案目的性、可操作性和實現目標的可能性增加，同時也能從方法論角度教授學生如何設計研究方案，解決科學問題。

2.3 研究方案的實施和總結

學生一般3～5人結成小組，利用周末和暑假完成項目的科學探究。小組內部選舉產生組長，負責整個項目的實施工作。小組成員合理分工，各司其職。在研究方案實施過程中，始終以學生為主體，指導教師主要出主意、想辦法，監督項目進展。科學探究對學生是個新事物，難免會遇到困難，因此指導教師的另一項重要工作就是鼓勵學生，消除學生的畏難情緒，督促學生將項目堅持到底。

在項目實施過程中，研究小組要定期進行階段性小結，項目研究結束后要進行實驗總結，包括實驗數據的分析和實驗報告的撰寫。指導教師以示例形式講授相關數據的整理和軟件分析，由研究小組獨立完成實驗數據的分析工作；要求學生根據實際的實驗操作，實事求是地完成實驗報告，最后由指導教師審定。

以本領域國內某一權威期刊的稿件要求為標準，以該期刊的發表論文為模板，研究小組和指導教師分別獨立撰寫研究論文或研究報告，然后相互交換、修改、學習。指導教師以該研究論文（研究報告）寫作為例，具體講授論文寫作的相關知識，這樣就避免了生硬晦澀的理論說教，讓學生在實戰中學習科研論文寫作。

3 綜合實驗教學項目開發與實施效果

優秀本科生科研訓練計劃和科研立項計劃結束后，由指導教師提交相關申請材料，經教學委員會審核，對于能夠成熟轉化為綜合實驗教學項目的申請提出修改意見。指導教師根據修改意見和實際教學條件進行修改完善后，納入“生物學綜合實驗”課程教學計劃，并跟蹤評價教學效果。截至目前，綜合實驗教學項目的開發和實施效果較理想，先后從本科生科研立項和科研訓練計劃中成功開發出多個綜合實驗教學項目，如“黃牛 Y－STR和 Y－SNP多態性分析”、“地衣芽孢桿菌普魯藍酶基因的克隆與表達”、“植物旱生型和水生型葉形態結構差異性比較”等。這些新的實驗教學項目充實和豐富了“生物學綜合實驗”國家級精品課程內容，促進了課程的良性發展。以綜合實驗教學項目“黃牛Y－STR和Y－SNP多態性分析”為例，已有3個批次學生完成了該綜合實驗項目的訓練，基本掌握了PCR－STR和PCR－SSCP分子標記技術，掌握了以問題為導向、以項目為依托的科研思維和科學探究方法。該研究小組先后在國內科技期刊和會議論文集上發表文章2篇，參加全國性學術研討會1次。

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［1］朱莉.改革實驗教學，培養創新能力：關于開設綜合實驗的總結［J］.實驗技術與管理，2003，20（1）：70－72.

［2］苗艷麗.關于提高學生創新精神和實踐能力的對策研究［J］.實驗室研究與探索，2003，23（2）：9－11.

［3］楊建華，嚴冰，李明春，等.構建在科研平臺上的微生物綜合實驗教學體系［J］.實驗室研究與探索，2007，26（3）：86－88.

［4］高冬梅，張民生，洪波.環境微生物綜合實驗教學的改革和實踐［J］.實驗室科學，2011，14（3）：54－56.

［5］劉洪艷，徐仰倉.海洋生物綜合實驗教學模式探索［J］.實驗室科學，2012，15（4）：41－43.

［6］湖北師范學院生物學實驗教學中心.開拓 奮進 傳承 跨越［C］／／國家級實驗教學示范中心生物學科和食品學科聯合會.穩步建設，持續發展：生物學科和食品學科國家級實驗教學示范中心建設成果.北京：高等教育出版社，2010：113－120.

［7］潘繼承，王友如.生物學綜合實驗［M］.武漢：華中科技大學出版社，2011.

［8］任雪峰，林敏，吳冬青，等.在課外科研活動中培養大學生的實踐能力［J］.甘肅科技，2009，25（3）：176－177.

［9］董社英.以科研項目為依托構建多層次學生科研創新能力培養模式［J］.西安建筑科技大學學報：社會科學版，2006，25（2）：91－94.

［10］崔云，陳霞，周文雄，等.利用Google Scholar與文獻數據庫獲取學術文獻比較分析［J］.農業網絡信息，2010（2）：59－62.

［11］魏一生，李雙官，金靜君，等.免費提供論文全文的網站HighWire Press［J］.醫學信息，2002，15（3）：147－150.

［12］蔣悟生.網上文獻獲取存在的問題與對策［J］.科技情報開發與經濟，2010，20（9）：1－4.