應用型本科院校生物科學專業(yè)課程群實驗內容體系構建的探索

馬紅梅+張燕+李東哲

摘要：針對生物科學專業(yè)實驗教學內容中存在的問題，組建課程群實驗教學團隊，修編課程群實驗內容，構建“立體化”的課程群實驗內容體系，并就新的實驗教學內容體系的教學安排提出了應對之策。

關鍵詞：生物科學專業(yè)；課程群；實驗內容體系

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）15-0096-03

應用型本科教育與一般普通本科相比具有鮮明的技術應用性特征。在培養(yǎng)模式上，應用型本科以滿足社會需求為目標，重點培養(yǎng)學生的應用技術能力，構建學生的知識、能力、素質結構和培養(yǎng)方案，以實際應用為主旨設計課程和教學內容體系，提高學生的實踐應用能力。實驗課程是訓練學生對所學知識與技能的綜合運用與分析研究能力的重要平臺。與理論課程相比，實驗課程一般是以實驗項目的形式，通過學生的學習、研究與實踐，達到訓練分析與解決實際問題能力的目的[1，2]。因此更具直觀性、實踐性、綜合性與創(chuàng)新性，在加強學生素質教育與能力培養(yǎng)方面有著不可替代的重要作用。

瓊州學院屬于地方性高等院校，其生存與發(fā)展同地方政府的支持緊密相關。只有服務于地方經濟與社會發(fā)展，培養(yǎng)大批能適應于地方經濟與社會發(fā)展需要的合格人才，才能得到地方政府的大力支持，學院的生存與發(fā)展才有基礎和空間。因此，生物科學專業(yè)只有立足三亞，服務海南，面向基層，服務于基礎教育的改革和地方經濟社會建設發(fā)展，在質量、特色上下功夫，培養(yǎng)出具有創(chuàng)新精神的中等學校生物教育專業(yè)教師和為地方經濟建設服務的復合型應用型中高級專門技術人才，生物科學專業(yè)才能長足發(fā)展下去。

近年來，隨著生物學科不斷發(fā)展，學科間交叉與融合現象越來越顯著，很多高校圍繞此類相關課程的實驗作了很多探索，也取得了顯著成績。但在教學過程中仍存在實驗課程單獨列項，課程交叉重復，試驗藥品重復使用浪費，教學體系不夠完善，教學手段單一等諸多問題，課程群的建設和改革逐漸提到高校教改日程上。

一、生物科學專業(yè)實驗內容體系中存在的主要問題

課程群建設是近幾年課程建設改革的一個發(fā)展趨勢。一方面由于國家“面向21世紀教學內容和課程體系的改革，推動了學校課程的全面優(yōu)化整合，從而改變了過去課程改革中單兵作戰(zhàn)的習慣；另一方面隨著高校課程管理改革，師資隊伍管理改革以及教學資源的優(yōu)化配置等，課程建設開始注重建設的輻射作用、規(guī)模效應。然而，由于該項活動尚處在起步階段，存在各高校對課程群建設的概念、基本內容以及評估體系尚未達成共識，一定程度上影響了課程群建設的質量的問題[3]。生物科學類專業(yè)課程的設置沿襲了原蘇聯模式，學科分支眾多，自成系統(tǒng)，追求單課的完備性，還沒有形成一個以課程群為單位的實驗教學管理模式，致使實驗教學中出現諸多問題，歸納起來有如下幾點。（1）實驗課包含在理論課中，實驗課時少，學生對很多理論缺少直觀理解和操作驗證，難免對課程的理論內容一知半解。（2）專業(yè)實驗課的設置也與相應的理論課程掛鉤，相近的課程彼此獨立，內容重復，學生難以對該課程體系形成一個整體清晰的概念。（3）開設的實驗項目內容陳舊，實驗項目設置不合理，演示性、驗證性的實驗過多，不能適應學科發(fā)展對實驗教學的要求。（4）學生對實驗課缺乏應有的正確認識，大部分學生雖對實驗課持有積極的態(tài)度，但不少學生僅把完成實驗報告作為最終目的，少數學生則完全無視實驗課的重要性。（5）實驗課時雖少，但很多實驗非常耗時，但其課酬也不比理論課酬高，教師上實驗課的積極性不高，這也直接影響了實驗課的質量。

二、組建課程群實驗教學團隊，提高教師的雙師業(yè)務素質

實驗課程內容缺乏時代性與整體性，課程結構不合理等問題與教師專業(yè)素養(yǎng)有著直接的關系[2]。因此，調整、改變現有的課程群實驗教學團隊是首先要考慮的問題。因生物科學專業(yè)多門課程為實踐性很強的學科，因此實驗講義與教材的編寫，實驗課程的教學與指導都需要一支具有專業(yè)技能過硬的實驗教學團隊。對于專職實驗教師隊伍，一是改變師資錄用渠道，積極引進既有一線實踐經驗，又有較扎實理論基礎的專家配技術人員作為專業(yè)帶頭人。二是對原有教師加強實踐訓練，提高實際技能。三是將教學、科研與生物教育、生物技術應用相結合，提高教師的業(yè)務素質。四是給教師以充足的時間，鼓勵教師主動走出校園，學習掌握本專業(yè)發(fā)展的前沿知識，吸取最新科技信息。五是建立企業(yè)雙師培訓基地。選擇部分企業(yè)作為雙師培訓基地，可通過結合學生的中學生物教育實習，企業(yè)實習指導，參與學校教育改革，企業(yè)技術研發(fā)等途徑，選派教師參與學校教育科研和企業(yè)實踐。具體來說，就是以項目負責人、課程負責人為團隊核心，組建“立體化”的改革師資隊伍，強化實踐課程的團隊學習能力。新體系對參與改革的團隊提出了更高的要求，不但要求他們具備高度的責任心，擁有扎實的專業(yè)理論基礎和實驗技能，還要求他們博覽國內外同類優(yōu)秀的微生物學實驗教材，了解學科發(fā)展動態(tài)、新技術、新思想，不斷更新教育理念，調整實驗內容，經常參與課題的開發(fā)研究工作。要達到這樣的要求，不僅要有執(zhí)教多年的專職實驗教師、實驗技術人員，還要有長期活躍在教研一線的教師和從科研機構及企業(yè)借調的專業(yè)技能人才，以及熟練掌握計算機運用軟件技術和充滿激情干勁的年輕老師，鼓勵他們將生產中的新技術、新工藝、新方法、新材料引進教研，編入實驗講義中。

三、修編課程群實驗內容

如前所述，現有的生物科學專業(yè)課程群實驗內容存在諸多問題，一些高校也采取了一些措施解決[4-7]，但問題仍很多。我們根據教育部《關于加強高等學校本科教學工作提高教學質量的若干意見》的文件（即4號文件）關于高等學校本科實驗教學評估標準和面向21世紀教學內容和課程體系改革的要求，對生物科學專業(yè)實驗教學內容作了幾次較大幅度的調整：將實驗分為三大部分，植物生物學實驗、動物生物學實驗、生物技術實驗。其中植物學實驗包括植物學、植物組織培養(yǎng)、藥用植物學，內容涵蓋植物分類、生理、植物細胞與器官的分離培養(yǎng)、植物藥用成分的提取分離；動物學實驗包括動物學實驗、遺傳學、人體解剖與生理，內容涵蓋動物分類、形態(tài)、動物的飼養(yǎng)與繁殖、人體形態(tài)學實驗及機能學實驗；生物技術實驗包括生物化學實驗、微生物學實驗、分子生物學實驗、細胞工程、基因工程。

以基礎性、綜合性、研究設計性實驗內容為教學大綱修訂導向，以提高學生獨立思考問題和解決問題及創(chuàng)新能力為目的，以實驗教學為理論聯系實際的紐帶，使學生掌握整個專業(yè)課程的基本操作技術，具備解決生物科學研究和生產領域中實際問題的基本能力，并在科學研究態(tài)度、實驗技能技巧、探索與綜合實踐能力等方面得到訓練。其主要設計思路如下：a適當壓縮理論教學，增加實踐教學。b、整合基礎實驗，開設綜合性、設計性實驗、創(chuàng)新性實驗，培養(yǎng)學生的綜合能力。基礎實驗為實驗課程核心內容，它是綜合性實驗和設計性實驗的基礎，如植物的形態(tài)與分類，動物的形態(tài)與分類，微生物的形態(tài)與分離培養(yǎng)。基礎實驗中很多內容重復，如植物學實驗中其中一個項目為：顯微鏡的使用、植物細胞的結構，微生物學實驗中的一個項目為油鏡的使用與微生物個體形態(tài)的觀察，遺傳學實驗中的一個項目果蠅染色體的觀察。可將這三個實驗綜合為一個實驗：顯微鏡的使用，這里觀察的對象分為植物、動物、微生物，這樣可節(jié)省實驗的次數，器材的準備工作次數，能有效地利用實驗的資源。

綜合性實驗是指實驗內容涉及本課程的綜合知識或與本課程相關課程知識的實驗，是學生在掌握一定的基礎理論知識和基本操作技能的基礎上，運用某一門課程或多門課程的知識，對實驗技能和實驗方法進行綜合訓練的一種復合性實驗。特別是生物技術實驗的課程可將原來孤立的一個個小的基礎實驗串聯成一個綜合性系列實驗，使之遵循教學的有序性。例1：將微生物學實驗內容整合成系列實驗：玻璃器皿的洗滌與包扎→培養(yǎng)基的制作→高壓蒸汽滅菌→擺斜面、倒平板→分離培養(yǎng)→四大菌落形態(tài)的觀察→染色鏡檢→生理生化鑒定→菌體分子形態(tài)的鑒定→菌種保藏。

例2：將基因工程、生物化學和分子生物實驗實驗整合成系列性的綜合實驗：細菌基因組DNA的提取→瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA→外源基因的PCR擴增→外源基因體外克隆及轉化→陽性重組子的篩選。大型綜合性實驗涉及多門學科知識的融會貫通，多個實驗原理和實驗方法技術的應用，實驗過程本身具有一定的連續(xù)性和系統(tǒng)性，為設計性實驗的開展提供了很好的基礎。

設計性實驗是以培養(yǎng)學生的實踐能力、創(chuàng)新能力為目的。作為實驗教學內容中的一部分，學生可以投入的時間有限。因此，想要在有限的教學時間內取得預期的實驗目的，在選題上就要盡量選擇與實踐聯系密切或選擇教師成熟課題中的子課題且實驗周期較短的小課題作為實驗內容。因設計性實驗多為教師科研項目中的子課題，因此部分課題不可能在紙質教材中得到反映，但可作為實驗講義的一部分，要求學生按照設計性實驗的要求來完成。設計性實驗要求學生查閱文獻，填寫選題目的和意義、技術路線、可行性分析、實驗器材、實驗方案，并按照實驗方案實施實驗，最后撰寫實驗論文。

提示性設計性實驗給定實驗目的、實驗室可提供的器材、實驗前要求的掌握的問題、實驗要求查詢的內容以及實驗報告要求記錄的內容。非提示性設計性實驗完全由學生自主設計實驗的框架，內容多為學生感興趣的生產實踐問題，培養(yǎng)學生的獨立思考能力、創(chuàng)新能力和實踐能力，為本科學生的學年論文和畢業(yè)論文及大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目的設計打下良好的基礎。

四、建立“立體化”的課程群實驗內容體系

立體化教材內容主要指立足于現代教育理念和現代信息網絡平臺，以傳統(tǒng)紙質教材內容為基礎，以計算機、網絡、數據庫和開發(fā)工具為手段，以多媒介、多形態(tài)、多用途、多層次的教學資源和多種教學服務為內容的結構性配套的教學出版物集合[8]。立體化實驗教學內容體系主要由實驗教學用書，實驗教學參考書、實驗講義、投影、實驗報告等紙質材料，以及試題庫、光盤、電子教案及網絡課件等電子材料組成。

根據新的課程群實驗內容體系，我們學院編寫了（有的正準備編寫相關課程群實驗教材）部分本專業(yè)需要的相關課程群實驗教材和講義，并以此為參考，制作電子教案，以幻燈片的形式教學，考慮到紙質教材和電子教案及幻燈片都是單向向學生傳遞信息，其中學院的精品課程已經實現網絡掛靠，學生和老師可隨時瀏覽，部分課程也正準備將它制作成網絡課件，以此實現信息的雙向流通。

五、實施課程群實驗內容體系的對策

在“新”的課程群實驗教學體系中，因為實驗內容的整合改變了傳統(tǒng)的實驗項目編排，對學生的學習要求與培養(yǎng)的目標與傳統(tǒng)的差別，再加上學生的個體差異，如仍采用傳統(tǒng)的實驗教學方法，難以在專業(yè)或在規(guī)定課程的教學計劃應用系統(tǒng)完成所有的教學工作，因此需要對課程群實驗內容體系的實施進行必要的改變。

1.靈活安排實驗教學進度。以往實驗教學往往安排在單周或雙周，且一次實驗為2個課時，這種實驗教學的安排方式對微生物學實驗來說極為不合理，對作了如上調整后的微生物學實驗體系來說更為不合理。根據新的體系內容，傳統(tǒng)驗證內容最好能夠跟進教材理論內容，可以根據理論課的進度計劃安排實驗課；綜合實驗內容涉及幾個章節(jié)的內容，時間跨度較長，因此最好集中在一個時間段內連續(xù)完成；設計型實驗只有在學生掌握了驗證實驗的基本原理和操作以及綜合實驗的設計思路和技能之后，方可進行，建議安排在理論課結束后。

2.建立在線課程群實驗教學平臺。基于校園網絡，在原有精品課程的基礎上，逐漸建立課程群實驗在線內容，并開發(fā)相應的課程群中心平臺為單位的課程群實驗模塊，課程模塊分為三個部分：學生預習、教學互動、測試反饋，最終建立“學生、實驗教師和管理員”功能區(qū)域，及時了解學生對實驗項目的學習動態(tài)。與此同時，將信息技術和教育技術的應用配置于課程群實驗教學內容中，如視頻、動畫、顯微鏡成像技術在網絡數字程序上運行，可以實現生物科學專業(yè)課程群實驗項目在線實驗教學平臺。

3.建立多樣化的實驗室管理體制。為適應開放式教學的需要，改革實驗教學管理模式，建立開放式創(chuàng)新型實驗室是新型教學的必然要求[9]。在新的教材內容體系中，驗證性實驗安排在課堂教學時間內，實驗教師和實驗室的管理人員可按照常規(guī)方法對其進行管理；綜合實驗持續(xù)時間長，課堂內完成主要操作部分，重復性的實驗內容、實驗現象及實驗結果的記錄多半是在課余時間由學生自行完成。當課余時間實驗室工作人員下班，但實驗又不得不進行的情況下，可從做實驗的學生中挑選認真負責的同學管理所用的實驗室。設計性實驗多半是由幾個學生完成，他們自己統(tǒng)籌安排實驗時間，宜在開放實驗室進行，可由本系相關專業(yè)的勤工儉學的學生負責開放實驗室管理。

綜上所述，生物科學專業(yè)實驗內容體系的改革是一項系統(tǒng)工程，涉及人才規(guī)格及知識結構、教學內容、教師隊伍建設等方方面面。實施新的實驗內容體系須打破傳統(tǒng)生物科學實驗課程內容體系的束縛，把傳授實驗技能與培養(yǎng)創(chuàng)新能力、提高科學素養(yǎng)三者有機結合起來，并融為一體。

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