生物技術專業多學科綜合實驗教學改革研究

徐波　戴晨霞　陳明輝　周通　鐘平安　鐘其旺

[摘 要]目前生物技術專業實踐教學面臨諸多問題。學科綜合實踐教學模式主要體現在實驗教學內容、教學方式和考核方式這幾方面。結果表明，改革大大激發了學生的學習熱情，使學生能更好地掌握實驗理論知識和實驗操作技能，提高了學生綜合分析、解決實驗問題的能力，有助于培養綜合型、創新型人才。

[關鍵詞]生物技術；綜合實驗；教學改革

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）06-0001-03

知識經濟時代下，創新能力是個人和社會發展的關鍵。隨著社會對創新型人才的需求逐步增加，培養創新型人才成為目前高等教育的重中之重。高等院校在實踐教學過程中，應當著重培養學生的創新型思維能力和探索能力，增強學生解決實際問題的能力，以培養創新型人才。現如今，各學科之間的聯系日益緊密，與生命科學相關的交叉學科、邊緣學科發展迅速。生命科學類課程具有較強的實踐性，開設實踐教學課程對培養學生的動手實操能力、創新能力和綜合能力具有極其重要的意義。

但是隨著近年來高校的不斷擴招，教育資源不足以及教育模式單一化的弊端日益突顯出來。當前高校的實踐教學模式已經無法達到培養創新型人才的要求。提高學生的實踐能力和創新思維是當前實踐教學改革的重要內容。目前開展的實驗課僅僅是作為課堂教學的輔助內容和手段，雖然這可以與課堂的理論教學相銜接，但其弊端也很明顯，其弊端主要體現在以下幾個方面。第一，課程內容單一，課程安排的驗證性實驗以教科書中的理論為主，往往忽略各學科之間的聯系，缺乏系統性、綜合性、連貫性，對學生創新思維能力的培養不利。第二，傳統的實驗教學，讓學生只會“照葫蘆畫瓢”，學生完全是被動地進行實驗，只會按部就班地依據實驗指導書上的實驗目的、實驗原理、實驗步驟等來進行實驗。這種如同按方抓藥般進行的實驗讓學生缺乏發現問題、分析問題及解決問題等技能的鍛煉，會影響到學生的學習興趣、對學生的培養效率和學生全面素質的提高，學生潛在的自主學習能力和創新能力得不到充分的發揮。第三，實驗內容重復老套，各門實驗課程在實驗課上自成體系，各課程實驗性質和內容相似。第四，學生數量多，課程安排時間緊張，實驗儀器設備、師資、實驗空間、經費等教學資源配置無法充分利用。可見，面對當前實踐教學的不足，實驗教學改革勢在必行。實踐教學課程由開始的單一封閉的驗證性實驗逐步朝著多元開放的綜合性實驗和設計性實驗方向轉變，但是如何使各學科間緊密銜接，利用與之相關的交叉學科和關聯學科，優化實踐教學體系，在原基礎上建立更具開放性的管理模式，這已經成為實踐教學改革的重要目標之一。

開放性多學科綜合實踐課程應聚焦于創新型人才的培養。針對當前實踐教學課程中綜合性實驗突顯出來的問題，應打破實踐教學原有的局限性，建立具有開放性的實驗管理模式，提高實踐教學的質量，優化教學資源配置，在專業實踐教學的過程中培養學生獨立自主的學習能力和創新能力，對開放性多學科綜合實踐教學理論進行更為深入地探討，建立新型實踐教學模式。

一、實驗教學改革措施

（一）教學基地和師資隊伍的完善

一方面，專業實驗室應當整合各項實踐教學資源，完善實驗室的實驗儀器設備，將實驗室綜合研究功能提升到一個新的層次。另一方面，教學經驗豐富的教師可以教學團隊的形式參與到實踐教學中來，以科研小組的形式開展實踐教學工作，監督指導實踐教學的設計及實踐，打造更具凝聚力的實踐教學團隊。

（二）實踐教學課程的設置

傳統的生命科學實踐教學課程內容隨著各學科理論知識的不斷發展及科研技術的不斷成熟已經逐步自成體系，但是這也使得各項實驗資源的利用及其優化配置受到一定程度的影響，這給學生實驗技術及創新能力的提高帶來了一定的負面效果。在生命科學多學科實踐教學改革中，應以分子生物學、與基因工程相關課程的實驗為主，穿插綜合運用生物信息學、微生物學、生物化學等課程的知識，將科學理論知識與科研實際操作相結合，遵循實驗內容由易到難的原則，循序漸進地設置驗證性實驗、綜合性實驗以及創新性實驗三者相結合的實驗課程體系。此外，還應將各學科的知識整合到實踐教學中，以培養全面、綜合型人才。

1.驗證性實驗課程的設置

與傳統的實踐教學不同，驗證性實驗已逐步成為學生基本技能培訓的主要形式。驗證性實驗課主要是在學生學習理論知識的同時相應地安排一些基礎性實驗，其主要開設在大二階段。其是想讓學生通過實驗達到鞏固課堂科學理論知識的目的，并使學生熟悉各類常規實驗儀器設備的科學操作，掌握科研活動的基本實驗技能。同時，也應當鼓勵學生養成課前預習、熟悉實驗流程的學習習慣，并在實驗過程中培養學生及時準確地記錄相關實驗數據、對結果進行獨立思考和分析及規范撰寫實驗報告等能力，為學生后期相關課程的學習夯實基礎。

2.綜合性實驗課程設置

綜合性實驗課程是在驗證性實驗的基礎上開展的一門對眾多科學理論知識及科研技巧進一步學習、理解、掌握的課程。綜合性實驗課程的學習涉及各科理論知識，需要綜合運用各類實驗技能。綜合性實驗課程作為一個熔爐能將科學理論知識和具體的實踐操作熔鑄在一起，使兩者之間的聯系更為緊密，使學生能夠更全面地吸收消化所學的知識。學生在連貫的實驗過程中通過自己主動查閱相關資料，并在教師的監督指導下獨立完成實驗的設計和實驗操作。在整個綜合性實驗課程中，導師只是扮演監督指導的角色，而學生才是自主獨立地通過具體實踐教學解決實際問題的主體。這能培養學生自主學習、獨立分析問題和解決問題的能力。

3.創新性實驗課程設置

創新性實驗課程是在驗證性及綜合性實驗課程的基礎上開展起來的，它具有一定的挑戰性，對于培養學生的科研能力及創新能力意義重大。在創新性實驗課程中，導師為學生規劃實驗選題范圍，由學生自主選題并組成科研小組，學生獨立自主地查閱參考文獻，設計實驗方案，以 PPT的形式交流探討并驗證方案的可行性，進而確定課題的研究方案，開展實驗。在實驗開展中，小組成員積極參與課題的選擇、設計、實操等過程，導師則從旁監督指導，為學生答疑解難，實驗結果及分析以實驗報告的形式提交。通過創新性實驗課程的學習，學生的主觀能動性和發散性思維得以發揮，獨立自主的學習能力得到培養，學生的團隊協作能力得以提高，科研小組的凝聚力得以增強，這為今后學生參與科研活動打下了堅實的基礎。

（三）打造以學生為主體的教學模式

在新的實踐教學模式中，學生是學習的主體，教師通過課題小組間的交流協作的教學模式，營造開放自主的學習氛圍。在教學模式的設置中，教師應著眼于學生的主體地位，讓學生獨立自主地完成相關文獻查閱、方案設計、實驗開展、結果分析的整個流程，這能提高學生將科學理論知識與踐操作相融合的能力，提高學生解決實際問題的能力。

在實踐教學過程中，由教師組成的教學團隊主要扮演監督指導的角色，從旁協助學生完成相關實驗內容，規范學生在實踐教學過程中對各類實驗設備儀器的使用方法，對學生在實踐教學過程中所遇到的疑難加以解答。教師通過舉一反三的方式拓展學生的發散性思維，增強學生發現問題、分析問題及解決問題的能力，不斷提高學生的創新型思維能力，打造創新型人才。

（四）完善考核方式，建立科學的成績評價體系

在實驗課程全部結束后，要全面且真實地檢查學生的實驗水平及綜合素質，就必須建立科學的成績考核體系，對學生學習理念及學習能力展開全方位考查，建立以科學理論、實驗思路、實操能力、實踐表現、分析解決問題能力、實驗報告、創新能力等諸多元素組成的參考體系，對學生進行綜合評價。其中應當重點考查學生將科學理論知識與實踐操作相結合的能力，以及發現、分析和解決問題的能力。可以將成績考核體系劃分為平時成績、期末成績和綜合創新能力成績三大部分，其中平時成績占20%，期末成績占40%，綜合創新能力占40%。平時成績的考核內容包括出勤考核、實驗預習、實操、實驗結果分析及實驗報告的撰寫。期末成績以期末實驗考核及考試的形式展開。綜合創新能力評價內容主要考查學生發現、分析和解決問題的能力。通過建立更為科學的成績考核體系，突出實踐能力、綜合能力及創新能力的考核地位，其目的是培養學生嚴謹的科研態度及創新能力，同時激發學生對實踐教學的興趣，調動學生的主觀能動性。這對培養學生的優良學風、提高學生動手實操能力及基本實驗技能都具有重大作用。

二、教學質量評價

第一，增強學生的學習興趣，拓展學生的創造性思維。實驗課堂氣氛活躍要歸功于綜合實驗課程的開設及教學方法的改革，學生不再是被動地進行實驗，而是通過主動查閱文獻資料，通過小組間的團結協作來探討實驗過程和結果。這不僅激發了學生的求知欲，更激起了他們探索問題的興趣，提高了學習的自覺性。綜合實驗課程教學使學生在實驗過程中認識到各學科理論知識的重要性，極大地提高學生對理論知識的學習興趣，使學生更易理解和掌握理論知識。學生能夠綜合、系統地把相關的專業課程的理論知識和基本技能充分融合到綜合實驗中，這有助于培養學生解決問題的能力。

第二，鍛煉學生的思維方式，培養學生科研探索能力及科研素質。綜合實踐教學能培養學生查閱文獻資料、獨立設計實驗方案及實操的能力，提高他們綜合運用知識的能力及分析問題、解決問題的能力，使他們初步掌握尋找課題、開展課題研究的基本方法；使他們由被動學習轉變為主動學習，能深化學生對理論知識的理解，讓學生對科學研究的基本方法與思路有新的認識。

第三，培養學生的優良學風，提高學生的道德素養，增強學生的道德意識，為他們今后的學習和工作夯實基礎。教學實驗室的衛生、同學之間協作等都鍛煉了學生們的個人道德素質以及處理事情的思維能力。學生的專業素質、創新能力在其積極參與的科研活動中得到相應的提高，團隊協作能力也得到顯著的提升。

第四，促進師生間的學術交流。增加教師與學生的交流，能拉近師生間的距離，繼而營造出良好的教與學氛圍，使師生關系朝著更為融洽的方向發展，為學生充分發揮創造力搭建平臺，使教師教學知識與時俱進化。

三、結語

生物技術綜合實踐教學是專注于打造教師團隊擔任監督指導，而學生作為實踐教學學習主體的平臺。在此平臺上，學生可以系統地將所學科學理論知識與科研技能融會貫通。這樣不僅可以鞏固學生的科學理論知識，同時可以讓學生充分利用所學的理論知識去解決實際問題，培養具有專業技能的人才。

隨著科學理論知識的不斷發展以及社會對創新型人才標準的不斷提高，實踐教學需要與時俱進，不斷地深入改革。在實踐改革的一路上，我們依然會遇到種種矛盾與問題，我們應當正視這些問題。只有通過不斷地發現問題、分析問題和解決問題才能不斷推進實踐教學改革的步伐。隨著科學的發展和社會的不斷進步，高校也對學生提出了新的要求。高校通過開展各類實踐教學課程，充分給予學生將理論知識與實踐相結合的機會。不僅如此，高校也對教師提出了新的要求，要求教師不僅需要具有豐富的業務知識，而且還要理論聯系實際；同時要對實驗教學模式及實驗管理模式不斷優化。因此，我們除了要整合生物綜合實驗教學的理念、 創新意識、實驗內容和實驗技能外，還需建立科學的實驗室管理模式，加強實驗教師隊伍的建設力度，改善實驗條件，這樣才能不斷推動生物綜合實驗改革發展的步伐，充分發揮生物綜合實驗在創新型人才培養中的作用。

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[責任編輯：陳 明]