“三位一體”運動人體科學實驗中心建設模式探索與實踐*

于 芳 張 銳

（中北大學 體育學院，山西 太原 030051）

高校實驗室作為實驗教學的重要環(huán)節(jié)，是銜接課堂教學與科研實踐結合的重要場所。中北大學作為一所軍工院校，歷來重視實驗室建設與發(fā)展，“創(chuàng)新引領，科技報國”是學校實驗室建設的重點。運動人體科學實驗中心所因其獨特的學科交叉特色和多元性，與學校其它實驗室明顯不同，不僅是實施運動人體科學課程實驗教學場所，也是學生進行醫(yī)務監(jiān)督和訓練監(jiān)控的實踐基地。但多年來中心分散管理模式在協(xié)調(diào)各實驗室工作方面存在局限，也制約著實驗室的發(fā)展、設備資源的利用及開放共享。因此，整合實驗室資源，建立集“教學、科研、實踐”三位一體[1]的實驗中心不但能夠確保運動人體科學相關課程基礎實驗教學任務的完成，也可以充分發(fā)揮實驗室多功能性，增強學生的科研能力以及創(chuàng)新能力。

1 運動人體科學實驗中心現(xiàn)狀分析

中北大學體育學院自2001 年運動人體科學實驗教學中心成立以來，成為社會體育指導與管理與運動訓練兩個專業(yè)實驗教學場所。近年來，隨著學校實驗室政策實施及建設經(jīng)費的增加，中心實驗室的面積、實驗設備數(shù)量及質(zhì)量有了明顯的改觀，截止2019 年5 月為止，中心建筑面積總計1000 m2，生均1.85m2，儀器設備總值突破500 萬元。目前，中心實驗室管理采用校院二級管理，由任課教師負責日常管理。這種分散管理模式雖有利于實驗課程教學和部分科研實踐，但也存在很多不足，主要表現(xiàn)在以下幾方面：

1.1 運動人體科學相關課程屬于交叉性學科，體現(xiàn)了體育、生命科學及醫(yī)學融合的學科特色[2]，相對于體育專業(yè)學生薄弱的理論功底而言，內(nèi)容抽象難懂。多年來，各課程教師基于實驗室條件，設計實驗項目。項目類型為基礎驗證型、綜合型、設計研究型及創(chuàng)新型。從各類型占比來看，前兩類占到總實驗項目的70%左右，后兩類約占30%，這對于鞏固理論教學作用顯著，但無助于學生創(chuàng)新能力的提升。這從學生課程設計、畢業(yè)論文選題等實踐方面可見一斑，近五年實驗研究類選題占比不超過20%。

1.2 在體育專業(yè)培養(yǎng)方案設置中，運動人體科學課程多為專業(yè)必修課程，課程間相關內(nèi)容銜接良好，存在先修和后續(xù)的關系。但目前運動人體科學課群實驗教學環(huán)節(jié)均依據(jù)各門課程教學目標設置，缺乏體現(xiàn)課程間綜合應用能力的實驗項目，這種綜合既包含系列課程知識點的關聯(lián)性和系統(tǒng)性，也包含融合多種實驗操作技能及研究手段。分散型管理模式在協(xié)調(diào)各實驗室工作方面存在局限，一方面，不利于綜合型、設計型實驗項目的開展；另一方面，每年更新、維修及改造各實驗室的經(jīng)費支出較大，而總經(jīng)費有限，致使一些高新實驗設備購買受限，這些均制約著實驗室進一步發(fā)展及實驗資源共享。

1.3 多年來，中心各實驗室日常管理依靠各門課程任課教師義務兼職，沒有編制，也沒有報酬，極大程度限制了實驗室開放和資源共享。在完成繁重的教學任務之余，教師僅對實驗室、實驗儀器做些初步維護與常規(guī)管理，自主開發(fā)及改造實驗設備的能力、精力顯然不具備，相關研究成果也不能及時轉換為實驗教學內(nèi)容。此外，學生在課余時間也不能有效利用實驗室條件設計與開展個人所喜歡的實驗項目及創(chuàng)新研究。這一問題應引起學校相關部門的重視，給予政策及經(jīng)費扶持。

2 “教學、科研、實踐”三位一體的運動人體科學實驗中心建設模式

2.1 整合和匯聚校內(nèi)外資源，完善實驗教學隊伍

優(yōu)質(zhì)實驗教學隊伍既是完成專業(yè)培養(yǎng)目標及教學目標的保證，也是進行實驗室管理、建設所必須，其質(zhì)量取決于學員、年齡、職稱結構合理，知識與技能互補。近幾年，伴隨實驗教學理念的改變，教學科研相融合的教學模式得到各高校認可，鼓勵學生探索和創(chuàng)新，與科研項目“零距離接觸”，成為實驗教學改革新模式。由此帶來的實驗室面積、設備等供需矛盾更為突出，“虛擬仿真實驗教學中心”“互聯(lián)網(wǎng)+”在線實驗教學平臺”等應運而生，而教學、管理和建設實驗室均離不開高水平的實驗教學隊伍。因此，中心一方面應積極引進專職實驗管理人員，規(guī)范管理機制，充分發(fā)揮實驗管理人員在實驗室管理與建設方面的作用；另一方面要充分發(fā)揮學術帶頭人的引領作用，定期對中、青年骨干教師進行實驗技術培訓，及時掌握先進的運動人體科學實驗技術。此外，要積極探索引進和臨聘校內(nèi)外相關專業(yè)實驗人員的政策和機制，建立一支校內(nèi)外相結合、專職和兼職互補，課程教學與科研實踐相長的實驗教學隊伍，以保障實驗教學、科研及實踐的有機融合。

2.2 打造多元實踐教學平臺，重構運動人體科學實驗教學體系

2001 年學院基于體育專業(yè)培養(yǎng)方案及相關課程實驗教學需要，建立了基礎實驗室。經(jīng)過多年建設與發(fā)展，基礎實驗室已成為集運動解剖、運動生理、運動生物力學等實驗室的運動人體科學實驗中心。截至目前，中心建筑面積約1000平方米，儀器設備總金額大于500 余萬元，主要承擔運動人體科學課群實驗項目。近年來，實驗教學觀念由“輔”轉變“主”堅持“以生為本”“提高學生創(chuàng)新意識和科研技能”成為達成實驗課程目標的重要一環(huán)。但目前常規(guī)的實驗教學體系顯然不足以達成這樣的教學目標。因此，打造多元化實踐教學平臺[3]和建設多層次的運動人體科學實驗教學體系勢在必行。

首先，建立“以動手能力培養(yǎng)為核心，厚基礎，重實踐，求創(chuàng)新”的人才培養(yǎng)理念，打造多元實踐教學平臺。基礎實驗教學平臺主要基于運動解剖、運動生理及體育保健學3門學科基礎教育課程，為學生提供在線實驗資源庫，內(nèi)容涉及實驗設備說明與操作步驟、實驗教學視頻等；運動訓練實驗和體質(zhì)與康復實驗平臺主要為學院本、碩學生及全校其他專業(yè)學生提供科研服務和實踐實訓平臺。運動醫(yī)學研究所、體育工程研究所及校外實習實踐基地為學生走出實驗室提供機會和銜接平臺，與省內(nèi)外醫(yī)學院校、體育局、社區(qū)及各中小學校建立聯(lián)系，做到請進來送出去，以提升學生實踐與創(chuàng)新能力，為今后就業(yè)提供前提基礎。

其次，依托運動人體科學多元實踐教學平臺，根據(jù)運動人體科學相關課程基礎知識，以動手能力、創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主線，建立集基礎類教學實驗→專業(yè)課程實驗→課程設計與運動訓練→畢業(yè)論文4個層次的實驗教學體系。第1、2層次為基礎類實驗和專業(yè)課程實驗，重在理解實驗原理、掌握儀器設備操作流程及撰寫實驗報告，屬于實驗教學的基礎訓練階段。第3、4層次設定為設計和創(chuàng)新型實驗[4]。在基礎類教學實驗基礎上，對學生進行設計型實驗訓練。要求學生在課程設計及運動訓練過程中，選擇合適的命題，制定實驗方案，完成實驗操作過程及研究報告。創(chuàng)新型實驗是實驗教學體系最高層次，也是與科研融合的關鍵所在。在前3個層次訓練基礎上，引導學生完成以“興趣驅動，自主實驗，重在過程”[5]為原則的創(chuàng)新型實驗項目。

2.3 促進教學和科研有機融合，推動學生創(chuàng)新意識與能力培養(yǎng)

科研訓練是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的前提和基礎。教學和科研互為支撐，相輔相成。一方面教師可通過課題研究，探索學科發(fā)展動態(tài)和先進實驗技術，并將最新學術成果應用于實驗教學，提升實驗教學的時效性；另一方面，學生置身于真實的科研環(huán)境中，除掌握先進的實驗技能外，還能開拓學生視野和知識應用能力，推動學生創(chuàng)新意識與能力培養(yǎng)。因此，找尋教學和科研有效融合途徑成為當務之急。

2.3.1 轉化科研成果，更新實驗項目

實驗教學與科研融合的途徑之一是轉化科研成果，提煉實驗項目。多年來，運動人體科學相關課程實驗受限于實驗設備條件，實驗項目更新率較低，具有前瞻性和先進性的實驗項目較少，學生創(chuàng)新意識不強。而科研成果中轉化可提高實驗項目的時效性。科研成果轉化為實驗項目主要通過兩種途徑：一是對現(xiàn)有實驗項目重新設計，將新技術和方法融入實驗過程中，以激發(fā)了學生興趣和創(chuàng)新能力[6]；二是建立新的實驗項目。一般而言，科研項目的完成涉及多個實驗操作技術，需要進行篩選。新的實驗項目應貼近學科前沿、可操作性強且分量適中。同時，改進與轉化后的實驗項目，也需隨四年一次的培養(yǎng)方案修訂而不斷改進，做到與時俱進。

2.3.2 自行研制實驗教學儀器，促進實驗室建設

自行研制實驗教學儀器是科研成果轉化的另一種途徑。長期以來在綜合類院校，特別是理工科類院校，由于學校管理層的理念、體育專業(yè)實驗教師科研產(chǎn)出低等因素影響，體育專業(yè)實驗室建設不受重視，每年投入的實驗教學經(jīng)費遠匹配不上學科建設的需求[7-8]。中高端實驗設備多為進口設備，各實驗室經(jīng)費有限，臺（套）數(shù)很少。實驗過程中，僅個別同學輔助教師完成，多數(shù)學生以演示為主，不能動手操作，遠不能滿足對體育專業(yè)學生實踐的需求。自制儀器可有效緩解這一問題，首先從大綱所規(guī)定的實驗項目入手，降低設備制作成本。其次，鼓勵與引導學生參與設備設計、組裝及調(diào)試等環(huán)節(jié)，在“潛移默化”中改變學生的創(chuàng)新意識以及動手能力。

2.3.3 引導學生加入科研小組，參與科研活動

學生加入科研小組，參與科研活動是教學向科研轉換的重要實踐過程。“學有所用”才是教學目的所在。相對于其他課程，運動人體科學課群知識體系涉及醫(yī)學、生物學等多學科內(nèi)容，實踐性較強，與體育教育、運動訓練實踐存在緊密聯(lián)系。因此，引導學生參與科研活動，可以激發(fā)其探索欲，提高學習的興趣，取得更好的學習效果。

其一，運動人體科學課群教師應在把握學科前沿基礎上積極申請科研課題，提高自身科研高度。在此過程中可以選擇一些學習能力強，基礎扎實的學生，定期組織一些小型學術討論，與學生共同探討運動實踐所面臨的技術問題？分享相關研究領域前沿，讓學生認識到理論與實踐應用的關系，提出好的研究思路和見解；其二，運動人體科學方向課題研究領域廣泛，且具有前沿性。課程教師可結合自身的研究領域和立項課題，選擇一些難度適宜，可操性強的內(nèi)容用于課程設計與畢業(yè)論文等教學環(huán)節(jié)。通過雙向選擇，引導部分學生加入課題組，打造集指導教師、研究生及本科生的科研團隊[9]。這一過程可有效促進學生學習積極性和探索精神。其三，專業(yè)教師可利用業(yè)余時間和專業(yè)知識指導學生申報大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目。教師以己所長，組建科研小組，引領學生探索多學科交叉的前沿課題。同時，鼓勵學生充分利用中心實驗設備，設計并完成高水平的創(chuàng)新實驗項目，提高實踐能力[4]。

2.4 依托校內(nèi)外資源，形成“教學、科研、實踐”三位一體的實驗教學模式[10]

本著“提高綜合素質(zhì)，強化實踐能力，創(chuàng)新人才培養(yǎng)”的實驗教學理念[11]，建設以運動人體科學課實驗室教學為主導，研究所創(chuàng)新引領，校外實習實踐基地相結合的“教學、科研、實踐”三位一體的實驗教學模式[10]。中心基礎實驗室定位于基礎實驗層次，使學生熟練掌握運動人體科學相關實驗課程的單項實驗技能，適度增加綜合型、設計研究型實驗，學會融會貫通，為下一步創(chuàng)新型實驗和科研活動打基礎。此外，中心在基礎實驗室基礎上，設有運動醫(yī)學研究所、體育工程研究所2 個研究基地，均由學術帶頭人引領，完成研究團隊課題申報、各專業(yè)協(xié)會會議組織等任務。依托研究所，采取“本科生成長導師制”“大學生創(chuàng)新實驗計劃”“科研沙龍”“頭腦風暴”等一系列措施，讓3、4 年級中學有余力、志向科研的學生，融入研究團隊。鼓勵學生，根據(jù)自己的興趣和視角，積極投入科研課題申報書撰寫與實驗規(guī)劃，內(nèi)容涉及立項依據(jù)、研究內(nèi)容、技術路線、預期目標、經(jīng)費預算等方面，使學生的科研能力得到進一步提升[4]。在組織省內(nèi)外運動解剖學、運動生物力學等大會過程中，讓學生參與全過程，感受與領會相關領域著名學者的風范和學識，培養(yǎng)科學、嚴謹思維能力。在完成基礎實驗技能訓練和研究所科研訓練后，學生進入實習實踐階段。這一階段是檢驗學生綜合應用相關理論知識及實踐能力解決體育運動實踐問題的最佳途徑。中心現(xiàn)設有校內(nèi)校外10 余個實習實踐基地，聯(lián)系較為密切的是山西省體育局、中體倍力俱樂部、山西省體育科學研究所、山西傳媒大學、校醫(yī)院、校附屬中小學校等實習基地，每年均安排學生前去實習，為進入社會做好準備。

3 結語

中心依托學校內(nèi)外資源，探索與實踐“教學、科研、實踐”三位一體的實驗教學模式，利用已有設備資源與山西省體育科學研究所、山西省體育局蹦床訓練中心、射擊射箭中心、舉重訓練中心、忻州師院、山西醫(yī)科大學等機關院校建立了合作關系，為山西省多支運動隊提供了科研監(jiān)控。中心運動醫(yī)學研究所所長劉鴻宇教授牽頭建立了中國解剖學學會運動解剖學分會，為運動解剖學及相關專業(yè)的教學、科研人員搭建了一個學術交流與合作平臺。運動人體科學實驗中心于芳、賈誼、崔建梅、李治、巫國貴等老師依據(jù)自己的研究專長和立項課題，對學生課程設計、畢業(yè)論文、省級與校級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目及自制儀器設備等方面進行全方位指導，使學生在科研和實踐能力方面均有顯著提升。今后，我們將依托中心優(yōu)勢，以實驗室為載體，為體育專業(yè)及相關專業(yè)學生提供更多的科研與實踐練習機會，不斷增強學生的核心競爭力，有效適應社會對人才的需要。