高校生物學實驗教學模塊化體系的構建與實踐

馬正海，阿力木江·阿布都拉，逯永滿，邱彬

摘要：實踐能力的培養在高校創新創業教育中極為重要，加強專業實驗教學是高校推進創新創業教育的重要環節。新疆大學生物學國家級實驗教學示范中心在實驗教學改革實踐中逐步構建了生物學實驗教學模塊化體系，調整和完善了實驗教學體系、實驗教學方法和實驗考核方法，通過多層次的實驗培訓提高了學生創新能力，形成了圍繞“主題”設計實驗和應用“比對法”組織實驗教學等特色。

關鍵詞：高校;生物學實驗;創新教育;實驗教學體系

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2020）01-0204-02

自2010年以來，教育部和國務院先后下文推進和深化高校創新創業教育，目的在于通過創新人才的培養提高國家競爭力和緩解大學生就業壓力，并依托創新人才將專業知識轉化為推動經濟和社會發展的動力。顯然，創新創業教育對高校實踐教學提出了新的更高的要求，教育部在《關于大力推進高等學校創新創業教育和大學生自主創業工作的意見》中也明確指出高等學校開展創新創業教育是“培養學生創新精神和實踐能力的重要途徑”，可見實踐能力的培養在高校開展創新創業教育中極為重要，尤其是生物學等實驗性較強的學科，一些高校在新一輪教學培養方案修訂中增加了實驗實踐教學學分[1]。目前，很多高校從加強專業實踐教學環節入手大力推進創新創業教育，如組織和鼓勵大學生參加各類創新創業大賽和專業類競賽，引導大學生盡早接受專業實踐和科學研究等訓練，修訂完善實踐教學方案以培養學生提出問題、分析問題和解決問題的能力以及創新精神和動手能力。以上措施極大地促進了創新人才的培養，同時，這些措施運用于實踐教學的過程中也發現一些尚需不斷完善和提高的方面，如新增創新創業類實踐活動與專業課程脫節、修訂的實驗課程系統性以及與理論課融合度不強、創新性實踐教學環節與理論教學等環節在時間安排上存在沖突等現象[2]。針對以上現象，就需要結合教學實踐探討創新創業理念如何融入實踐環節、零碎化的傳統實驗教學內容如何規整以及創新創業類實踐教學系統性不強等問題和現象。正如2019年10月教育部發布的《關于深化本科教育教學改革全面提高人才培養質量的意見》中所強調，“加強課程體系整體設計，提高課程建設規劃性、系統性，避免隨意化、碎片化”。本文是基于新疆大學生物學國家級實驗教學示范中心（簡稱實驗中心）的實驗教學改革實踐，探討高校生物學實驗教學模塊化體系的構建，以期對促進創新創業類實踐教學的系統性和整合性有所裨益和借鑒。

在實驗課程和內容設計方面，實驗教學體系模塊化構建是高校提高實驗教學質量和培養創新型人才的重要措施[3]，很多高校已經開展了生物學實驗教學體系模塊化的教學改革[4]，實驗中心建設期間根據學院學科發展定位、創新型和應用型人才培養的需要以及學院實際情況，將實驗內容歸并為模塊單元，通過調整和完善實驗教學體系、實驗教學方法和實驗考核方法將創新理念融入實驗教學;學生經過基本技能、綜合性、設計創新性三個層次的實驗培訓，在夯實基本實驗技能的同時提高了創新能力;模塊化實驗體系促進了學科間綜合，形成圍繞該“主題”設計實驗和應用“比對法”組織實驗教學等特色，提高了學生的科研素質。

一、以培養學生實驗技能和科研素質為線索重組實驗體系

根據實驗教學目的的遞進構建多層次實驗教學體系是促進實驗教學效果的重要手段[5]。實驗中心在實驗課程與實驗內容的設計上，改變了傳統的實驗課依附于理論課的模式，實驗課單獨設課，以培養學生實驗技能和科研素質為線索，將實驗內容劃分為基本技能實驗、綜合性實驗和設計創新性實驗三個層次。學生通過基本技能實驗掌握基本、常規的實驗技術，以鍛煉學生的動手能力;通過綜合性實驗將各個課程中學到的知識綜合應用于實驗中，以鍛煉學生的融會貫通的能力;通過設計創新性實驗掌握核心的科學研究過程，啟發學生提出問題并尋找科學的解決途徑，以鍛煉學生思考問題、解決問題的能力和科研素質。學生通過三個層次的實驗訓練，在提高學生實驗技能訓練的同時培養了學生的綜合素質和科研素質。

二、以學生為中心改進實驗教學方法

實驗中心在實驗課實施過程中，針對上述三個層次實驗在培養學生能力等方面的區別，分別采用了不同的實驗教學方法，實驗教學由教師為主體轉變為以學生為主體。基本技能實驗要求教師采取手把手的方式，精講多練，力求使每一個學生都能熟練掌握基本技能;綜合性實驗要求建立實驗團隊，充分發揮集體優勢，做到因材施教，培養學生融會貫通，舉一反三的能力;設計創新性實驗要求教師充分了解學生狀況，從科研項目或本科生科研實訓項目的具體內容出發，啟發學生發現科學問題，激發學生的科研興趣和熱情，培養學生的自主研究能力。以上措施使生物學實驗教學的師生關系由過去的師徒式變成了合作式，實驗教學內容由過去的“灌輸式”變為探究式。

三、以實驗教學過程為核心建立多元化實驗考核方法

實驗課程獨立開設后，實驗中心對實驗課程的考核方式進行了改革，將考核貫穿于實驗教學的全過程，取消了期末試卷考試。在每次實驗中，教師根據實驗內容和要求設立問題并隨機抽查，并根據學生做實驗的規范程度等評定成績。實驗課考核方法的改革使得學生更加重視實驗過程，學生消極實驗、期末突擊的現象明顯減少。

四、以“主題”為線索設計實驗內容和實驗方案

在實驗體系改革中，根據不同學科的特點和要求設計實驗內容和實驗方案，選定相應的“主題”，圍繞該“主題”設計實驗，使實驗內容更加系統，并鍛煉了學生的統籌與系統思維能力。如在設計植物學相關實驗時以“種子”為主題，從種子的萌發、生根了解種子的生理特性，并以種子萌發的苗、根為后續實驗材料。通過圍繞“種子”這一主題開展的系列實驗，學生不僅系統而深刻地了解了種子的特性，對植物的結構形態特征也有了較為全面的了解。在微生物實驗設計時以“微生物分離、純化、應用”為主題，從水體或土壤分離微生物開始設計實驗，最終實驗結果落實到應用上，不僅掌握了微生物學的一般研究技術，還掌握了微生物研究的基本思想。分子生物學和生物化學實驗設計時以“基因工程操作”為主題，以“目的基因獲得—基因重組—基因轉移—基因表達產物的獲得—生物活性分析”為主線，不僅加深了對基因工程實施的原理、步驟的理解，對基因工程下游技術也有了較深刻的了解。通過這種圍繞“主題”的實驗訓練，學生提出問題、解決問題的能力明顯提高，學生在實驗課堂上就有了要自己設計實驗的沖動，極大地激發了學生參與實踐的積極性。

五、“比對法”教學方法在生物學實驗教學中廣泛應用

通過實驗教學改革，在實驗教學中廣泛應用“比對法”，通過對各種知識的比對，加強學生對相關知識的理解與記憶。傳統的生物學實驗教學在時間安排上相對較分散，無法實現實驗材料的現場比對。實驗中心通過改革實驗教學體系使實驗安排更加集中，并將相關聯的實驗內容整合在相對集中的時間內完成，將實驗結果進行“比對法”分析，“比對法”教學方法在植物學、動物學和細胞學等課程實驗教學中廣泛應用。例如，傳統的生物實驗課程中，微生物、動物、植物實驗都會觀察細胞結構，而對它們間的區別與聯系只能憑借理論知識強記。實驗體系改革后，我們在實驗中集中觀察各類生物細胞，學生可以直觀地比較微生物、動物、植物細胞在結構與大小等方面的異同。

參考文獻：

[1]陳凌懿，王堅，劉方，卜文俊，孔德領.南開大學生物學科拔尖人才培養課程體系的設置及分析[J].高校生物學教學研究（電子版），2018，8（6）：45-48.

[2]李秀娟，張志輝，鄒猛，韓志武，任露泉.實驗課適應教學改革的必然性分析[J].大學教育，2019，（11）：51-53.

[3]李薇，洪燕珍，陳學云，蘇玉忠，陳翠雪，王海濤.化工實驗教學體系模塊化構建探索與實踐[J].化工高等教育，2019，（5）：69-72.

[4]阮景軍，田山君，徐如宏，田恩堂，程劍平.基因工程實驗模塊化教學改革初探[J].實驗科學與技術，2019，17（1）：60-62.

[5]楊昌躍，蔡緒福，周天楠，錢祉祺，趙長生.多層次、模塊化實驗教學體系的構建與改革[J].實驗科學與技術，2015，13（2）：119-127.

The Construction and Practice of the Modular System of Biology Experiment Teaching in Universities

MA Zheng-hai，ALIMUJIANG Abutura，LU Yong-man，QIU Bin

（College of Life Science and Technology，Xinjiang University，Urumqi，Xinjiang 830000，China）

Abstract：The cultivation of practical ability is very important in innovation education，and promoting experimental teaching is a key part of innovation and entrepreneurship education in universities.In the practice of experimental teaching reform，the national demonstration center for experimental biology education of Xinjiang University have gradually constructed a modular system of biological experimental teaching，adjusted and improved the experimental teaching system，experimental teaching method as well as experiment examination methods，and the students ability to innovate have been improved through the multi-level experiment training，furthermore，the characteristics of designing experiment around a theme and applying the comparison method to organize experimental teaching have formed.

Key words：university;biological experiment;innovative education;experimental teaching system