談高校實驗教學的綜合創新性實驗設計

高校實驗教學的主要目標是培養學生的應用能力和創新能力，因而以培養學生綜合性創新能力為主的實驗教學，理應發揮重要作用[1]。植物組織培養是現代生物技術的重要組成部分，是當代生物科學中有較強生命力的一門科學[2]，實驗教學是該課程教學的中心和關鍵環節。本文以培養創新人才為目標，以植物組織培養課程實驗教學為例，對高校實驗教學中開設綜合創新性實驗的必要性、綜合創新性實驗建設的平臺以及教學實踐效果進行了探討和分析。

一、開設綜合創新性實驗的必要性

創新性實驗教學是現階段高等院校實驗教學改革的趨勢，它主要是將教學大綱要求的某些基本的實驗方法和實驗手段有機地綜合在某一個實驗當中，以達到完整、綜合創新的實驗目的。通過綜合創新性實驗的學習，可以使學生在有限的實驗課時內對課程有一個全面、深入的了解，既熟練掌握了基本的實驗技能，又培養了學生的創新意識和綜合運用理論知識分析問題、解決問題的能力，從而達到提高學生的綜合素質、增強學生升學和就業競爭力的目的。

此外，由于教學實踐中存在著專業基礎課和專業課的課時越來越少(相應實驗課課時也越來越少)、學生人均實驗經費數量與以前相比有所減少、實驗經費消耗較大等問題，再加上新技術、新方法不斷涌現，學生不可能在有限的幾十個甚至只是十幾個學時內把所有的、以后可能用到的實驗技能和項目都學完和學會，這必然要求我們根據現有的實驗教學條件對教學內容進行優化和調整，而開設綜合創新性實驗項目已成為創新性實驗改革和創新人才培養必然的趨勢。

植物組織培養實驗教學的特點是既要注重學生基本實驗技能的訓練，又要在充分發揮學生自主性的基礎上結合科學研究和生產實踐進行教學。在植物組織培養課程中開設綜合創新性實驗項目既是國家創新人才培養的要求，也是農業企業、生物工程公司和教學科研單位對熟悉植物組織培養技術人才的需求，可以為滿足社會需求、提高升學和就業競爭力打下堅實基礎。

二、綜合創新性實驗建設的平臺

(一)實驗平臺的建設

實踐性環節在培養人的科學思維、創新意識，掌握科學方法，提高綜合實踐能力方面是課堂理論教學所無法替代的[3]。綜合創新性實驗平臺的建立是開設綜合創新性實驗、保證教學過程順利進行并獲得顯著教學效果的有力支持。

1.基本實驗技能的平臺

在基礎驗證性實驗教學階段，結合綜合創新性實驗對理論知識和基本實驗技能的要求調整教學內容。改革原有的理論課教學內容和實驗教學方案，使理論教學內容更傾向于實際應用，并形成一個與理論教學課程相對獨立的、內容豐富的實驗教學體系。刪除一些代表性不強、內容有重復的實驗項目，將實驗項目進行分層次設立，如在植物組織培養實驗教學中將實驗室構成及常用設備使用和器皿洗滌的注意事項(2學時)設立為基本的操作訓練;將培養基母液、激素母液、試劑制備(2學時)和培養基制備與保存(2學時)這兩個項目設立為基礎項目，對學生進行重點培養和訓練;而對植物材料的準備和接種(2學時)，則用清水代替真正的消毒液，讓學生反復進行練習和模擬，即節省了實驗經費又達到了實驗技能的訓練。在經過以上幾個基礎實驗項目后，才安排8-10學時的綜合創新性實驗項目[4]。在教學計劃中單獨設置“綜合創新性實驗教學時間”，在實際教學中預留出給學生設計綜合創新性實驗方案和修改的時間，為實現多層次實驗教學提供了必要的時間。學生在掌握了基本的實驗技能并具有一定的知識積累后，才有能力集中時間和精力主動地去綜合、分析所學的理論和實驗知識，把所學知識付諸于應用，并開始學習自主設計實驗方案和完成實驗。

2.實驗室和設備條件的平臺

建設綜合創新實驗室和實驗設備共享是開設綜合創新性實驗必備的基礎。植物組織培養實驗室根據功能分為實驗教學實驗室、組織培養實驗準備室、滅菌室、接種室和培養室。此外，組織培養實驗室與其他教學實驗室和教學設備可以無障礙的共享可為綜合創新性實驗項目的開設提供可靠的保證。綜合創新性實驗是與傳統的實驗不同的實驗模式，其教學組織具有自己的特點，其一是實驗室應該是全方位開放的。包括實驗室工作時間的開放(除了安排專業教學實驗外，實驗室可以有計劃地接受實驗者的申請);實驗內容的開放(學生自己提出的實驗課題，經評審可以進入實驗室進行研究);實驗室服務對象的開放，全院學生(包括研究生)及教師均可利用實驗室的資源。參加綜合創新性實驗的學生在進入實驗室之前必須經過充分準備，提出實驗方案報告，經指導教師審閱通過后方可進行實驗。

3.學生創新思維和創新意識的激發

綜合創新性實驗教學的關鍵是以學生為主體，通過教學激發學生的主觀能動性、激發學生的主動創造思維，從而達到培養學生的創新能力的目的。開設綜合創新性實驗項目，要以學生為主體，教師只起有益的引導作用。要重視激發學生的創新思維，引導學生對實驗內容、實驗方法、實驗手段和實驗教學模式等進行創新性思考[5]。首先，有目的地讓學生參與到教師的科研項目中去，讓他們初步了解和掌握學科的一些前沿知識。學生通過親自參加科研活動，可以掌握科學研究的基本方法、開拓科研思路、樹立起正確的科研觀點。其次，組織學生成立興趣小組，利用課內所學知識和資料內容，在課外時間進行組織培養實驗，自主設計實驗方案、自我檢驗、自我調整，直至實驗成功，將關鍵環節和技能重復訓練，從而盡快達到技能熟練的目的和效果;再次，為使學生對技術的廣泛應用有切身的體會，組織學生到相關生產實踐部門進行實地考察和學習，具體了解從理論、實驗到實踐生產中的差距和存在的問題。這些措施可以極大提高學生學習興趣，強化學生的創新思維和創新意識，增強學生的學習積極性和主動性。

(二)教學內容和教學模式的設計

在綜合創新性實驗項目教學中教師只提供參考范圍和題目，如細胞分裂素和生長素效應實驗，以植物葉片、腋芽和幼嫩莖段為材料進行離體快繁實驗等。有時是指導教師的研究課題，如讓學生參與“水曲柳離體擴繁”和“花楸體細胞胚胎發生”等項目的材料選擇和培養基設計，此類實驗不是單一的、只運用某門課的知識就能解決問題和完成任務的。

在實驗過程中，要求學生先提出課題和基本思路，教師則與其共同討論完善方案。學生從最初的無從著手，到查閱參考書、上網查資料，跨出了培養創新意識的重要一步。在實驗中遇到問題時，要求學生自行提出解決方法，教師則幫助分析這些方法的合理性，通過學生為主，教師為輔的實驗教學方法，逐步培養學生的獨立工作能力。例如，要求讓學生自己提出需要培養的植物種類和培養目的，查找相關文獻，在所學的理論知識和資料分析的基礎上提出外植體的類型、外植體表面滅菌和培養基配方等實驗方案，獨立寫出包括實驗目的、實驗內容、實驗步驟、實驗進度和預期結果等內容的報告，經過教師的審閱合格后，學生獨立安排、準備、完成實驗。在學生獨立開展實驗期間，實驗室實行開放式管理機制，教師起指導、檢查、協調的作用，預先安排好各小組的無菌操作時間，使無菌操作室、準備室得到合理高效運轉。實驗小組也由學生自愿組合，以4~5人為一個實驗小組;實驗時間由學生自行確定。

(三)成績的考核方法

在實驗全部完成后，要求學生對實驗結果進行整理、計算，并完成實驗報告。指導教師對實驗報告進行分析和評價，分析評價的原則側重于觀察學生是否通過這一教學過程得到智力的開拓、研究能力是否有所提高以及綜合運用理論知識解釋實驗結果的能力，記錄的實驗結果是否客觀、是否準確可靠，分析討論是否科學、邏輯推理是否準確，結論是否恰當、合理等方面。成績考核設置基本實驗技能綜合考核和創新性實驗考核兩個階段。驗證性實驗可根據學生平時的實驗態度、實驗操作熟練程度和實驗結果進行綜合評價。綜合創新性實驗根據學生選題的創新性、知識運用的綜合性、實驗設計的合理性、實驗結果的準確性和可靠性、團隊協作精神、實事求是的科學態度和實驗的努力程度等進行考核?？己藭r，綜合創新性實驗按照實驗質量給出成績(分為不合格、合格和優秀)，成績不記入總成績中。但只有綜合創新性實驗的成績為合格及以上的學生才可以獲得實驗考核的總成績，否則實驗課成績為零分。

三、教學實踐效果

經過幾年的教學實踐，本課程取得了良好的教學效果。綜合創新性實驗的開設有效地促進了教師的知識更新，激發了學生求新、創新的欲望，促進了學生對綜合知識的運用，提高了學生進行跨學科、跨領域創新性學習的能力。實驗時間由學生自己支配，增加了學生的動手機會，鍛煉了學生的動手能力。學生是自主開展實驗研究、處于主動探索的狀態，充分發揮了學生主觀能動性，養成獨立思考和積極進取的科學精神，培養了學生的創新意識、觀察能力、動手能力、分析問題和解決問題的能力。

參考文獻:

[1]陳志慧.化學創新性實驗教學實踐[J].內江科技，2007(6):139.

[2]姚曉惠，張峰.植物組織培養課程實驗教學改革的探討[J].商丘師范學院學報，2007(6):125-127.

[3]王偉祖，鄭旭明.建立綜合設計實驗平臺培養學生創新能力[J].實驗室研究與探索，2004(8):74-75.

[4]沈海龍，等.關于植物組織培養課程特色教學的思考與實踐[J].中國科技信息，2006(2):80-81.

[5]章新友.關于高校創新性實驗教學的思考[J].實驗室研究與探索.2005(6):68-70.