增強綜合開放實驗課程教學效果措施探索

孔 宇，張雅利，莫曉燕

(西安交通大學，生命科學與技術學院，陜西 西安 710049)

生物類學科是實驗性很強的學科，在實施專業人才培養時，實驗環節教學效果的好與壞直接關系到人才培養的成敗。如何提高實驗環節的教學效果，保障綜合型、創新型人才的培養質量也是各校生物類專業面臨的課題之一。不少學者也對此方面進行了有益的探索[1-4]，“在實踐教學環節中增設綜合性、開放性實驗”已成共識。

西安交通大學生物工程專業旨在培養掌握生命科學基礎知識和生物工程基本理論，具備較高外語水平和較強的計算機應用能力，能夠在生物工程、生物化工、生物制藥等相關學科領域從事研究開發、工程設計、系統分析、生產技術管理等方面工作的研究型、綜合型和創新型人才。在實驗教學環節實施與學生綜合、創新能力培養效果方面提出了更高的要求，綜合開放實驗的開設勢在必行。

1 綜合開放實驗課程的開設目標

針對專業培養特點和要求，西安交通大學生物工程專業從2006年開始設置綜合開放實驗系列課程，其目的在于將過去簡單的、獨立的實驗轉變為學科內容貫通的、綜合性、自主設計性實驗，在實驗中提高學生的查閱資料能力、動手能力、數據處理能力，以及發現問題、提出問題和解決問題的能力，提升學生的實驗能力、研究創新能力和綜合素養[5]。

2 綜合開放實驗的實施的總體過程

開展4門次綜合開放實驗課程時，嚴格按照論證選題、實驗方案設計修繕、實驗內容實施、成果匯報考核4個環節來實施，以保證教學效果[6-8]。

(1) 論證選題。具體指建立課題組，由教師選定完整性、可行性、拓展性、綜合性強的實驗項目，并在學期初向學生公布，學生自由分組、選題。

(2) 實驗方案設計修繕。指學生自行設計實驗方案，提交指導教師修改，“三上三下”后確定實驗方案。

(3) 實驗內容實施。要求課題組獨立完成實驗方案實施的全過程，教師只適度點撥，把握進度。

(4) 成果匯報考核。要求學生按科研論文的形式寫出規范的研究報告，并分組答辯。

教師根據學生資料查詢、實驗方案設計、實際操作、實驗報告寫作、答辯記錄等幾個方面綜合評定學生成績。規范的實施流程，從制度上保證了教學效果，然而在具體實施過程中還會出現一些問題，如學生對已實施題目缺乏興趣，實驗積極性不高、教師指導尺度與實驗自主性的矛盾、實驗課時、經費限制等，或多或少影響到教學效果。針對這些具體問題，我們嘗試采取了一些保障措施，來保證良好的教學效果。

3 實施過程采取的措施

3.1 綜合開放實驗課程體系革新

自2006年開始，本專業針對生物工程“上、下游”兩個層面，開設了綜合性實驗課程(大腸桿菌IL-2質粒構建、鑒定和表達以及大豆中脲酶的提取、分離、鑒定、活性以及反應動力學參數的測定)，實驗內容涉及原核系統的建立、表達、分離，生物活性有效成分的提取、分離、純化、活性測定、定性定量檢驗等數10個綜合性、設計性實驗，取得了好的教學效果和高的學生認同度，但綜合開放實驗在實驗環節以及整體教學中的比例相對較低。為此，在制定2010版培養計劃時，將已有的2門綜合開放實驗課程(綜合開放實驗Ⅰ/Ⅱ，共計128學時)增加為4門次、涵蓋生物工程上、中、下游的系列實驗課程(基因工程綜合開放實驗、發酵工程綜合開放實驗、細胞工程綜合開放實驗和分離工程綜合開放實驗，共計48×4=192學時)，分別在4、5、6、7學期完成，做到大二大三每學期都有綜合開放實驗，從課程設置和實驗課時層面保證了綜合開放實驗課程的教學效果。此外配合學校小學期制，嘗試將綜合開放實驗具體實驗實施和成果匯總考核階段集中在小學期展開，充分利用和發揮小學期時間方面的優勢，保證了實驗課時的連續性，避免了普通學期課程學習對實驗的影響。

3.2 保持實驗內容不斷更新，保證學生興趣和教學效果

綜合開放實驗內容的更新十分重要，從學生課后調查問卷中獲得的課程反饋信息也表明，多數學生對于已開展過的實驗內容有抵觸情緒，也存在著不同年級學生之間實驗方案共享、傳承的問題，這些都會影響到教學效果。針對這種情況，本專業要求每門綜合開放實驗需建立課程備選“項目庫”，如分離綜合開放實驗課程經過多年積累，項目庫中可執行題目數已達10多個，每年隨機或針對性地開展一個或數個項目，并保證題目4年內無重復，杜絕了上述問題的發生，增加了學生的參與性、積極性和保證了教學效果。

3.3 堅持“雙向開放，研教結合”，保證課程內容的研究性和前沿性

“雙向開放”指：

(1) 允許一學期內由不同教師開設多個綜合開放實驗項目，即課程面向專業內所有教師開放，不歸屬于固定的指導教師，每學期初統計需要開設綜合開放實驗項目的教師以及項目內容，匯總、審核后確定可選項目清單。

(2) 所有項目向專業全體學生公布，學生以“興趣”為導引，師生之間進行自由選擇和組合。

“研教結合”具體指要求本專業教師4年內至少提供1個與自己科研密切相關的、具備可行性的小課題作為綜合開放實驗的內容[9]，這樣在教學內容保持更新的同時，可使學生更早地參與到科研當中，了解到學科領域的前沿進展，加深學生對科研和創新的認知和興趣。

3.4 堅持“學生為主、教師輔之”原則，嚴格保障學生自主性

在具體的課程實施過程中，綜合開放實驗系列課程操作有指導性流程，來保障學生的自主性[10]：如學期初將備選題目向學生公布，雙向選擇后，由指導教師要求學生自行查閱資料、自行設計實驗方案，并于2個星期后提交實驗方案第一稿；上交后的實驗方案經指導教師修改后，返還學生再次修正，最終在實驗實施前至少進行3個輪次修改。實驗階段須在2～4周內完成，并詳細記錄實驗數據，撰寫論文格式的實驗報告，并集中答辯。此外，整個過程中還要求教師必須把握指導尺度，只進行針對性的、適度的點撥，如在酶的提取、分離、純化、活性鑒定綜合開放實驗中，提取的酶活性不足時，不給出具體解決方案，只引導學生從影響酶活因素的角度去思考和解釋實驗現象，啟發學生自主解決問題[11-12]。

3.5 實施個性發展與強調團隊精神并進

實驗方案修改過程中，指導教師應充分尊重學生的興趣和意愿，允許個人獨立完成整個過程，在可行的前提下應最大限度地保證學生方案的多樣性和差異性，并對不同的小組或個人進行有針對性的建議和指導。如在黃酮類物質提取及活性鑒定綜合開放實驗過程中，對提取的物種、方法不做限制，結果10多個小組的設計方案均不相同。實驗過程中小組間不能抄襲，但可以交流借鑒。總結匯報階段相互交流后收獲更大，有事半功倍的效果。另一方面，建議學生應組成2～3人實驗小組，旨在培養學生分工合作、交流溝通、組織協調能力。

3.6 遞交“科研論文形式”的實驗報告，提高學生寫作能力

傳統的實驗報告模板往往是羅列實驗數據、對實驗過程的簡單復述。綜合開放實驗結束后，要求學生以科研論文(畢業設計論文)的形式撰寫實驗報告。強調用科學的精神、規范的專業術語描述和分析實驗過程及結果，做到實事求是、數據可靠、格式規范、分析得當、結論正確。如要寫好實驗目的，包括研究意義、國內外研究進展等，學生就需要自覺地查閱大量資料，因此查閱文獻、綜述實驗課題發展的能力得到了提高。

3.7 革新考核體系保障、增強教學效果

實驗成果匯報總結環節也是增效的途徑之一，多元化、參與性強的考核體系頗具優勢。我專業將考核內容分為4個部分：實驗設計占30%、實驗過程綜合表現占30%、實驗課程論文占30%、答辯占10%。考核標準在實驗開始前予以公布，強調考核成績不是單純以實驗結果好壞評定，而且要看學生實驗的綜合能力，包括對實驗原理的理解程度、實驗操作技術、實驗結果及分析等。打破以教師為主的單一評價主體模式，逐步形成由教師、學生、實驗技術人員，甚至包括專業研究人員共同參與的交互過程。將評價變成主動參與、自我反思、自我教育、自我發展的過程，充分調動學生的學習積極性。

3.8 其他措施

學生對課程的反饋信息、評價或建議對于課程建設來說也非常重要，本專業堅持在每門綜合開放實驗課程結束后，向全體學生發放無記名調查問卷，問卷內容涉及實驗內容、實驗設備與設施、實驗過程、教師指導情況等各個環節，通過認真分析學生的問卷，可及時了解學生對課程的看法、要求和建議，作為進一步拓展、完善后續實驗課程的依據。此外，實驗硬件設施建設和經費投入也是綜合開放實驗順利開展的必要條件。結合學校教學平臺建設，本專業加大了綜合開放實驗設施的投入比例和運行經費投入，從2006年起，持續投入累計達200余萬元，保證每組(2～3人)均有獨立的基本實驗設施和器材、耗材等，較大程度地保障了綜合開放實驗的開設效果。

4 運行效果

綜合開放實驗的開設對于學生查閱文獻能力、實驗設計、動手能力、創新能力、綜合素養的培養有重要意義。在綜合開放實驗過程中，學生與指導教師建立了良好的聯系，部分學生對實驗內容進行拓展，或選擇繼續參與指導教師的項目研究，并將拓展的內容積極申報國家、省、校級的本科生創新項目，提高了學生的科研興趣，學生收獲很大，如2006年以來，學生作為項目負責人申報與綜合實驗內容相關的創新研究項目共計30余項，其中國家級項目近10項，學生參與發表相關論文10余篇，其中SCI 4篇。

5 結束語

我校實施綜合開放實驗后雖然取得了較好的效果，得到了師生的好評，但運行過程中仍存在著亟待解決的問題，需要在今后實踐過程中不斷解決。我們體會到，提高學生和教師參與的積極性十分重要，應在課程體系建設和課時分配、管理運行體系完善、軟硬件保障、評價考核獎懲體系以及信息反饋體系建設等方面進一步優化，確保取得更良好的實驗教學效果。

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