生物學開放式立體化實踐教學體系的研究與實踐

黃秋斌 王淼

摘 要 生物學是一門以實驗為基礎的自然學科，實踐教學環節的實施成效是生物學專業教學質量的評判依據。為提升實踐教學效果，培養學生創新意識和能力，本課題從實踐內容更新與整合、實踐平臺建設與管理、實踐環節設置與保障等方面探索了生物學人才培養中開放式、立體化實踐教學體系的建設與優化。

關鍵詞 實踐教學 教學效果 立體 創新

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2018.10.035

Research and Practice of Open and Three-dimensional

Practical Teaching System of Biology

HUANG Qiubin， WANG Miao

（School of Life Sciences， Henan University， Kaifeng， Henan 475004）

Abstract Biology is a natural subject based on experiment. The effect of practice teaching is the basis of judging the teaching quality of biology specialty. In order to improve the effect of practical teaching and cultivate students' innovative consciousness and ability， this topic explores the construction and optimization of the open and three-dimensional practical teaching system in biology personnel training from the aspects of the renewal and integration of practical content， the construction and management of practical platform， and the setting and guarantee of practical links.

Keywords practice teaching； teaching effects； three-dimensional； innovation

黨的十七大提出，提高自主創新能力，建設創新型國家，是國家發展戰略的核心。習近平同志在十九大報告中指出，創新是引領發展的第一動力。相應，如何改革培養模式、培養創新型人才成為各大高校必須要解決的問題。生命科學是一門實踐性很強的學科，實驗教學是其教學體系中的重要一環，在提高學生創新能力、實踐能力，幫助學生理解基礎理論等方面有著不可替代的作用。

目前，生物學實踐教學中生物學實驗課程都與理論課程對應，教學過程注重教師在實驗課中的主導作用，強調基本知識的傳授而忽視了學生創新能力的培養。各門實驗課程內容缺乏有機聯系，同一實驗課程，由于受實驗時間的限制，也以增強感性認識的驗證性實驗為主，缺乏系統性實驗和設計性實驗，導致盡管學生做了很多實驗，但對如何設計實驗、準備實驗、分析實驗等了解甚微，不僅脫離了生產實際，而且不利于應用技術的掌握和實驗技能的訓練，更談不上創新能力的培養。

本課題探索了創新人才培養中開放式、立體化實踐教學體系的建設與優化。從實踐平臺建設與管理、實踐內容更新與整合、實踐環節設置與保障等方面對生物實踐教學體系進行改革，探索和構建能切實提升教學效果的新教學模式，在筑牢學生的實驗技術和專業基礎的同時培養學生的創新精神和科學態度。

1 教學內容優化整合

在深入調研現有實踐教學內容的基礎上，進行系統的整理和歸類。首先，進行“合并同類項”、“查漏補缺”和“推陳出新”，即，相似的實踐內容合并，陳舊內容摒除，以往由于缺乏足夠的平臺保障和課時保障而未能開設的綜合性、設計性、課題性實踐環節進行重新規劃設計。在進行深入梳理的情況下，對實踐教學內容進行劃分。整個教學實踐體系的制定追求“扎實穩重、系統深入”的特點。

理論課程相應的教學內容以基礎實驗和課程特色實驗為主，讓學生具備扎實的實驗技能、知識結構。通過對現有實驗內容進行對比和梳理，我們發現多個基礎性實驗項目在生物學不同課程重復體現，雖然所用材料、實驗目的有所差別，但實驗技術大同小異。例如：“顯微鏡的使用”在普通生物學、動物學、微生物學課程中均有設置。我們將該實驗內容進行合并，僅在普通生物學中設置，并且將原微生物學、動物學中的內容融合其中。通過以上梳理工作，各實驗課程既獨立又統一，整個基礎實驗體系精煉有序。其次，實驗內容要科學安排，各實驗項目既相對獨立又層層遞進。實驗課程進行之初要強調實驗教學的基礎性，在此基礎上我們有意將實驗順序進行調整，突出各項目之間的系統性和連續性。例如，我們微生物基礎實驗內容的開展順序為：培養基制備、高壓滅菌、微生物分離與純化、革蘭氏染色與細菌結構觀察、顯微計數等順序，從宏觀到微觀次第展開，環環相扣，方便學生理論聯系實驗，更易于理解和掌握。

教學體系中綜合性、設計性實驗內容學院通過綜合性大實驗、系統科研訓練、專業實習、專業競賽、課題性實驗的形式體現，該部分內容重在培養學生的綜合科研素質和科研精神，并以“寓教于研”的人才培養模式為學生提供立體的創新環境。綜合性設計性實驗內容由課程綜合、專業綜合、課題設計三部分組成。課程綜合為各門課程中設置的綜合性實驗，實驗內容由課程組和系主任商定。專業綜合結合各專業特色，設置綜合性大實驗，在學期末集中進行。課題性實驗不限定實驗內容，整個實驗周期貫穿學生本科階段，低年級時學生參與各個科研平臺的輪轉，主要學習各平臺基本技術，后期根據學生興趣選擇一定的課題進行專項訓練，并擇優推薦參加各級專業競賽。

2 教學體系的創新與設計

在優化整合實踐教學內容的基礎上，認真探索各實踐教學環節之間的銜接與配置，制定科學合理的實踐教學計劃，構建和探索了系統化、循序漸進式的多層次實踐教學體系。

目前我院實踐教學體系是由“專業講壇”—“科研訓練”，“實驗課程”——“實習見習”——“畢業論文”兩條并行主線，這兩條主線由五塊實踐性教學過程組成，其內容相互補充，既相對獨立又完整統一。

“專業講壇”——“科研訓練”這條主線以尊重學生意愿為前提，是以學生為主體的自主實踐平臺，希望能夠充分調動學生的能動性和創造性。專業講壇開設“教授講壇”、“專業科學進展”兩門課，以引發學生專業興趣為目的，培養學生科研意識，引導學生未來發展方向。科研訓練為學生提供一個了解和提升專業技能的機會，學生通過在不同科研平臺輪轉并參與各科研平臺的專題講座、學術討論和科研項目，使學生在文獻查閱、實驗設計、數據處理、文獻綜述、開題報告、項目申請報告撰寫、學位論文和科技論文寫作等方面得到較為系統的學習和體驗，培養學生的科學意識和科研素養。

“實驗課程”——“實習見習”——“畢業論文”這條主線為學生的必修實踐環節。實踐內容和進度安排由學院進修規劃。實驗課程是以專業知識驗證和基礎實驗技能的鍛煉為目的，實習見習是開展專業實踐的系統體驗，而畢業論文則是學生專業綜合素質的一個“特訓營”，教學內容層層推進，夯實學生專業技術基礎，培養學生專業素養。

兩條實踐路線相互獨立又互為補充，既充分體現專業的教學內容，又尊重了學生的個人意愿，既保證了專業素質的培養，又倡導了學生自主創新。

3 構建了開放式的培養平臺

開放的實驗平臺是創新教學體系的實施的有力保障，實驗室、科研平臺、校外聯合研究所等實踐平臺的有序開放和有效管理是創新實踐教學體系高校運轉的前提。

實驗教學實驗室供實驗課程教學用，實驗室必須保證實驗教學工作的順利開展，在其它空余時間，本科實驗教學實驗室也有條件地對本科生開放，專業實驗室全天候對學生開放。學院擁有的國家重點實驗室、教育部和河南省的重點實驗室和工程中心、河南大學重點實驗室以及學院基礎實驗中心等各級各類實驗全部對本科生開放。學生可以在一二年級根據微生物課堂所學選取感興趣的訓練課堂進行更深入的拓展，或者參加不同課題組的研究工作，參與或自主開展科研訓練。另外，我們鼓勵學生將實驗課以外的拓展課題進行深入挖掘，允許學生在高年級時將課題延續為畢業論文的研究內容。科研實驗室接受大一大二的科研訓練任務，接受大三大四的畢業論文實驗任務，全天候對本科生開放。

另外，積極加強與科教協作、校企合作，利用中科院科研院所的優質的師資和科研資源，以及企業的實踐實訓基地，積極探索人才培養有效途徑。學生在此進行學習和實踐可以收獲系統的科研體驗，可以耳濡目染專業科研人員對學術問題兢兢業業、孜孜以求的探索精神。學院在加強與校外單位合作的同時將科研院所和企業中所推行的“課題式、導師制”實踐教學模式在普通本科生培養中進行復制，促進人才培養和體系創新。

4 教學方法的改進

教學方法直接影響教學效果，教學方法的創新對于提升實驗教學的效果具有重要意義。傳統的實驗教學重在灌輸一大堆“標準化的操作”、學生學完之后，只是“知道了”很多東西，但對生命科學研究邏輯并沒有領會與掌握。為了在實驗教學中加深學生對生命科學研究內在邏輯的理解，我們在教學中采取啟發式實驗教學的方法，提高開放性實驗教學的比重，擯棄按部就班的單純性步驟重復。在吃透教學內容和目的前提下，設計開放性的實驗環節和實驗結果，在實驗的每一步都設計多個選項，而不同的選項可能會出現不同的實驗結果，然后再給學生講解為什么不同的實驗操作會出現不同的實驗結果。這樣在實驗教學中強化師生互動，引導學生積極思考，啟發引導學生進行討論，從而提高學生的學習興趣。

其次則是在教學過程中提高學生的主觀能動性，在傳統的教學實驗模式中老師是主體，需要準備學生的實驗材料和板書。為了增強學生的動手能力，采取讓學生提前準備實驗材料，課堂講解部分實驗原理，一方面可以增強學生責任感，培養學生嚴肅認真的科研態度，另一方面則是可以提高學生積極性，從而加深學生對實驗內容的理解，減少做實驗時的盲目性，極大提高教學效果。

5 教學手段的改善

實驗教學效果的提升，還需要教師通過合適的媒介將知識傳輸給學生，現代信息技術的進步為實驗教學手段的更新提供了便利。充分利用新媒體，讓課堂“鮮活”起來對提升實驗教學效果大有裨益。實驗教學過程中我們注重綜合使用幻燈、電視、錄像、計算機等媒介來達到圖文并茂的效果，提升教學水平。例如，在“顯微鏡觀察細菌形態”實驗中因為微生物個體較小，肉眼不能夠看見，故其形態結構較為抽象，這樣可以利用多媒體進行教學使學生視、聽、做相結合起來，提高學生實驗的成功率。另外，在進行“簡單染色”實驗過程中利用傳統的實驗教學來講解會太抽象，影響教學效果，如果利用多媒體動畫的形式闡述簡單染色的步驟則會使學生易于理解掌握，從而能夠提高教學效果。

6 教學考核方式的改變

現行的實驗課程考核手段方式比較單一，多為平時成績和期末成績權重相加的方法進行。期末成績為理論考試占比30%，平時成績即實驗報告占比70%。這種考核手段有比較大的弊端，因為實驗報告成績所占比例較大，會造成部分學生在書寫實驗報告時為了獲得教師的高分青睞，從而胡編亂造“完美”數據，有的學生則是實驗操作技能的旁觀者，不做實驗而去抄襲實驗報告。這種情況一方面不能考察和肯定學生的能力，另一方面也不能監督、提高教師的工作及學生的學習效果，所以要對教學考核方式進行創新改革，建立對學生能力考核評價體系。教學考核方式改變后對學生成績評定分為以下幾個部分：理論考試（30%），實驗操作技能考核（50%），實驗報告及考勤（20%）。通過加大對實驗操作技能的考核不僅督促學生熟悉實驗內容和實驗儀器，從而彌補了實驗過程中的不足，同時也能反映教師教學效果，對教學效果的改進具有一定的作用。

其他實踐環節的考核則加大學生考勤和導師評價在整個評分中的比重。實習、見習、科研訓練、畢業論文（下轉第89頁）（上接第81頁）進行中，我們注重學生參與度的考核，由所在平臺負責考勤，由課題導師負責評價實踐效果，最終成績按照考勤30%，導師評價70%權重相加的辦法進行計算。

幾年來，通過實踐以上教學改革思路，不僅加強了學生的微生物學實驗技能，而且使學生在實驗中更深地理解基礎理論，提高學生的綜合能力與創新意識，極大地調動了學生的學習興趣和學習積極性，有效提升了教學效果。

*通訊作者：王淼

基金項目：河南大學校級重點教學改革項目，教學改革項目編號為HDXJJG2015-27

參考文獻

[1] 楊毅敏.高校實驗教學改革與創新人才培養[J].海南大學學報（自然科學版），2003.21.

[2] 陳彥，胡玲.基礎生物實驗教學中心建設與實驗教學改革[J].實驗室研究與探索，2004.23.

[3] 程永楊，王為，李小昱，等.構建立體化的創新性實驗教學體系與模式[J].實驗室研究與探索，2008.7：102-104.

[4] 柯樂芹.如何提高微生物學實驗教學的效果[J].現代技能開發，2003.1：58-58.

[5] 蔣息儒.培養學生實驗能力的幾點做法[J].生物學教學，2003.28（11）：43-44.