生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革

袁建琴 唐中偉 李宏 李麗 張利環(huán) 宋蕓

摘要：面向生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程開(kāi)展的“探究性實(shí)驗(yàn)”教學(xué)模式是目前教學(xué)研究型高等農(nóng)林院校生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。圍繞山西農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)以學(xué)生為本，注重學(xué)生的能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高和協(xié)調(diào)發(fā)展的教育理念為導(dǎo)向，從探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、學(xué)生評(píng)價(jià)體系和教學(xué)管理信息化等方面介紹了生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)域方面的改革和實(shí)踐。通過(guò)生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)探究性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生不僅能夠提高自身的創(chuàng)新和實(shí)踐能力，而且對(duì)生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)前沿知識(shí)有了更深層次的了解，并與其它學(xué)科交叉融合，更好地提高了學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和綜合素質(zhì)水平。

關(guān)鍵詞：生物技術(shù)專(zhuān)業(yè);探究性實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革;創(chuàng)新能力培養(yǎng);綜合素質(zhì)提高

中圖分類(lèi)號(hào)：S-0文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.19754/j.nyyjs.20190615075

我國(guó)的高等教育不斷地改革與發(fā)展，對(duì)于高校本科學(xué)生的各方面要求也有較大地提高。學(xué)生不僅要掌握扎實(shí)的理論基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)學(xué)生也要有較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手和分析解決實(shí)際問(wèn)題以及綜合設(shè)計(jì)與創(chuàng)新能力[1]。“探究性實(shí)驗(yàn)”教學(xué)作為本科實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中的一種新的教學(xué)模式，以學(xué)生的認(rèn)知理論為基礎(chǔ)[2]，充分地鼓勵(lì)并調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)參與做實(shí)驗(yàn)的積極性，使學(xué)生能夠在教師原有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，由原來(lái)的被動(dòng)引入變?yōu)楦髯苑止げⅹ?dú)立地親自動(dòng)手完成探究性實(shí)驗(yàn)所有要求的科目，從而加深對(duì)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)[2-4]。秉承“以學(xué)生為本，注重學(xué)生的能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高和協(xié)調(diào)發(fā)展”的教學(xué)理念，山西農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)教師將“啟發(fā)—參與—探究—討論”為主體的一體化新型實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)模式應(yīng)用到各自的課程實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐中，積極參與、開(kāi)展并申報(bào)本專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程教學(xué)的改革，初步形成了以培養(yǎng)應(yīng)用型人才，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力、合作與聯(lián)動(dòng)能力和綜合素質(zhì)水平，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、持續(xù)發(fā)展和個(gè)性發(fā)展為目標(biāo)的我院生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)探究性實(shí)驗(yàn)實(shí)踐特色教學(xué)體系[2]。

1合理設(shè)置生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程探究性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容本專(zhuān)業(yè)探究性實(shí)驗(yàn)各個(gè)項(xiàng)目的開(kāi)設(shè)重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的主體意識(shí)和實(shí)踐創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生綜合素養(yǎng)[2，5]，遵循以下原則：所設(shè)置的探究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目環(huán)節(jié)具有可行性與典型性，在此基礎(chǔ)上打造適合本專(zhuān)業(yè)學(xué)生需要的生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)探究性實(shí)驗(yàn)平臺(tái);所設(shè)置的探究性各個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)與生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)具有聯(lián)動(dòng)性;探究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置應(yīng)給學(xué)生留有足夠的探索空間，充分發(fā)揮并調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和創(chuàng)新性;探究性實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)所涉及的領(lǐng)域應(yīng)盡可能廣。

目前，本專(zhuān)業(yè)開(kāi)展的典型探究性實(shí)驗(yàn)主要有植物和動(dòng)物組織DNA提取、微生物顯微觀察、平菇的栽培、各種風(fēng)味酸奶的制作、不同條件下雞痘細(xì)胞苗的制備等幾項(xiàng)。此外，結(jié)合本院各個(gè)功能實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際條件，本專(zhuān)業(yè)學(xué)生可根據(jù)自身的興趣愛(ài)好，自行選題并組隊(duì)，在進(jìn)行開(kāi)題答辯論證后即可進(jìn)行相關(guān)探究性實(shí)驗(yàn)研究。

2探究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)設(shè)應(yīng)以學(xué)生為中心

山西農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)探究性實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)之一就是注重“以學(xué)生為中心”，開(kāi)展各項(xiàng)探究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目[2，6]。

2.1鼓勵(lì)學(xué)生自主選題與分組

采用教學(xué)與科研緊密地結(jié)合，科研反哺教學(xué)，不斷從實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的組織方式等各個(gè)方面全面地實(shí)行多元化的新型生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)模式。探究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選題應(yīng)結(jié)合生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程主題，密切與生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)實(shí)際應(yīng)用有關(guān)，使該專(zhuān)業(yè)學(xué)生能夠主動(dòng)參與、主動(dòng)探索和主動(dòng)實(shí)踐，以興趣學(xué)習(xí)方式作為引導(dǎo)，可超越課堂的時(shí)間和空間的限定而進(jìn)行相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)[7]。探究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目既結(jié)合本專(zhuān)業(yè)學(xué)生已學(xué)的理論課程知識(shí)，又涉及技術(shù)應(yīng)用，還與生物技術(shù)發(fā)展方向緊密關(guān)聯(lián)，涵蓋了生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)的各個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)。運(yùn)用探究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目引導(dǎo)本專(zhuān)業(yè)學(xué)生自主設(shè)計(jì)與規(guī)劃并且循序漸進(jìn)地不斷提高的實(shí)踐教學(xué)模式，從而實(shí)現(xiàn)提升本專(zhuān)業(yè)學(xué)生的實(shí)踐能力、生物產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力和學(xué)生創(chuàng)新能力的終極目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)從注重知識(shí)傳授向注重全面能力素質(zhì)培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變[7-9]。學(xué)生根據(jù)生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)幾個(gè)功能實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際條件自主選擇開(kāi)展本專(zhuān)業(yè)探究性實(shí)驗(yàn)相關(guān)項(xiàng)目，針對(duì)所選擇的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在功能實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放時(shí)間內(nèi)進(jìn)行深人討論與學(xué)習(xí)。4～5名學(xué)生自由組合成一個(gè)研究小組，在小組長(zhǎng)協(xié)調(diào)帶領(lǐng)下進(jìn)行同一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目研究，并填寫(xiě)選題審批表。

2.2指導(dǎo)學(xué)生查閱探究性實(shí)驗(yàn)相關(guān)文獻(xiàn)資料

學(xué)生在完成自主分組和探究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選題之后，可根據(jù)所選的相關(guān)項(xiàng)目，查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料（鼓勵(lì)多看外文文獻(xiàn)），了解近期（特別關(guān)注最近5a）國(guó)內(nèi)外與所選項(xiàng)目相關(guān)的研究進(jìn)展情況。通過(guò)大量文獻(xiàn)的查閱，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思維和查閱文獻(xiàn)的能力，并形成探究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的技術(shù)路線(xiàn)。同時(shí)，學(xué)生能夠獲取并掌握在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到問(wèn)題的解決途徑。

2.3組織學(xué)生進(jìn)行開(kāi)題報(bào)告

在限定的時(shí)間內(nèi)，學(xué)生在相關(guān)文獻(xiàn)資料查閱完成后，組織小組成員討論，之后以探究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目小組為單位進(jìn)行開(kāi)題報(bào)告環(huán)節(jié)。各小組的開(kāi)題報(bào)告要以PPT演示進(jìn)行，其內(nèi)容應(yīng)涉及該探究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的研究概況，選本探究性實(shí)驗(yàn)的目的和意義，該探究性實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新之處與預(yù)期目標(biāo)，實(shí)驗(yàn)中將采取的技術(shù)路線(xiàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所需的儀器、試劑及耗材等方面，并對(duì)開(kāi)題報(bào)告組教師的提問(wèn)進(jìn)行逐一回答。開(kāi)題報(bào)告匯報(bào)完后，教師根據(jù)各個(gè)小組的PPT演示及答辯情況，對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的可行性以及實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有條件進(jìn)行慎重審定，確定該探究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的最終實(shí)驗(yàn)方案。同時(shí)，每個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)小組成員應(yīng)根據(jù)小組內(nèi)的協(xié)調(diào)安排撰寫(xiě)并提交各自的開(kāi)題報(bào)告。

2.4學(xué)生進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)具體實(shí)施過(guò)程

每個(gè)小組學(xué)生應(yīng)根據(jù)指導(dǎo)教師最終確定的技術(shù)路線(xiàn)開(kāi)展各自探究性實(shí)驗(yàn)的具體實(shí)施過(guò)程。為了使學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)室使用情況及自己的課余時(shí)間做好規(guī)劃，合理安排實(shí)驗(yàn)，在保證安全的前提下本專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室向?qū)W生全天候開(kāi)放，保證學(xué)生在比較寬松的時(shí)間下能夠充分發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性以及創(chuàng)新思維能力，不怕失敗，勇于創(chuàng)新，也提高了實(shí)驗(yàn)室大型設(shè)備的利用率。而指導(dǎo)教師在整個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)了解各組學(xué)生探究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的進(jìn)度，宏觀調(diào)控確保每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目按時(shí)順利完成[2， 5， 6]。

2.5探究性實(shí)驗(yàn)中期考核檢查

在探究性實(shí)驗(yàn)的中期階段，指導(dǎo)教師應(yīng)召集所負(fù)責(zé)的探究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目小組進(jìn)行中期考核檢查，了解各組實(shí)驗(yàn)的進(jìn)度、遇到的問(wèn)題及解決的方案以及下一階段的研究計(jì)劃。同時(shí)，各小組成員填寫(xiě)中期考核檢查表。

2.6探究性實(shí)驗(yàn)結(jié)題

探究性實(shí)驗(yàn)所有項(xiàng)目完成后，指導(dǎo)教師應(yīng)組織學(xué)生撰寫(xiě)相關(guān)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，其內(nèi)天包括探究性實(shí)驗(yàn)的目的和意義（問(wèn)題的提出）、實(shí)驗(yàn)的原理、詳細(xì)的探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析以及討論。探究性實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行PPT匯報(bào)，對(duì)教師提出的問(wèn)題逐—回答—答辯，同時(shí)展示各自所獲得的成果。最后，指導(dǎo)教師根據(jù)考核指標(biāo)結(jié)合每位學(xué)生在各自探究性實(shí)驗(yàn)小組中的具體表現(xiàn)給予最終成績(jī)?cè)u(píng)定。

2.7對(duì)探究性實(shí)驗(yàn)相關(guān)成果進(jìn)行及時(shí)整理

探究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目結(jié)束后，負(fù)責(zé)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的教師及時(shí)指導(dǎo)取得滿(mǎn)意結(jié)果的小組學(xué)生申請(qǐng)與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相關(guān)的軟件著作和專(zhuān)利，同時(shí)撰寫(xiě)畢業(yè)論文并投稿發(fā)表，充分提高本專(zhuān)業(yè)學(xué)生參與探究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的積極性、自主性和創(chuàng)新性以及撰寫(xiě)和發(fā)表論文的能力和水平。

3完善探究性實(shí)驗(yàn)學(xué)生評(píng)價(jià)體系

探究性實(shí)驗(yàn)的學(xué)生評(píng)價(jià)體系采用以本專(zhuān)業(yè)學(xué)生為主、帶課教師為輔的啟發(fā)式教學(xué)的指導(dǎo)方法。該評(píng)價(jià)體系基于學(xué)生能夠自主設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)路線(xiàn)的教學(xué)方法，促使本專(zhuān)業(yè)學(xué)生能夠養(yǎng)成“跟蹤本專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)前沿”的良好習(xí)慣。對(duì)本專(zhuān)業(yè)學(xué)生的探究性實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)體系包括對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力階段評(píng)價(jià)與激勵(lì)機(jī)制，充分地體現(xiàn)實(shí)行對(duì)學(xué)生“過(guò)程化”的探究性實(shí)驗(yàn)考核方式：重點(diǎn)考察本專(zhuān)業(yè)學(xué)生具有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力;重點(diǎn)考察本專(zhuān)業(yè)學(xué)生在探究性實(shí)驗(yàn)過(guò)程中能夠具有創(chuàng)新性的思維;重點(diǎn)考察本專(zhuān)業(yè)學(xué)生具有查閱文獻(xiàn)資料的能力。

4實(shí)行探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程的管理信息化

目前，本院生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)已開(kāi)發(fā)了學(xué)生選課及探究性實(shí)驗(yàn)過(guò)程的信息化管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)提升了本專(zhuān)業(yè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化管理和服務(wù)的效率與質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)相關(guān)科目及其過(guò)程的透明化。依托該系統(tǒng)，學(xué)生可進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)感興趣科目的選題;在規(guī)定時(shí)間內(nèi)查找文獻(xiàn)、討論并分組進(jìn)行學(xué)生開(kāi)題答辯;最后限定時(shí)間研究并進(jìn)行最終答辯環(huán)節(jié)。該系統(tǒng)還可對(duì)學(xué)生進(jìn)行多元化、過(guò)程化以及動(dòng)態(tài)化的探究性實(shí)驗(yàn)客觀評(píng)價(jià)。

5定期開(kāi)展專(zhuān)業(yè)課程探究性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)交流

本專(zhuān)業(yè)將相近實(shí)驗(yàn)課程的帶課老師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員組成相關(guān)探究性實(shí)驗(yàn)課程組，定期進(jìn)行教學(xué)經(jīng)驗(yàn)交流，同時(shí)對(duì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課程與實(shí)驗(yàn)教材的建設(shè)進(jìn)行探索，堅(jiān)持不懈地進(jìn)行本專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與方法的改革與創(chuàng)新。期間，由生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)系主任統(tǒng)籌安排，各小組長(zhǎng)負(fù)責(zé)組織和協(xié)調(diào)相近課程探究性實(shí)驗(yàn)組的活動(dòng)，結(jié)合本學(xué)科的前沿研究，把學(xué)科新的研究成果與先進(jìn)技術(shù)改編成本專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，將本專(zhuān)業(yè)課程實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合，使本專(zhuān)業(yè)課程實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容能夠在綜合性實(shí)驗(yàn)和開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)中得到充分地延伸和拓展。這樣，在提高本專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)，也提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)水平。

探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是培養(yǎng)生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生在獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)過(guò)程中針對(duì)所遇到的實(shí)際問(wèn)題能夠提出自己的觀點(diǎn)和思路，并且可以找到解決問(wèn)題的行之有效的方法。探究性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式體現(xiàn)了本科教育應(yīng)以“學(xué)生為主體”的教學(xué)模式，適應(yīng)了新時(shí)代大學(xué)生應(yīng)多方面發(fā)展的需要，能夠充分地發(fā)揮在培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才方面本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重大作用。

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作者簡(jiǎn)介：袁建琴（1970-），女，副教授，碩士生導(dǎo)師，博士，研究方向：生物制藥、分子生物學(xué)及轉(zhuǎn)基因生物安全性的教學(xué)與研究。