基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的宏觀生物綜合實(shí)驗(yàn)改革探討

張征田　楊建偉　杜瑞卿　王小立

摘要 ? ?本文根據(jù)生物科學(xué)專業(yè)宏觀生物綜合實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，分別從組織教師專家團(tuán)隊(duì)優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、改進(jìn)教學(xué)方式和教學(xué)過(guò)程、優(yōu)化教學(xué)效果考核方式3個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)改革嘗試，重構(gòu)宏觀生物綜合實(shí)驗(yàn)課程體系，以期為培養(yǎng)大學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)解決生產(chǎn)實(shí)踐問(wèn)題的能力尤其是創(chuàng)新能力提供參考。

關(guān)鍵詞 ? ?宏觀生物;綜合實(shí)驗(yàn);創(chuàng)新能力;改革

中圖分類號(hào) ? ?G642 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ? ?A

文章編號(hào) ? 1007-5739（2019）19-0247-02 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

素質(zhì)教育的核心是以學(xué)生為主體、以學(xué)生發(fā)展為根本，實(shí)質(zhì)是要求教育要面向所有學(xué)生，促進(jìn)學(xué)生德智體美勞全面發(fā)展，重點(diǎn)提高學(xué)生服務(wù)國(guó)家和社會(huì)、服務(wù)廣大人民群眾的社會(huì)責(zé)任感，善于運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生勇于探索和開拓創(chuàng)新精神[1]。實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和提高創(chuàng)新能力的重要手段之一[2]，是學(xué)生課堂所學(xué)基本理論知識(shí)的延伸，也是對(duì)課堂理論教學(xué)效果的重要反饋，兩者相輔相成，緊密聯(lián)系。隨著社會(huì)的快速發(fā)展，國(guó)家要搶占科技制高點(diǎn)，離不開創(chuàng)新人才的支撐。高等院校作為人才培養(yǎng)的最大基地，在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新型思維能力和探索未知知識(shí)能力、理論聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)踐的能力、解決實(shí)際問(wèn)題的能力，以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才[3-6]。

創(chuàng)新性綜合大實(shí)驗(yàn)是理工科高校培養(yǎng)創(chuàng)新人才的高效載體，在很多教學(xué)水平較高的綜合性大學(xué)都開設(shè)有生物創(chuàng)新性綜合大實(shí)驗(yàn)，地方院校由于受到師資力量和教學(xué)設(shè)備的影響起步較晚，顯得較為落后。生物創(chuàng)新性綜合大實(shí)驗(yàn)課程是指學(xué)生在經(jīng)過(guò)專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)和基本技能訓(xùn)練以后，掌握一定的生物學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)和基本操作技能的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用本專業(yè)及相關(guān)交叉學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)或?qū)嶒?yàn)技能，通過(guò)觀察、討論、探索、分析等多種方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果驗(yàn)證或者探究未知學(xué)習(xí)領(lǐng)域并應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐的一門復(fù)合性實(shí)驗(yàn)綜合課程[4-8]。生物科學(xué)是南陽(yáng)師范學(xué)院重點(diǎn)發(fā)展和建設(shè)的特色學(xué)科，是國(guó)家級(jí)特色名牌專業(yè)，擁有多個(gè)實(shí)驗(yàn)工程中心和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。根據(jù)應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求，大力改革創(chuàng)新性綜合大實(shí)驗(yàn)，整合學(xué)校資源，從教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、教學(xué)方式、教學(xué)過(guò)程和教學(xué)考核等方面進(jìn)行大膽嘗試，取得了較好的教學(xué)效果。

1 ? ?組織教師專家團(tuán)隊(duì)優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)生物實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容設(shè)置單一，主要是對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行考察和驗(yàn)證，包括演示性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，側(cè)重于對(duì)剛進(jìn)校大學(xué)生基本專業(yè)技能的培養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)單個(gè)知識(shí)點(diǎn)或者單一技能的掌握運(yùn)用能力，知識(shí)點(diǎn)較細(xì)、較零散，實(shí)驗(yàn)主要在大學(xué)一、二年級(jí)階段開展，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較為枯燥，難以提起學(xué)生興趣，學(xué)生以被迫式學(xué)習(xí)為主，主動(dòng)性學(xué)習(xí)少。進(jìn)入大三以后，根據(jù)教研室的安排，打破一人一門理論課附帶一門實(shí)驗(yàn)課的傳統(tǒng)格局，發(fā)揮實(shí)踐課程任課教師的團(tuán)隊(duì)優(yōu)勢(shì)，結(jié)合各位教師的自身優(yōu)勢(shì)，將自己的科研內(nèi)容和前沿知識(shí)有機(jī)整合到實(shí)驗(yàn)中去，設(shè)置一個(gè)綜合了各門基礎(chǔ)知識(shí)和理論的大專題，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中探索、在探索中學(xué)習(xí)，把教學(xué)目標(biāo)設(shè)定為培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、獨(dú)立分析與解決問(wèn)題的能力，激發(fā)學(xué)生探索未知學(xué)習(xí)領(lǐng)域，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)的奉獻(xiàn)精神和創(chuàng)新精神。隨著生命科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種生物新技術(shù)和新方法日新月異，許多科技前沿知識(shí)和方法只停留在理論課堂或者重大科技平臺(tái)上，很少能廣泛應(yīng)用于廣大學(xué)生的普通實(shí)驗(yàn)課，加上教師知識(shí)體系過(guò)于陳舊、更新速度慢，實(shí)驗(yàn)教材編寫教師知識(shí)的局限性，導(dǎo)致在制定實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱、設(shè)定實(shí)驗(yàn)數(shù)目與內(nèi)容時(shí)，往往存在教學(xué)大綱目標(biāo)陳舊片面、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容過(guò)于老套、新知識(shí)新技術(shù)更替緩慢等問(wèn)題，因而改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容勢(shì)在必行。南陽(yáng)師范學(xué)院需要整合各種實(shí)驗(yàn)資源，協(xié)調(diào)各種實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和工程中心，發(fā)揮專業(yè)與學(xué)科優(yōu)勢(shì)。開展宏觀綜合性實(shí)驗(yàn)的最終目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)進(jìn)行科學(xué)創(chuàng)新的能力，首當(dāng)其沖的就是創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，主要包括以下3個(gè)方面。一是頂層設(shè)計(jì)新，體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)大綱和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的新;二是實(shí)驗(yàn)方法的新，體現(xiàn)在盡最大可能融合現(xiàn)代生物技術(shù)新方法、新理論;三是通過(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生的科學(xué)探索精神和學(xué)習(xí)興趣大大加強(qiáng)、學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力得到顯著提高。因此，在選題上應(yīng)從南陽(yáng)市生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，緊密抓住南陽(yáng)市礦產(chǎn)資源豐富、開采冶煉污染大的實(shí)際問(wèn)題，將南陽(yáng)師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院生物科學(xué)專業(yè)宏觀生物綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容具體定為考察生物與環(huán)境的關(guān)系及應(yīng)用，探究環(huán)境指示生物在環(huán)境監(jiān)測(cè)與污染治理中的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)以草間鉆頭蛛為材料，探究自然環(huán)境中的重金屬如何在食物鏈中傳遞、累積和放大，有機(jī)體面對(duì)毒害如何進(jìn)行有效防御的生理機(jī)制以及蜘蛛作為環(huán)境指示生物在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用。整個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涵蓋了動(dòng)物學(xué)、昆蟲學(xué)、生態(tài)學(xué)、毒理學(xué)、動(dòng)物生理生化和生物學(xué)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析等多門專業(yè)課，邏輯性強(qiáng)，覆蓋面廣而深，各學(xué)科緊密銜接，知識(shí)系統(tǒng)化、科學(xué)化，要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)各種專業(yè)理論知識(shí)和基本技能去進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2 ? ?改進(jìn)教學(xué)方式和教學(xué)過(guò)程

教師團(tuán)隊(duì)制定全新的實(shí)驗(yàn)大綱，編寫了系統(tǒng)專業(yè)的綜合實(shí)驗(yàn)講義，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，把學(xué)生分成若干個(gè)實(shí)驗(yàn)小組，在確定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容后，學(xué)生以組為單位查閱害蟲天敵與重金屬方面文獻(xiàn)資料，撰寫重金屬對(duì)蜘蛛的影響文獻(xiàn)綜述，參照文獻(xiàn)內(nèi)容結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。建立交流群，由教師對(duì)各個(gè)小組進(jìn)行適當(dāng)?shù)募夹g(shù)指導(dǎo)和審核，傾聽各小組里不同的聲音，最終小組討論確定實(shí)驗(yàn)方案。在確定方案后，各小組嚴(yán)格按實(shí)驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中做好相關(guān)記錄，小問(wèn)題小組討論解決、共性問(wèn)題全班討論解決、重大疑難問(wèn)題在教師團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)下解決。最后將實(shí)驗(yàn)結(jié)果以類似科研論文的形式包括文獻(xiàn)綜述、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程與記錄、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析、實(shí)驗(yàn)結(jié)論和實(shí)驗(yàn)總結(jié)等交給教師團(tuán)隊(duì)批閱。

新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式打破了傳統(tǒng)填鴨式教學(xué)的局限，使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人、教師是學(xué)生的拐杖和引路人，結(jié)合“90后”大學(xué)生個(gè)性強(qiáng)和想法多的特點(diǎn)，利用各種媒介特別是手機(jī)進(jìn)行全方位的交流互動(dòng)，激發(fā)學(xué)生潛在的自學(xué)能力和巨大的創(chuàng)造能力，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)、探究性學(xué)習(xí)的積極性以及學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識(shí)解決生產(chǎn)實(shí)踐問(wèn)題能力、科研團(tuán)隊(duì)協(xié)作和創(chuàng)造創(chuàng)新能力。

另外，在綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中改變實(shí)驗(yàn)室管理模式，生物實(shí)驗(yàn)樓有關(guān)綜合實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室實(shí)行全天候開放，教師可以輪班值守，可借助通訊媒介全程指導(dǎo)，各小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)度靈活掌握實(shí)驗(yàn)時(shí)間。由于實(shí)驗(yàn)具有不可控性，各小組學(xué)生可以在綜合實(shí)驗(yàn)的持續(xù)4周時(shí)間內(nèi)一直在實(shí)驗(yàn)室工作，以保證可以完整地完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)流程。這種靈活多樣的實(shí)驗(yàn)室管理模式和指導(dǎo)模式可以有效地減緩學(xué)生實(shí)驗(yàn)的緊張感和局迫感，使其全身心地投入到實(shí)驗(yàn)中去，同時(shí)也可較大限度地發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教師組織者與參與者的專業(yè)優(yōu)勢(shì)，與學(xué)生進(jìn)行良性互動(dòng)。

3 ? ?優(yōu)化教學(xué)考核方式

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程考核的依據(jù)為實(shí)驗(yàn)報(bào)告，由于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)定單一，又大多是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果大同小異，因而無(wú)法甄別學(xué)生的掌握程度，無(wú)法真實(shí)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的效果，更談不上創(chuàng)造創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。為此，生物宏觀綜合實(shí)驗(yàn)形成了輕結(jié)果重過(guò)程、重實(shí)驗(yàn)技能、重科研創(chuàng)新能力和重品德的實(shí)驗(yàn)考評(píng)體系，主要考核學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中綜合運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的動(dòng)手能力，提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力，歸納總結(jié)的能力，綜合利用各種數(shù)據(jù)庫(kù)查閱文獻(xiàn)進(jìn)行科研論文寫作能力以及系統(tǒng)的科研思維和創(chuàng)新能力。教師在評(píng)定成績(jī)時(shí)，對(duì)那些在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中敢于打破常規(guī)、具有獨(dú)特想法的學(xué)生應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注，既要評(píng)判學(xué)生科學(xué)報(bào)告寫作的規(guī)范性又要評(píng)判學(xué)生綜合實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的初步科研興趣與創(chuàng)新能力[9-10]。

4 ? ?結(jié)語(yǔ)

生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院創(chuàng)新性綜合實(shí)驗(yàn)的開設(shè)很大程度上豐富和革新了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，有效地整合了學(xué)校的各種教學(xué)資源，發(fā)揮了教師團(tuán)隊(duì)的強(qiáng)大專業(yè)優(yōu)勢(shì)，學(xué)生運(yùn)用各種平臺(tái)和資源最大限度地檢驗(yàn)了自己所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)了各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技能，提高了科學(xué)研究和動(dòng)手創(chuàng)新能力，形成了師生良性互作的新模式。在今后的教學(xué)改革中，更應(yīng)該加大力度改革教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和教學(xué)考核方式，提高學(xué)生的綜合實(shí)踐素質(zhì)，培養(yǎng)生物學(xué)科創(chuàng)新性人才。

5 ? ?參考文獻(xiàn)

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