現代生命科學實驗教學中心建設與管理探索

陳藝丹， 王貴學， 侯文生， 周 麗， 祝連彩， 蔣雪梅

（重慶大學a.生物工程學院；b.現代生命科學實驗教學中心，重慶 400044）

0 引 言

實驗室是高校培養研究型人才，保障高校實驗教學、科學研究順利進行的重要場所。隨著全國“雙一流”建設啟動，高校教學改革和素質教育進行全面推進，實驗教學和實驗室建設受到高度重視，在培養學生實踐能力和創新能力方面發揮著重要作用［1-2］。因此，做好實驗教學中心管理和建設，對提高實驗教學質量，促進人才培養和學科發展具有非常重要意義［3］。

1 現代生命科學實驗教學中心

現代生命科學實驗教學中心始建于1998年生物工程學院的本科教學實驗室。經過多年的發展與建設，在2009年建立了面向全校多專業的校級現代生命科學教學實驗中心，并于2010年批準為重慶市實驗教學示范中心。現代生命科學實驗教學中心實驗室面積約1 408 m2，中心擁有實驗儀器設備970余臺（套），價值800多萬元。基于“健康中國2030”的戰略需求以及大健康產業需要，依托院級的科研基地平臺，帶動和引領實驗教學中心的發展。目前實驗教學中心構建了涉及生命科學、生物工程技術、生物制藥、生物醫學工程、醫療電子信息、智能醫學工程等多學科交叉融合的實驗教學體系，搭建資源優化、開放共享的專業類實驗教學平臺，同時也為學生自主實驗、學科創新競賽、科研訓練項目等活動創造條件，逐步實現了實驗教學與科學研究相互滲透的教學模式，有利于復合型、創新型生物醫學工程／生物工程大類人才的培養。

2 發展理念和特色

實驗教學中心，以培養學生創新、創業能力為主線，建立“理工醫融合”的立體化實驗教學體系，實現了資源高度共享與開放，為學生實驗教學和科技創新活動提供良好平臺。

建立了“4平臺4層次”的本科生實驗教學體系，將理、工、醫學科間知識進行關聯，形成了研究型學院對本科創新人才培養的新模式。4平臺是指專業基礎實驗平臺、專業實驗平臺、創新實驗平臺、學科前沿實驗平臺；4層次是指實驗教學分為基礎型、設計型、綜合型和研究創新型四種類型，逐層深入和提高。

3 中心建設探索與實踐

中心以培養基礎扎實、知識面廣、創新能力強、綜合素質高的復合型人才為目標，基于“4平臺4層次的立體化實驗教學體系”的發展理念，對實驗教學中心建設與管理進行了探索和改革。

3.1 強化師資隊伍建設

實驗教師素質的高低，直接影響到實驗教學的成效。為配合學科建設和專業發展需要，不斷優化實驗教學體系，合理配備實驗師資隊伍。目前，中心現有人員21人，設有中心實驗室主任1人，副主任2人；其中正高級職稱6人，副高級職稱5人，博士生導師6人，具有碩士學位以上人員占總人員的90%，且承擔省部級以上科研項目的教師充實實驗教學隊伍，組成了一支結構合理、分工明確、能力過硬的實驗技術隊伍。同時積極引進國內外高水平人才，發揮學院“111高校創新引智計劃”師資優勢帶動，推動中心實驗教學隊伍國際化建設，如分子生物學實驗課程由外籍教師聯合上課，聘請海外學術大師為學生分享相關實驗技術應用的最新研究進展，拓寬學生的視野。

實驗教師應具有一定的學術水平，專業實驗技能，豐富的實踐經驗，以及教書育人的責任感。中心定期組織實驗中心人員接受不同層次的進修，派遣教師到國內外著名高校或科研機構進行教學培訓和交流。舉行青年教師講課比賽、新進教師課堂觀摩學習、授課教師互相聽課評價與反饋意見、實驗室人員年終優秀評比獎勵等活動，通過多種方式提高教師的專業技能和管理能力，使他們能夠吸收更多的新知識、新的教學方式，以適應現代化實驗教學和管理［2］。鼓勵實驗教師積極申報校級、市級實驗教學改革項目和課程，不斷改進教學方法和教學模式；鼓勵教師設計、發明和改造實驗設備，加強理論知識和實踐技能結合轉化能力；鼓勵實驗教師參與科學研究，編撰有特色、實用性、創新性的實驗教材，及時更新實驗教學方案和內容［1］。

中心還建立了由理論課教師牽頭、實驗教師、實驗保障教師以及研究生助教的實驗課程教師隊伍。實驗教師實行以固定與流動相結合、競爭上崗的用人機制。實驗保障人員和助教是教學工作中必不可少的一支隊伍，既保障實驗教學的正常運轉，同時協助實驗教師指導學生實驗以及負責實驗室的安全和日常管理等［4］。

3.2 優化實驗課程體系

課程建設是保證教學質量和人才培養質量的重要決定因素。為了進一步完善實驗教學課程體系改革，中心設立專門教研組，從課程實驗、科研實驗和實踐教學三個方面進行專題研討。基于新工科人才培養理念下，通過課程調整和重組，目前實驗中心的實驗課程主要分為兩大課群：①面向生物工程、生物技術、生物制藥等專業開設的生物工程及技術實驗課群；②面向生物醫學工程專業（醫學電子）以及智能醫學工程專業的實驗課群。

通過改革，中心去除了原有課程體系中的重復、陳舊的內容，提出實施新課程體系的辦法和改進措施。選擇新的實驗課程、重新編寫教學大綱，加強理工醫學科知識相互融合，引入現代科學實驗新技術，使實驗內容緊跟學科發展。采用簡單的基礎知識與復雜的高階知識交叉滲透，增加實驗教學中的自主設計項目，綜合提高和研究創新性實驗項目比例，減少基礎性、驗證性實驗項目的比例［1，4］，構建了逐層深入和提高的多層次實驗教學體系；同時改進實驗教學手段，將微視頻教學、線上線下混合式教學、云課堂等方式運用于實驗教學，從而提高學生自主性、合作性、探索性、創新型學習的能力。

在科研項目中挖掘專業實驗項目，設置科研訓練項目專項資金，用于支持創新性和應用性較強的實驗課題，將教師承擔省部級以上科研項目的科研成果、工程實際問題引入實驗教學，引導學生進行案例分析，將知識學習、興趣愛好、技能訓練、創新能力等融合在一起，使學生得到更好鍛煉和進步，實驗教學效果得到了快速提升［4-5］。

3.3 規范實驗室運行與管理

實驗室是實驗教學、科學研究、以及科研實踐的主要場所，是提高學生綜合素質、培養創新能力的重要基地［6］。實驗室的運行管理模式對于提升實驗教學中心整體建設有著極其重要的作用。

（1）儀器設備共享使用。優化實驗室資源配置，強調資源共享、合理利用。根據實驗室的具體功能配套相關的儀器設備，將需要使用同類實驗儀器設備的實驗課程設置在同一實驗室；合理安排課程時間，使儀器設備達到最大利用率，避免不同實驗課程重復購置儀器和試劑，緩解資金緊缺和資源浪費［1］。同時，用于本科教學的儀器應向有科研需求的師生開放使用，提高資源利用率。大型精密儀器設備須指定有經驗的教師和實驗技術人員管理，負責培訓和指導使用。學生必須經過培訓技術考查通過后，方可獨立使用。

（2）安全與制度管理。對現有實驗室進行科學管理，每個實驗室配有實驗室安全責任人。每學期中心對安全負責人進行安全培訓，明確安全責任，組織定期檢查實驗室安全衛生、儀器設備使用情況，并記錄備案。根據中心實際情況，制定學生實驗室安全手冊、學生實驗守則、實驗教師崗位職責、實驗技術人員崗位職責、儀器設備管理使用、借用、損壞（遺失）、實驗室安全檢查、實驗室日常管理等各項實驗室規章制度，保障實驗中心高效有序運行［7］。對學生進入實驗室之前進行統一安全教育培訓和安全演習，學習實驗室管理規章制度，并將實驗室安全事故案例分享告誡學生，加強學生安全意識，強化實驗室規范管理，在實驗過程中要求學生嚴格遵守實驗室管理規章制度和儀器設備操作規定，并與學生簽訂實驗室安全告知書［8］。

（3）實驗室開放科學管理。實驗教學中心整合理、工、醫學科的相關優勢資源，將教學與科研緊密結合，構建了專業基礎實驗平臺、專業實驗平臺、創新實驗平臺、學科前沿實驗平臺等多元化的開放性實驗平臺，在滿足實驗課程需求的同時，為學有余力的學生提供多樣化、個性化的科研訓練。每年組織新生參觀實驗教學中心，安排專業老師對學生進行講解，使學生了解本學科實驗室建設情況、開設的相關實驗課程、配備的實驗儀器設備及其功能，讓學生對學科研究、儀器設備、實驗操作技能有初步印象，同時激發學生對本學科、本專業的認識和熱愛。實驗室開放能提高實驗資源利用率，鼓勵學生結合自己的興趣愛好，聯系學院相關專業老師確定研究課題，利用創新實驗平臺、學科前沿實驗平臺，盡早開展相關科研實驗。通過自己查閱文獻，設計方案，實驗技術路線，實驗數據處理分析等方面訓練，提高科學研究分析問題和解決問題的能力，培養大學生實事求是的科學素養和嚴謹的工作態度，進而提高自身的綜合素［9-10］。

（4）完善中心網站建設。現代生命科學實驗教學中心建設專門網站，將中心儀器設備、課程大綱、教學視頻、教學成果、教改項目、教學動態等內容以及學生創新實踐成果、競賽獲獎、科研訓練項目、科研論文、專利、產品裝置進行及時報道和定期更新，加強實驗中心風采展示和對外宣傳力度，發揮實驗教學示范中心的影響作用。

3.4 重視學生創新實踐能力培養

通常的實驗課程教學已經不能激發學生的學習興趣和創造能力，不能滿足專業化創新型人才的培養需求。提出課程實驗—課程設計—課外科研實踐—科研項目訓練—畢業設計—專業實習—創新創業實踐等階梯式訓練，覆蓋整個創新人才培養過程，促進學生對知識運用及實踐能力的有效培養［4，11-12］。

（1）為學生配備一對一的學業學術導師。指導教師根據學生的不同層次和興趣愛好，為學生合理安排開放性實驗內容。讓學生從大一基礎課程結束后就進入實驗室，設立院級大學生科研訓練項目培育計劃，盡早參與導師承擔的國家級或省部級的科研課題，學習實驗設備的操作使用以及一些專業性實驗技術；完成部分科研任務，使學生在課外科研實踐中了解和掌握最新的前沿科學知識，鍛煉他們的科研能力，為后續獨立申報參加國家大學生創新實驗項目、市級大學生科研創新訓練項目，校級大學生科研創新訓練計劃打下夯實的基礎。

（2）設置本科生個性化發展學分。要求學生在完成課程實驗同時，積極參與全國大學生生命科學競賽、全國大學生生物醫學工程電子創新設計大賽、“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、中國“互聯網＋”大學生創新創業大賽、全國大學生電子設計大賽、“創青春”全國大學生創新創業大賽、重慶大學“樹聲前鋒杯”創新創業大賽、中國大學生計算機設計大賽、全國大學生英語競賽、全國大學生數學競賽、全國大學生數學建模競賽等學科專業競賽和綜合類競賽活動獲取學分。進一步結合課外科研活動、第二課堂、畢業設計、專業實習，學術交流等環節，將實驗教學與科研訓練緊密結合，形成相互交叉、互為補充的能力培養體系，讓學生在自主探索問題與解決問題的過程中培養和提高科研創新能力，實現由理論知識到實踐創新能力的發展和提升。

（3）培養創新創業實踐能力。依托生物流變學與技術教育部重點實驗室、國家生物產業基地公共實驗中心（重慶）、血管植入物開發國家地方聯合工程實驗室、重慶市醫療電子工程技術研究中心等院級基地平臺，與公司企業開展深層合作。校企共建實驗室，由企業設立資金，支持教學和科學研究，實現產學研的有效結合。系統整合與優化實驗實訓教學資源，實現課堂與實習訓練地點一體化，構建多元化實踐訓練平臺和校外生產實習基地，拓展大學生社會實踐領域，促使學生走出學校接觸社會，培養創新創業實踐能力［13］。

4 建設成效

自2010年來，實驗教學中心在課程體系、師資、實驗室運行管理建設、學生創新實踐能力培養等方面不斷進行深化改革和創新，建立了專業化、多層次、開放性的實驗教學管理體系，形成了課程、科研實驗和創新創業實踐多元化的教學模式，大大提高了學生創新意識和人才培養質量，中心建設取得了顯著成效。

依托實驗中心平臺，2016年“生物醫學工程”獲批重慶市“三特行動計劃”特色專業建設，2017年“生物工程專業”重慶大學本科教學團隊教改項目獲批建設，2019年“生物工程專業”獲批重慶市一流專業建設，2020年“生物醫學工程專業”入選國家級一流專業建設。注重對教師能力的培養，打造高水平的師資隊伍。中心1人當選為高校生物醫學工程類專業教指委委員，1人當選為教育部高等學校生物技術生物工程專業類教指委委員，1人當選為教育部高等學校生物醫學工程專業實驗教學聯盟理事；多名青年教師在微課教學、在線課堂、教學基本功比賽等各種活動中取得了優異成績。通過開展各類教學研究與改革活動，實驗教育教學水平不斷提高。近5年來，中心教師先后主持參與各級教學改革項目20多項，申報線上線下混合式、三進課程、學科交叉課程等多類課程建設項目。“生物分析與檢測”“基因工程原理與技術”“生物醫學傳感器原理”“單片機在醫學儀器中的應用”“醫學信號與數據分析”等入選校級優質課程建設項目。相關教學改革成果獲得重慶市教學成果獎一等獎1項，校級成果獎4項。

培養的學生積極參加國家級、市級、校級的學科競賽、科研活動和創新創業實踐，取得優異的成績，近5年來，獲得國家級獎勵26項，省級10項，校級18項。學生在校期間參加了各種類型的科研創新訓練項目，如國家級大學生創新訓練項目、重慶市大學生創新訓練項目、校級大學生科研訓練計劃（SRTP）等120項，其中國家級15項，結題獲優秀2項，良好10項；市級12項、結題獲優秀2項、良好4項，校級項目93項。并且有優秀的論文和專利成果產出，本科生參與發表國內外科研論文20篇，其中SCI論文10篇；申請發明專利18件，授權16件，其中1件為國際專利。開展多樣式的交流活動。連續多年選派優秀學生赴美、英、日、韓、香港等地參加短期夏令營學術活動與實習實踐活動，2019年選派8名本科生參加香港理工大學短期訪學項目，有效開拓學生視野和智慧。鼓勵科研成果產出快且好的學生參加國內外專業領域的學術會議，進行學術報告展示和交流，不斷提升思辯能力。每學期邀請2～3名國內外優秀名師和企業高管進行專題學術講座和創新創業經驗分享，2020年深圳普門科技股份有限公司董事為學生進行講座交流，學生對本領域前沿方向和就業前景有了更充分的認識。

通過科研訓練、學科競賽、學術交流等多種方式，增強了學生科研思維能力、專業知識融合和實踐創新能力提升，取得了良好的教學效果。學生具有較強的綜合型能力和素質，全面提高了就業競爭力，畢業生深受華為有限技術公司、邁瑞生物醫療電子有限公司、強生醫療器械有限公司、深圳普門科技有限公司、四川瀘州老窖有限公司等企業的歡迎。

5 結語

實驗教學中心的建設是一項長期而復雜的工作，又是高校教育的一項基礎性工程［6，14］。現代生命科學實驗教學中心抓住新時代對高校教育內涵發展的契機，在實踐和探索過程中不斷總結經驗，同時借鑒國內外其他高校先進的理念和管理經驗，進一步改進和完善，努力將中心建設成為管理水平高，實踐教學效果好，科研能力強的實驗教學示范中心，更好地促進“雙一流”大學的建設，為國家培養出更多具有職業素養高和就業競爭力強的生物醫學工程／生物工程領域的創新性綜合型人才［15-16］。