孔 宇，張雅利，莫曉燕

(西安交通大學(xué)，生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710049)

生物類學(xué)科是實驗性很強的學(xué)科，在實施專業(yè)人才培養(yǎng)時，實驗環(huán)節(jié)教學(xué)效果的好與壞直接關(guān)系到人才培養(yǎng)的成敗。如何提高實驗環(huán)節(jié)的教學(xué)效果，保障綜合型、創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)質(zhì)量也是各校生物類專業(yè)面臨的課題之一。不少學(xué)者也對此方面進行了有益的探索[1-4]，“在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中增設(shè)綜合性、開放性實驗”已成共識。

西安交通大學(xué)生物工程專業(yè)旨在培養(yǎng)掌握生命科學(xué)基礎(chǔ)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(yīng)用能力，能夠在生物工程、生物化工、生物制藥等相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域從事研究開發(fā)、工程設(shè)計、系統(tǒng)分析、生產(chǎn)技術(shù)管理等方面工作的研究型、綜合型和創(chuàng)新型人才。在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)實施與學(xué)生綜合、創(chuàng)新能力培養(yǎng)效果方面提出了更高的要求，綜合開放實驗的開設(shè)勢在必行。

1 綜合開放實驗課程的開設(shè)目標

針對專業(yè)培養(yǎng)特點和要求，西安交通大學(xué)生物工程專業(yè)從2006年開始設(shè)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(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)科內(nèi)容貫通的、綜合性、自主設(shè)計性實驗，在實驗中提高學(xué)生的查閱資料能力、動手能力、數(shù)據(jù)處理能力，以及發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和解決問題的能力，提升學(xué)生的實驗?zāi)芰?、研究?chuàng)新能力和綜合素養(yǎng)[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(shè)計修繕、實驗內(nèi)容實施、成果匯報考核4個環(huán)節(jié)來實施，以保證教學(xué)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(xué)期初向?qū)W生公布，學(xué)生自由分組、選題。

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

(3) 實驗內(nèi)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(xué)生按科研論文的形式寫出規(guī)范的研究報告，并分組答辯。

教師根據(jù)學(xué)生資料查詢、實驗方案設(shè)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(xué)生成績。規(guī)范的實施流程，從制度上保證了教學(xué)效果，然而在具體實施過程中還會出現(xiàn)一些問題，如學(xué)生對已實施題目缺乏興趣，實驗積極性不高、教師指導(dǎo)尺度與實驗自主性的矛盾、實驗課時、經(jīng)費限制等，或多或少影響到教學(xué)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(xué)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(yè)針對生物工程“上、下游”兩個層面，開設(shè)了綜合性實驗課程(大腸桿菌IL-2質(zhì)粒構(gòu)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(yīng)動力學(xué)參數(shù)的測定)，實驗內(nèi)容涉及原核系統(tǒng)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(shù)10個綜合性、設(shè)計性實驗，取得了好的教學(xué)效果和高的學(xué)生認同度，但綜合開放實驗在實驗環(huán)節(jié)以及整體教學(xué)中的比例相對較低。為此，在制定2010版培養(yǎng)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(xué)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(fā)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(xué)時)，分別在4、5、6、7學(xué)期完成，做到大二大三每學(xué)期都有綜合開放實驗，從課程設(shè)置和實驗課時層面保證了綜合開放實驗課程的教學(xué)效果。此外配合學(xué)校小學(xué)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(xué)期展開，充分利用和發(fā)揮小學(xué)期時間方面的優(yōu)勢，保證了實驗課時的連續(xù)性，避免了普通學(xué)期課程學(xué)習(xí)對實驗的影響。

3.2 保持實驗內(nèi)容不斷更新，保證學(xué)生興趣和教學(xué)效果

綜合開放實驗內(nèi)容的更新十分重要，從學(xué)生課后調(diào)查問卷中獲得的課程反饋信息也表明，多數(shù)學(xué)生對于已開展過的實驗內(nèi)容有抵觸情緒，也存在著不同年級學(xué)生之間實驗方案共享、傳承的問題，這些都會影響到教學(xué)效果。針對這種情況，本專業(yè)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(jīng)過多年積累，項目庫中可執(zhí)行題目數(shù)已達10多個，每年隨機或針對性地開展一個或數(shù)個項目，并保證題目4年內(nèi)無重復(fù)，杜絕了上述問題的發(fā)生，增加了學(xué)生的參與性、積極性和保證了教學(xué)效果。

3.3 堅持“雙向開放，研教結(jié)合”，保證課程內(nèi)容的研究性和前沿性

“雙向開放”指：

(1) 允許一學(xué)期內(nèi)由不同教師開設(shè)多個綜合開放實驗項目，即課程面向?qū)I(yè)內(nèi)所有教師開放，不歸屬于固定的指導(dǎo)教師，每學(xué)期初統(tǒng)計需要開設(shè)綜合開放實驗項目的教師以及項目內(nèi)容，匯總、審核后確定可選項目清單。

(2) 所有項目向?qū)I(yè)全體學(xué)生公布，學(xué)生以“興趣”為導(dǎo)引，師生之間進行自由選擇和組合。

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

3.4 堅持“學(xué)生為主、教師輔之”原則，嚴格保障學(xué)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(dǎo)性流程，來保障學(xué)生的自主性[10]：如學(xué)期初將備選題目向?qū)W生公布，雙向選擇后，由指導(dǎo)教師要求學(xué)生自行查閱資料、自行設(shè)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(jīng)指導(dǎo)教師修改后，返還學(xué)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(nèi)完成，并詳細記錄實驗數(shù)據(jù)，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(dǎo)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(dǎo)學(xué)生從影響酶活因素的角度去思考和解釋實驗現(xiàn)象，啟發(fā)學(xué)生自主解決問題[11-12]。

3.5 實施個性發(fā)展與強調(diào)團隊精神并進

實驗方案修改過程中，指導(dǎo)教師應(yīng)充分尊重學(xué)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(yīng)最大限度地保證學(xué)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(dǎo)。如在黃酮類物質(zhì)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(jié)果10多個小組的設(shè)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?？偨Y(jié)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(xué)生應(yīng)組成2～3人實驗小組，旨在培養(yǎng)學(xué)生分工合作、交流溝通、組織協(xié)調(diào)能力。

3.6 遞交“科研論文形式”的實驗報告，提高學(xué)生寫作能力

傳統(tǒng)的實驗報告模板往往是羅列實驗數(shù)據(jù)、對實驗過程的簡單復(fù)述。綜合開放實驗結(jié)束后，要求學(xué)生以科研論文(畢業(yè)設(shè)計論文)的形式撰寫實驗報告。強調(diào)用科學(xué)的精神、規(guī)范的專業(yè)術(shù)語描述和分析實驗過程及結(jié)果，做到實事求是、數(shù)據(jù)可靠、格式規(guī)范、分析得當、結(jié)論正確。如要寫好實驗?zāi)康?，包括研究意義、國內(nèi)外研究進展等，學(xué)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(fā)展的能力得到了提高。

3.7 革新考核體系保障、增強教學(xué)效果

實驗成果匯報總結(jié)環(huán)節(jié)也是增效的途徑之一，多元化、參與性強的考核體系頗具優(yōu)勢。我專業(yè)將考核內(nèi)容分為4個部分：實驗設(shè)計占30%、實驗過程綜合表現(xiàn)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(diào)考核成績不是單純以實驗結(jié)果好壞評定，而且要看學(xué)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(shù)、實驗結(jié)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(xué)生、實驗技術(shù)人員，甚至包括專業(yè)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(fā)展的過程，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

3.8 其他措施

學(xué)生對課程的反饋信息、評價或建議對于課程建設(shè)來說也非常重要，本專業(yè)堅持在每門綜合開放實驗課程結(jié)束后，向全體學(xué)生發(fā)放無記名調(diào)查問卷，問卷內(nèi)容涉及實驗內(nèi)容、實驗設(shè)備與設(shè)施、實驗過程、教師指導(dǎo)情況等各個環(huán)節(jié)，通過認真分析學(xué)生的問卷，可及時了解學(xué)生對課程的看法、要求和建議，作為進一步拓展、完善后續(xù)實驗課程的依據(jù)。此外，實驗硬件設(shè)施建設(shè)和經(jīng)費投入也是綜合開放實驗順利開展的必要條件。結(jié)合學(xué)校教學(xué)平臺建設(shè)，本專業(yè)加大了綜合開放實驗設(shè)施的投入比例和運行經(jīng)費投入，從2006年起，持續(xù)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(shè)施和器材、耗材等，較大程度地保障了綜合開放實驗的開設(shè)效果。

4 運行效果

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

5 結(jié)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(xué)生和教師參與的積極性十分重要，應(yīng)在課程體系建設(shè)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(shè)等方面進一步優(yōu)化，確保取得更良好的實驗教學(xué)效果。

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