馬 軍 李麒麟 王沛政 張 燕

(瓊州學院熱帶生物與農(nóng)學院)

生物科學專業(yè)人才培養(yǎng)的內(nèi)容包含生物科學理論和生物技術(shù)兩個方面，注重對學生技能的培養(yǎng)，其培養(yǎng)任務是學生在掌握基本理論知識的同時，接受一定程度的實踐訓練，培養(yǎng)學生良好的科學素養(yǎng)及科研能力。因此，實驗課程的開設(shè)是生物科學專業(yè)人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。

當今高校人才培養(yǎng)目標的重點是培養(yǎng)創(chuàng)新型、應用型人才。相對理論教學來說，實驗教學更多的承擔了培養(yǎng)學生創(chuàng)新性、應用性、自主性能力的任務。教育部《關(guān)于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見》(教高［2005］1 號)中指出高校在實驗教學中要增加綜合性與創(chuàng)新性實驗的比例，從而提高學生對本學科領(lǐng)域的自主學習和獨立研究能力。《關(guān)于加強“質(zhì)量工程”本科特色專業(yè)建設(shè)的指導性意見》(教高［2008］208 號)中也指出，高校特色專業(yè)建設(shè)應特別注重加強實驗教學，改革創(chuàng)新實驗教學內(nèi)容和實驗教學方法，建立基礎(chǔ)性、綜合性、創(chuàng)新性、研究性等多種實驗構(gòu)成的實驗教學體系。因此，對于生物科學專業(yè)來說，建立健全實踐教學體系是人才培養(yǎng)的關(guān)鍵部分，其中實踐教學體系中綜合性、設(shè)計性實驗課程的定位則尤為重要。

一、綜合性、設(shè)計性實驗的定位

教育部《普通高等學校本科教學工作水平評估方案》中指出，設(shè)計性實驗是指給定實驗目的、要求和實驗條件，由學生自行設(shè)計實驗方案并加以實現(xiàn)的實驗，而綜合性實驗是指實驗內(nèi)容涉及本課程的綜合知識或相關(guān)課程知識的實驗。綜合性實驗具有實驗內(nèi)容緊密，實驗方法多元，實驗結(jié)果綜合的特點，而設(shè)計性實驗具有實驗內(nèi)容自由，實驗方法多元，實驗結(jié)果多樣的特點，這與單一的基礎(chǔ)性和驗證性實驗有很大區(qū)別。因此，綜合型和設(shè)計性實驗從定位上應高于基礎(chǔ)性和驗證性實驗，應在基礎(chǔ)性和驗證性實驗的基礎(chǔ)上進行綜合性和設(shè)計性實驗的開設(shè)。

二、綜合性、設(shè)計性實驗開設(shè)的限制因素

《普通高等學校本科教學工作水平評估方案》中對開設(shè)綜合性、設(shè)計性實驗課程占總實驗課程的比列有一定要求:綜合性、設(shè)計性實驗課程開設(shè)達到80%以上為實驗教學效果好，達到50%～60%為效果較好。但是在實踐教學過程中，大多數(shù)高校，尤其是新建本科院校的生物科學專業(yè)，其綜合性、設(shè)計性實驗的開設(shè)率很難達到50%，并且在實際教學過程中存在諸多的限制因素。

1.實驗課程安排的盲目性

開設(shè)綜合性和設(shè)計性實驗課程，需要先考慮如何安排專業(yè)實驗課程。生物科學專業(yè)的實驗課程主要由專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課和專業(yè)選修課組成。專業(yè)基礎(chǔ)課包含生物化學、分子生物學、細胞生物學、微生物學、植物學、動物學、植物生理學、動物生理學等，所涉及的實驗知識和技能是整個生物科學專業(yè)培養(yǎng)課程的基礎(chǔ)和核心。專業(yè)方向課是在專業(yè)基礎(chǔ)課的基礎(chǔ)上進一步深入和擴展的針對性較強的專業(yè)課程，如基因工程、發(fā)酵工程、酶工程等。專業(yè)選修課是專業(yè)方向課的補充和擴展，如蛋白質(zhì)組學、分子遺傳學、生物技術(shù)制藥等，學生可以根據(jù)自身的需要和接受程度自行選修相應的實驗技能，從而針對性地提高專業(yè)技能。

基礎(chǔ)性、驗證性、設(shè)計性、綜合性等類型的實驗內(nèi)容在開設(shè)的過程中需要考慮各專業(yè)課程的性質(zhì)。不同的專業(yè)課程對實驗的要求存在一定差異。目前，絕大多數(shù)高校在開設(shè)綜合性、設(shè)計性實驗課程時很少去區(qū)分專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課和專業(yè)選修課的課程性質(zhì)，僅僅是為了滿足教育部的評估要求而盲目的增加綜合性、設(shè)計性實驗課程，這導致學生在上專業(yè)基礎(chǔ)課時無法適應綜合性、設(shè)計性實驗內(nèi)容，而上專業(yè)方向課和專業(yè)選修課時又對綜合性、設(shè)計性實驗中涉及的基礎(chǔ)性實驗內(nèi)容沒有完全掌握，從而產(chǎn)生專業(yè)實驗技能培訓的混亂現(xiàn)象。

2.實驗課時分配的不合理性

綜合性、設(shè)計性實驗內(nèi)容覆蓋廣，對實驗技術(shù)要求高，所以需要更多的教學時數(shù)支撐。如《分子生物學》實驗中僅PCR 過程至少需1 小時、《生物化學》的蛋白質(zhì)分離純化實驗需3～4 小時、《微生物學》的細菌培養(yǎng)需1～2天等，這在有限的學時下很難完成教學任務。

通常，實驗課程的課時分配需要結(jié)合總課時量的分配情況，再安排不同專業(yè)課程的理論和實驗課時比例。理論課時和實驗課時分配本身就存在矛盾，如果再增加對綜合性和設(shè)計性實驗分配比例的考慮，勢必會造成這種矛盾的加劇。部分高校能夠?qū)⒁徊糠謱I(yè)基礎(chǔ)課的實驗內(nèi)容獨立出來，如生物化學實驗、分子生物學實驗、微生物學實驗等，保證該實驗課程擁有較多的課時。而大多數(shù)高校能獨立出來的實驗課程相對較少甚至為零，實驗內(nèi)容只能附屬于理論課程之下，導致實驗課程教學時數(shù)較少，教學內(nèi)容不完整，這是制約高校實驗課程改革的重要的問題之一。

3.實驗教學模式的保守性和封閉性

受傳統(tǒng)教育思想的影響，我國高校生物科學專業(yè)的實驗教學基本上延續(xù)了以理論知識為主，實踐技能為輔的教學模式。實驗課程教學模式更是偏重于基礎(chǔ)性、驗證性、演示性實驗。這些實驗內(nèi)容簡單、固定，實驗內(nèi)容之間很少有過渡和銜接，甚至部分課程之間的實驗內(nèi)容存在大量的重復。

綜合性、設(shè)計性實驗課程的開設(shè)，要求實驗教學模式多樣化、開放化和靈活化。不同的實驗場地、實驗對象、實驗內(nèi)容和實驗方法可能會在一個實驗項目中涉及，這不同于傳統(tǒng)、單一、封閉的實驗教學模式。無論從時間、空間，還是內(nèi)容和方法上，對高校生物科學專業(yè)的專業(yè)建設(shè)和實驗教學模式都提出了新的挑戰(zhàn)。

4.實驗室管理模式的固定

傳統(tǒng)實驗教學模式產(chǎn)生了傳統(tǒng)的實驗室管理制度，其要求實驗課程的開設(shè)應在規(guī)定的時間和地點完成教學任務，儀器設(shè)備和試劑的管理都是統(tǒng)一的，任課教師為了在不違反實驗室管理制度的前提下完成實驗教學任務，只能盡可能多的開設(shè)傳統(tǒng)的、簡單的實驗內(nèi)容，這也是基礎(chǔ)性和驗證性實驗內(nèi)容比例較高的原因之一。綜合性和設(shè)計性實驗需要開放的實驗室管理制度相配套，傳統(tǒng)的實驗室管理體制與之存在嚴重的矛盾，這是限制高校生物科學專業(yè)實驗課程教學改革的重要因素之一。

5.實驗資源的不合理分配和使用

實驗設(shè)備及經(jīng)費的分配是限制高校生物科學專業(yè)實驗課程改革和發(fā)展的瓶頸之一。生物科學專業(yè)對儀器設(shè)備、實驗材料和經(jīng)費的依賴較高，尤其是分子生物學相關(guān)實驗涉及的儀器，動輒十幾萬到幾十萬元一臺，這對于部分新建本科院校來說是個門檻。也因此受到了限制，大多數(shù)高校在開設(shè)綜合性、設(shè)計性實驗課程的時候往往需要考慮已有的實驗儀器設(shè)備、配套設(shè)施等是否滿足課程需要，而不是去考慮如何合理的設(shè)置實驗內(nèi)容，這違背了綜合性、設(shè)計性實驗開設(shè)的宗旨。

三、綜合性、設(shè)計性實驗開設(shè)及實施的建議

1.實驗課程的層次化和實驗內(nèi)容的模塊化

綜合性、設(shè)計性實驗課程的開設(shè)，需要根據(jù)人才培養(yǎng)方案的目標和任務，制定專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課和專業(yè)選修課的課程群，在實驗課程的安排上要嚴格區(qū)分不同性質(zhì)的專業(yè)課程對不同類型實驗的需求，使實驗課程形成完整的技能鏈條，具有明顯的層次，即實驗內(nèi)容由淺入深，實驗方法由少變多，實驗原理由簡入繁。

實驗課程模塊化是解決實驗課程課時不足的有效途徑。根據(jù)人才培養(yǎng)方案中實驗課程涉及的實驗技能，精煉實驗內(nèi)容，做到一個基礎(chǔ)性實驗包含一個實驗方法和原理，形成基礎(chǔ)實驗模塊，并使該實驗模塊能在今后的專業(yè)方向課和選修課中被涉及。這樣在專業(yè)方向課和選修課的實驗課程中將基礎(chǔ)實驗模塊進行組合，從而建立綜合性、設(shè)計性實驗課程內(nèi)容，使專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課和專業(yè)選修課的實驗課程形成有機的整體。

實驗課程層次化能夠明確不同課程的教學目標和任務，避免課程之間知識和技能的重復和斷裂，建立課程之間良好的過渡和銜接。實驗課程的模塊化能夠更好的細化知識和技能，避免專業(yè)課程之間實驗內(nèi)容的無序和重復。

2.實驗課程課時的分配及設(shè)置

根據(jù)專業(yè)課程的性質(zhì)，將專業(yè)基礎(chǔ)課的實驗獨立出來，分配較多的課時，使專業(yè)基礎(chǔ)課能夠開設(shè)更多的基礎(chǔ)性和驗證性實驗。這些實驗通常能夠在1～2 個課時完成，內(nèi)容簡單，使學生能夠在較短的時間內(nèi)掌握。每學期一門專業(yè)基礎(chǔ)課安排至少20 課時的基礎(chǔ)性實驗，這能夠充分培養(yǎng)學生的基本實驗技能，為將來的綜合性、設(shè)計性實驗的學習打好堅實的基礎(chǔ)。

專業(yè)方向課和專業(yè)選修課的實驗內(nèi)容以綜合性、設(shè)計性實驗為主。綜合性和設(shè)計性實驗在課時安排上不局限理論與實驗課時的分配比例，實驗和理論課時可以靈活調(diào)度，將實驗內(nèi)容作為理論內(nèi)容的延續(xù)和補充，同時也能在實驗內(nèi)容中進一步深入理論內(nèi)容，實現(xiàn)“從做中學，邊學邊做”的教學效果。

3.開放式、信息化的實驗教學模式及管理方式

開放的實驗教學模式是綜合性、設(shè)計性實驗開設(shè)的必要保障。在開放式實驗環(huán)境中，學生以分組的方式進行實驗，可以自行安排實驗時間，從而避免實驗室學生人數(shù)過多，實驗資源緊張的情況，同時也能使教師最大限度的指導學生;學生可以選擇內(nèi)容進行實驗，避免實驗資源的不合理分配，提高儀器的利用率;學生在一定范圍內(nèi)自由選擇實驗方法及手段，避免實驗教學的單一性和局限性。開放式實驗教學模式不僅解決實驗教學課時緊張、實驗資源的不合理分配問題，還可以調(diào)動學生實驗操作的積極性，使學生在實驗中變被動為主動，提高學生的綜合素質(zhì)。

在開放式實驗環(huán)境中，實驗室應根據(jù)不同學科將實驗室進行分類，以實驗儀器設(shè)備的利用率及價值進行分區(qū)，不同分區(qū)有專人負責管理。開放式實驗室可建立信息化管理方式，統(tǒng)計實驗室及儀器的使用頻率，對頻率較高的實驗室采取開放式管理，對頻率較低的實驗區(qū)域進行統(tǒng)籌管理。此外，考慮到生物科學專業(yè)的一些儀器設(shè)備價格昂貴，可以專人專管，并使用網(wǎng)絡信息系統(tǒng)建立預約機制，采取計劃性、集中性安排儀器的使用時間，實行半開放策略。

四、結(jié)語

綜合性、設(shè)計性實驗的開設(shè)，是對高校實驗課程教學模式的革新。綜合性、設(shè)計性實驗課程開設(shè)的宗旨，是培養(yǎng)學生實驗技能的獨立性和創(chuàng)新性，滿足國家對新時期人才培養(yǎng)的要求。對生物科學專業(yè)而言，需要從傳統(tǒng)的實驗教學模式和實驗管理制度中解放出來，統(tǒng)籌全局，優(yōu)化人才培養(yǎng)方案，安排好實驗課程的層次，模塊化基礎(chǔ)性實驗內(nèi)容，篩選綜合性、設(shè)計性實驗內(nèi)容，開放化實驗室管理制度，才能在高校教學改革中建立并發(fā)展綜合性、設(shè)計性實驗課程。