搭建開放研究平臺(tái) 深化實(shí)驗(yàn)教改研究——微生物學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐探索

卜 寧，趙新剛，陶思源，王 勇，馬蓮菊

沈陽師范大學(xué)，遼寧 沈陽 110034

微生物學(xué)是生命科學(xué)的主干基礎(chǔ)課之一，是理論性、實(shí)踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的一門學(xué)科，其獨(dú)有的實(shí)驗(yàn)技術(shù)與方法已廣泛滲透到現(xiàn)代生命科學(xué)的各個(gè)分支領(lǐng)域。微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)是微生物學(xué)的重要組成部分，是微生物學(xué)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。長期以來，微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大多延續(xù)傳統(tǒng)“驗(yàn)證性”的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并采用“程式化”的教學(xué)方法授課，導(dǎo)致學(xué)生對實(shí)驗(yàn)探究的興趣不高，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果欠佳。近年來，我們在微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的有益探索，其目的就在于“開發(fā)學(xué)生智能，培養(yǎng)與提高學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力和素養(yǎng)”。利用為學(xué)生搭建起的“開放研究”平臺(tái)，培養(yǎng)學(xué)生查閱資料能力、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、數(shù)據(jù)處理能力、綜合分析能力及組織管理能力，使學(xué)生在探求未知的氛圍中創(chuàng)新學(xué)習(xí)，發(fā)揮潛能，超越自我；教師在充滿挑戰(zhàn)的環(huán)境中主動(dòng)學(xué)習(xí)，不斷發(fā)展，追求卓越。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀分析

目前微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大多采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，即教師根據(jù)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱要求，制定實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃，再依據(jù)教學(xué)計(jì)劃，確定每一次實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容；課前準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)材料、藥品、儀器用具等；上課時(shí)，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下按照設(shè)定的實(shí)驗(yàn)題目和程序，完成規(guī)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和操作，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最后寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告?？梢哉f，這種傳統(tǒng)教學(xué)模式對于微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有一定的積極意義，學(xué)生通過每次的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)能夠目標(biāo)明確地掌握相應(yīng)的學(xué)科理論知識(shí)及實(shí)驗(yàn)技能……但不能否認(rèn)的是：這種教學(xué)模式更在一定程度上壓制了學(xué)生的求知探索欲望，學(xué)生的學(xué)習(xí)被限制在有限的時(shí)間和空間里，積極性和主動(dòng)性不能充分發(fā)揮，學(xué)生過多地關(guān)注實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而不重視過程；雖掌握了一定的技能，但缺乏對所學(xué)理論和技術(shù)的融會(huì)貫通，缺乏獨(dú)立分析問題、解決問題及應(yīng)對實(shí)際工作的系統(tǒng)綜合能力。針對傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的種種弊端，實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須走出一條適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)對人才培養(yǎng)的多元化需求的新路，必須進(jìn)行創(chuàng)新人才培養(yǎng)的改革探索，以轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)被動(dòng)教學(xué)的局面，培養(yǎng)即具有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，更具備個(gè)性化創(chuàng)新思維能力和實(shí)際解決問題能力的綜合性人才。

二、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的實(shí)踐探索

（一）設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是指給定實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊蠛蛯?shí)驗(yàn)條件，由學(xué)生運(yùn)用已掌握的基本知識(shí)、基本原理和實(shí)驗(yàn)技能，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并加以實(shí)現(xiàn)的探索性實(shí)驗(yàn)，是有效增添“創(chuàng)新性教育元素”教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，具有現(xiàn)代、復(fù)合、先進(jìn)、時(shí)代和創(chuàng)新性特點(diǎn)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)涵包括：立題，學(xué)生在查閱資料的基礎(chǔ)上，根據(jù)教師科研項(xiàng)目或?qū)W生自己感興趣的研究方向選題，課題研究的目的、要求、結(jié)果明確，研究內(nèi)容可涵蓋多門課程知識(shí)；設(shè)計(jì)，學(xué)生根據(jù)已具有的知識(shí)儲(chǔ)備自行提出科學(xué)規(guī)范的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，給出明確的實(shí)驗(yàn)方法、步驟、技術(shù)路線、預(yù)期結(jié)果；實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)方案經(jīng)師生多次可行性論證后實(shí)施，學(xué)生從配制藥品到選擇儀器，從實(shí)驗(yàn)操作到觀察統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，獨(dú)立完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)研究過程；總結(jié)，學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行結(jié)果分析，得出結(jié)論，書寫完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告或?qū)嶒?yàn)研究論文，匯報(bào)并交流研究成果，并由師生共同評定成績。

在學(xué)生經(jīng)歷設(shè)計(jì)性科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究過程中，擁有充分展示自己能力的空間和舞臺(tái)，不僅能夠獲得豐富的科研訓(xùn)練體驗(yàn)，更能獲取大量的難以表述的內(nèi)隱知識(shí)，不僅能開拓視野，提高科研創(chuàng)新意識(shí)和能力，更能體會(huì)成功，獲得自信。

（二）主導(dǎo)思想及目的

當(dāng)今世界正處在一個(gè)大發(fā)展、大變革、大調(diào)整時(shí)期，國力、科技、人才的競爭，改革、創(chuàng)新、發(fā)展的深入不僅成為關(guān)乎國家發(fā)展和命運(yùn)的關(guān)鍵詞，而更成為帶給高等教育的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，因此，培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才必然成為高校教育教學(xué)必須認(rèn)真思考的核心問題。

為適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)對人才需求的變化，培養(yǎng)和造就具有競爭力的創(chuàng)新型高素質(zhì)人才，提高和增強(qiáng)學(xué)生社會(huì)核心競爭力，必須堅(jiān)持“注重基礎(chǔ)，拓寬知識(shí)，激發(fā)個(gè)性，強(qiáng)化技能，培養(yǎng)能力，提高素質(zhì)”的育人指導(dǎo)思想，必須堅(jiān)持“以人為本”的教學(xué)理念。開設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革、改變傳統(tǒng)教學(xué)模式、有效提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量、切實(shí)提升人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要舉措，是提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能、綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的有效途徑。開設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的目的在于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立的思維能力、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、百折不撓的工作作風(fēng)、相互協(xié)作的團(tuán)隊(duì)精神和勇于開拓的創(chuàng)新意識(shí)，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，使學(xué)生挖掘潛能、張揚(yáng)個(gè)性、鍛煉意志、培養(yǎng)能力、提升素質(zhì)；使教師轉(zhuǎn)變觀念、主動(dòng)學(xué)習(xí)、更新知識(shí)，自我發(fā)展，不斷成長。

（三）實(shí)施過程

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本流程是：動(dòng)員準(zhǔn)備和選擇課題——制定方案和修改論證——實(shí)驗(yàn)操作和分析討論——論文匯報(bào)和成績評定。

1.動(dòng)員準(zhǔn)備和選擇課題

（1）學(xué)情調(diào)研。采用調(diào)查問卷、個(gè)別談話等方式通過電子郵箱、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)對學(xué)生的興趣、基礎(chǔ)、能力等進(jìn)行較全面系統(tǒng)的專題調(diào)研，以便教師在實(shí)施設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有的放矢地開展工作。

（2）動(dòng)員準(zhǔn)備。教師準(zhǔn)備：一方面教師向?qū)W生闡明設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的總體思路，使學(xué)生明確思想，做好心理準(zhǔn)備；另一方面教師給學(xué)生介紹資料查閱方法以及學(xué)科研究進(jìn)展，激發(fā)學(xué)生興趣，引導(dǎo)學(xué)生廣泛搜集資料、查閱相關(guān)文獻(xiàn)，為選擇研究課題做一定的鋪墊。學(xué)生準(zhǔn)備：按照設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的靈活、個(gè)性化原則，以學(xué)生為主體，學(xué)生自愿組成若干個(gè)課題研究小組，每組2～6人不等，由1名主持人負(fù)責(zé)組織管理。

（3）選擇課題。學(xué)生在查閱資料和準(zhǔn)備充分的基礎(chǔ)上，根據(jù)教師科研項(xiàng)目或?qū)W生自己感興趣的研究方向進(jìn)行選題。要求所選課題研究的目的明確，具有綜合訓(xùn)練性；研究內(nèi)容歸屬于微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)范疇，并力求貼近生產(chǎn)、生活實(shí)際和研究熱點(diǎn)。

2.制定方案和修改論證

（1）制定方案。學(xué)生根據(jù)確立的選題，按規(guī)定的格式提交科學(xué)規(guī)范的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)書，闡明實(shí)驗(yàn)研究的立論依據(jù)（研究目的和意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，主要參考文獻(xiàn)等），提出研究方案（研究目標(biāo)，主要研究內(nèi)容，研究方法，技術(shù)路線，實(shí)驗(yàn)方案，擬解決的關(guān)鍵問題，預(yù)期結(jié)果等），列出經(jīng)費(fèi)預(yù)算。

（2）修改論證。設(shè)計(jì)方案經(jīng)組內(nèi)多次討論修改后提交，并在開題答辯課堂上接受理論及實(shí)踐可行性等方面的評審，按師生提出的修改和補(bǔ)充意見進(jìn)一步修改并定稿。

3.實(shí)驗(yàn)操作和分析討論

（1）實(shí)驗(yàn)操作。根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，通過開放實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生以課題研究小組為單位自己動(dòng)手準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)（配制藥品，選擇儀器設(shè)備），反復(fù)實(shí)踐，開展實(shí)驗(yàn)研究。

（2）分析討論。通過實(shí)驗(yàn)操作，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。遇到問題（實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，數(shù)據(jù)可疑等）時(shí)，及時(shí)商討或與指導(dǎo)教師交流，師生間相互學(xué)習(xí)、相互切磋、相互啟發(fā)、相互激勵(lì)，綜合分析原因，提出解決辦法并采取相應(yīng)的措施。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，整理分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，集體討論評價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論。

4.論文匯報(bào)和成績評定

（1）撰寫論文。以課題研究小組為單位共享實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，但每人必須獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析及研究論文的撰寫。研究論文則按畢業(yè)論文的格式統(tǒng)一要求。

（2）總結(jié)匯報(bào)。由課題主持人（或代表）將研究成果以PPT形式在規(guī)定時(shí)間內(nèi)向全體師生展示匯報(bào)，以課題研究小組為單位進(jìn)行答辯，每位成員均有展示自我的機(jī)會(huì)。

（3）成績評定。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)成績以30%的比例計(jì)入到實(shí)驗(yàn)總成績中，成績評定包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)論文等幾個(gè)方面。即實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是否科學(xué)合理；實(shí)驗(yàn)過程是否態(tài)度認(rèn)真；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是否翔實(shí)可靠；實(shí)驗(yàn)論文是否分析合理并格式規(guī)范。

（四）收獲和體會(huì)

1.促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的全面提升

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程給學(xué)生提供了一個(gè)“無拘無束的自由發(fā)展的”的學(xué)習(xí)時(shí)空，學(xué)生成為教學(xué)真正的主體。通過設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的課題研究，學(xué)生對微生物學(xué)研究方法和實(shí)驗(yàn)基本操作有了深刻的理解，對微生物學(xué)理論知識(shí)有了進(jìn)一步印證，綜合素質(zhì)得到了全面的提升。

（1）創(chuàng)新思維能力。在選題論證、分析討論過程中，學(xué)生們各抒己見，從不同角度分析和闡明自己的觀點(diǎn)，拓展了思維視角，通過集體討論交流，碰撞產(chǎn)生出智慧的火花，從而培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

（2）文獻(xiàn)查閱能力。為確保實(shí)驗(yàn)研究的順利進(jìn)行，學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)過程及論文寫作過程中，需要查閱大量相關(guān)的文獻(xiàn)資料或書籍，因而，鍛煉了學(xué)生的文獻(xiàn)查閱能力。

（3）動(dòng)手操作能力。在完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課題研究的過程中，學(xué)生通過對多種實(shí)驗(yàn)技術(shù)的綜合運(yùn)用和反復(fù)實(shí)踐，強(qiáng)化了對微生物學(xué)基本實(shí)驗(yàn)技能的掌握，提高動(dòng)手操作能力。

（4）溝通交流能力。在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中，通過小組內(nèi)討論、師生間相互切磋以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)研究方案的開題、研究論文答辯匯報(bào)，提供給學(xué)生交流、匯報(bào)的平臺(tái)，有意識(shí)地強(qiáng)化學(xué)生溝通交流能力的訓(xùn)練，提高了語言表達(dá)和與他人交流的能力。

（5）論文撰寫能力。在撰寫實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)書、實(shí)驗(yàn)研究論文過程中，學(xué)生要對所查資料及所學(xué)知識(shí)進(jìn)行提煉和總結(jié)，運(yùn)用準(zhǔn)確的書面語言描述現(xiàn)象、闡述觀點(diǎn)，學(xué)生基本了解和掌握了論文寫作的基本思路和要求，為畢業(yè)論文的寫作奠定了基礎(chǔ)。

（6）良好科學(xué)素質(zhì)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)研究存在很多未知和不確定性，為避免由主觀因素所導(dǎo)致的實(shí)驗(yàn)失敗或重復(fù)操作，需要學(xué)生具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和堅(jiān)忍不拔的意志品質(zhì)。通過設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立、認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，提高了學(xué)生良好的科學(xué)素質(zhì)。

（7）團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)以研究小組為單位開展研究，小組每個(gè)成員的觀點(diǎn)、見解、能力不同，從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)到實(shí)驗(yàn)操作，從結(jié)果分析到論文答辯，需要分工合作，密切配合，營造了切磋研討、教學(xué)機(jī)會(huì)和氛圍。在這過程中，培養(yǎng)了學(xué)生合作意識(shí)、團(tuán)隊(duì)意識(shí)、團(tuán)隊(duì)精神，增強(qiáng)了學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

2.促進(jìn)教師的提高和發(fā)展

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程的開設(shè)使教師面臨新的挑戰(zhàn)，對教師的素質(zhì)和能力提出了更高的要求。教師的變化主要體現(xiàn)在：

（1）觀念、角色的轉(zhuǎn)變。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程給學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力的展示提供了一個(gè)良好的平臺(tái)，學(xué)生真正成為教學(xué)主體，教師是學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的組織者、引導(dǎo)者；在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，學(xué)習(xí)成績不再是評價(jià)學(xué)生的主要依據(jù)，一些成績平平的學(xué)生或較差的學(xué)生卻嶄露頭角，從多元化角度發(fā)現(xiàn)學(xué)生、評價(jià)學(xué)生，改變了教師的人才觀和質(zhì)量觀。

（2）師生關(guān)系的轉(zhuǎn)變。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)突出“以人為本”、“以學(xué)生能力培養(yǎng)為核心”的教學(xué)理念。在教學(xué)中，教師為學(xué)生提供服務(wù)、指導(dǎo)和管理，師生平等互助，共同成長和發(fā)展。

（3）促進(jìn)教師轉(zhuǎn)型，追求卓越。在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師既是指導(dǎo)者、服務(wù)者、組織者，又是學(xué)習(xí)者，更要成為研究者。要有效地指導(dǎo)學(xué)生開展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)研究，教師必須具備扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能功底，查閱文獻(xiàn)，及時(shí)了解最新的科研動(dòng)態(tài)，不斷學(xué)習(xí)，更新知識(shí)，成為學(xué)習(xí)者；要有效地指導(dǎo)學(xué)生開展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)研究，教師必須了解學(xué)情，研究學(xué)生興趣、基礎(chǔ)、能力，研究教學(xué)規(guī)律，研究教學(xué)改革，成為研究者、專家。教師以教促學(xué)，學(xué)生以學(xué)促教，教學(xué)相長，師生共同提高，形成了良性循環(huán)。

三、結(jié)語

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的有效途徑，在提高學(xué)生的綜合素質(zhì)方面發(fā)揮了重要作用，是現(xiàn)代教育的必然趨勢。實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是一項(xiàng)長期的工作，只要我們堅(jiān)持不斷探索和實(shí)踐，就一定能夠達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

[1]蘇文金，周常義，蔡慧農(nóng).微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的若干實(shí)踐[J].微生物學(xué)通報(bào)，2008（6）.

[2]白鳳翎，馬春穎.綜合性、應(yīng)用性微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索與實(shí)踐 [J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2008（7）.

[3]何炎明，王宏斌，戚康標(biāo)等.以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心，實(shí)施開放式研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2009（6）.

[4]王金發(fā).整合理念，構(gòu)建開放式研究性的教學(xué)與學(xué)習(xí)新模式[J].中國高等教育，2007（21）.

[5]張廣獻(xiàn)，譚宇蕙，吳映雅.生物化學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)與創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)[J].基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育，2011（7）.

[6]陶春元，喻國貞，曹小華.大學(xué)化學(xué)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐與探索 [J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011（6）.

[7]劉志偉，屈年瑞，高大威.微生物學(xué)開放性實(shí)驗(yàn)的探索與研究[J].微生物學(xué)通報(bào)，2011（1）.