生物學(xué)開(kāi)放式立體化實(shí)踐教學(xué)體系的研究與實(shí)踐

黃秋斌 王淼

摘 要 生物學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)施成效是生物學(xué)專(zhuān)業(yè)教學(xué)質(zhì)量的評(píng)判依據(jù)。為提升實(shí)踐教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力，本課題從實(shí)踐內(nèi)容更新與整合、實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)與管理、實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)置與保障等方面探索了生物學(xué)人才培養(yǎng)中開(kāi)放式、立體化實(shí)踐教學(xué)體系的建設(shè)與優(yōu)化。

關(guān)鍵詞 實(shí)踐教學(xué) 教學(xué)效果 立體 創(chuàng)新

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2018.10.035

Research and Practice of Open and Three-dimensional

Practical Teaching System of Biology

HUANG Qiubin， WANG Miao

（School of Life Sciences， Henan University， Kaifeng， Henan 475004）

Abstract Biology is a natural subject based on experiment. The effect of practice teaching is the basis of judging the teaching quality of biology specialty. In order to improve the effect of practical teaching and cultivate students' innovative consciousness and ability， this topic explores the construction and optimization of the open and three-dimensional practical teaching system in biology personnel training from the aspects of the renewal and integration of practical content， the construction and management of practical platform， and the setting and guarantee of practical links.

Keywords practice teaching； teaching effects； three-dimensional； innovation

黨的十七大提出，提高自主創(chuàng)新能力，建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家，是國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的核心。習(xí)近平同志在十九大報(bào)告中指出，創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力。相應(yīng)，如何改革培養(yǎng)模式、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才成為各大高校必須要解決的問(wèn)題。生命科學(xué)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是其教學(xué)體系中的重要一環(huán)，在提高學(xué)生創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力，幫助學(xué)生理解基礎(chǔ)理論等方面有著不可替代的作用。

目前，生物學(xué)實(shí)踐教學(xué)中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程都與理論課程對(duì)應(yīng)，教學(xué)過(guò)程注重教師在實(shí)驗(yàn)課中的主導(dǎo)作用，強(qiáng)調(diào)基本知識(shí)的傳授而忽視了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。各門(mén)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容缺乏有機(jī)聯(lián)系，同一實(shí)驗(yàn)課程，由于受實(shí)驗(yàn)時(shí)間的限制，也以增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，缺乏系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致盡管學(xué)生做了很多實(shí)驗(yàn)，但對(duì)如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)等了解甚微，不僅脫離了生產(chǎn)實(shí)際，而且不利于應(yīng)用技術(shù)的掌握和實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練，更談不上創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

本課題探索了創(chuàng)新人才培養(yǎng)中開(kāi)放式、立體化實(shí)踐教學(xué)體系的建設(shè)與優(yōu)化。從實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)與管理、實(shí)踐內(nèi)容更新與整合、實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)置與保障等方面對(duì)生物實(shí)踐教學(xué)體系進(jìn)行改革，探索和構(gòu)建能切實(shí)提升教學(xué)效果的新教學(xué)模式，在筑牢學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)的同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和科學(xué)態(tài)度。

1 教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化整合

在深入調(diào)研現(xiàn)有實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，進(jìn)行系統(tǒng)的整理和歸類(lèi)。首先，進(jìn)行“合并同類(lèi)項(xiàng)”、“查漏補(bǔ)缺”和“推陳出新”，即，相似的實(shí)踐內(nèi)容合并，陳舊內(nèi)容摒除，以往由于缺乏足夠的平臺(tái)保障和課時(shí)保障而未能開(kāi)設(shè)的綜合性、設(shè)計(jì)性、課題性實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行重新規(guī)劃設(shè)計(jì)。在進(jìn)行深入梳理的情況下，對(duì)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行劃分。整個(gè)教學(xué)實(shí)踐體系的制定追求“扎實(shí)穩(wěn)重、系統(tǒng)深入”的特點(diǎn)。

理論課程相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容以基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和課程特色實(shí)驗(yàn)為主，讓學(xué)生具備扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)技能、知識(shí)結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比和梳理，我們發(fā)現(xiàn)多個(gè)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在生物學(xué)不同課程重復(fù)體現(xiàn)，雖然所用材料、實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠兴顒e，但實(shí)驗(yàn)技術(shù)大同小異。例如：“顯微鏡的使用”在普通生物學(xué)、動(dòng)物學(xué)、微生物學(xué)課程中均有設(shè)置。我們將該實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行合并，僅在普通生物學(xué)中設(shè)置，并且將原微生物學(xué)、動(dòng)物學(xué)中的內(nèi)容融合其中。通過(guò)以上梳理工作，各實(shí)驗(yàn)課程既獨(dú)立又統(tǒng)一，整個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)體系精煉有序。其次，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要科學(xué)安排，各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目既相對(duì)獨(dú)立又層層遞進(jìn)。實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行之初要強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)性，在此基礎(chǔ)上我們有意將實(shí)驗(yàn)順序進(jìn)行調(diào)整，突出各項(xiàng)目之間的系統(tǒng)性和連續(xù)性。例如，我們微生物基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的開(kāi)展順序?yàn)椋号囵B(yǎng)基制備、高壓滅菌、微生物分離與純化、革蘭氏染色與細(xì)菌結(jié)構(gòu)觀察、顯微計(jì)數(shù)等順序，從宏觀到微觀次第展開(kāi)，環(huán)環(huán)相扣，方便學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)驗(yàn)，更易于理解和掌握。

教學(xué)體系中綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容學(xué)院通過(guò)綜合性大實(shí)驗(yàn)、系統(tǒng)科研訓(xùn)練、專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)、專(zhuān)業(yè)競(jìng)賽、課題性實(shí)驗(yàn)的形式體現(xiàn)，該部分內(nèi)容重在培養(yǎng)學(xué)生的綜合科研素質(zhì)和科研精神，并以“寓教于研”的人才培養(yǎng)模式為學(xué)生提供立體的創(chuàng)新環(huán)境。綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由課程綜合、專(zhuān)業(yè)綜合、課題設(shè)計(jì)三部分組成。課程綜合為各門(mén)課程中設(shè)置的綜合性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由課程組和系主任商定。專(zhuān)業(yè)綜合結(jié)合各專(zhuān)業(yè)特色，設(shè)置綜合性大實(shí)驗(yàn)，在學(xué)期末集中進(jìn)行。課題性實(shí)驗(yàn)不限定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期貫穿學(xué)生本科階段，低年級(jí)時(shí)學(xué)生參與各個(gè)科研平臺(tái)的輪轉(zhuǎn)，主要學(xué)習(xí)各平臺(tái)基本技術(shù)，后期根據(jù)學(xué)生興趣選擇一定的課題進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練，并擇優(yōu)推薦參加各級(jí)專(zhuān)業(yè)競(jìng)賽。

2 教學(xué)體系的創(chuàng)新與設(shè)計(jì)

在優(yōu)化整合實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，認(rèn)真探索各實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)之間的銜接與配置，制定科學(xué)合理的實(shí)踐教學(xué)計(jì)劃，構(gòu)建和探索了系統(tǒng)化、循序漸進(jìn)式的多層次實(shí)踐教學(xué)體系。

目前我院實(shí)踐教學(xué)體系是由“專(zhuān)業(yè)講壇”—“科研訓(xùn)練”，“實(shí)驗(yàn)課程”——“實(shí)習(xí)見(jiàn)習(xí)”——“畢業(yè)論文”兩條并行主線，這兩條主線由五塊實(shí)踐性教學(xué)過(guò)程組成，其內(nèi)容相互補(bǔ)充，既相對(duì)獨(dú)立又完整統(tǒng)一。

“專(zhuān)業(yè)講壇”——“科研訓(xùn)練”這條主線以尊重學(xué)生意愿為前提，是以學(xué)生為主體的自主實(shí)踐平臺(tái)，希望能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的能動(dòng)性和創(chuàng)造性。專(zhuān)業(yè)講壇開(kāi)設(shè)“教授講壇”、“專(zhuān)業(yè)科學(xué)進(jìn)展”兩門(mén)課，以引發(fā)學(xué)生專(zhuān)業(yè)興趣為目的，培養(yǎng)學(xué)生科研意識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生未來(lái)發(fā)展方向。科研訓(xùn)練為學(xué)生提供一個(gè)了解和提升專(zhuān)業(yè)技能的機(jī)會(huì)，學(xué)生通過(guò)在不同科研平臺(tái)輪轉(zhuǎn)并參與各科研平臺(tái)的專(zhuān)題講座、學(xué)術(shù)討論和科研項(xiàng)目，使學(xué)生在文獻(xiàn)查閱、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理、文獻(xiàn)綜述、開(kāi)題報(bào)告、項(xiàng)目申請(qǐng)報(bào)告撰寫(xiě)、學(xué)位論文和科技論文寫(xiě)作等方面得到較為系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和體驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)意識(shí)和科研素養(yǎng)。

“實(shí)驗(yàn)課程”——“實(shí)習(xí)見(jiàn)習(xí)”——“畢業(yè)論文”這條主線為學(xué)生的必修實(shí)踐環(huán)節(jié)。實(shí)踐內(nèi)容和進(jìn)度安排由學(xué)院進(jìn)修規(guī)劃。實(shí)驗(yàn)課程是以專(zhuān)業(yè)知識(shí)驗(yàn)證和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能的鍛煉為目的，實(shí)習(xí)見(jiàn)習(xí)是開(kāi)展專(zhuān)業(yè)實(shí)踐的系統(tǒng)體驗(yàn)，而畢業(yè)論文則是學(xué)生專(zhuān)業(yè)綜合素質(zhì)的一個(gè)“特訓(xùn)營(yíng)”，教學(xué)內(nèi)容層層推進(jìn)，夯實(shí)學(xué)生專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)。

兩條實(shí)踐路線相互獨(dú)立又互為補(bǔ)充，既充分體現(xiàn)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)內(nèi)容，又尊重了學(xué)生的個(gè)人意愿，既保證了專(zhuān)業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)，又倡導(dǎo)了學(xué)生自主創(chuàng)新。

3 構(gòu)建了開(kāi)放式的培養(yǎng)平臺(tái)

開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是創(chuàng)新教學(xué)體系的實(shí)施的有力保障，實(shí)驗(yàn)室、科研平臺(tái)、校外聯(lián)合研究所等實(shí)踐平臺(tái)的有序開(kāi)放和有效管理是創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)體系高校運(yùn)轉(zhuǎn)的前提。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室供實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)用，實(shí)驗(yàn)室必須保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作的順利開(kāi)展，在其它空余時(shí)間，本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室也有條件地對(duì)本科生開(kāi)放，專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室全天候?qū)W(xué)生開(kāi)放。學(xué)院擁有的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、教育部和河南省的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和工程中心、河南大學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以及學(xué)院基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心等各級(jí)各類(lèi)實(shí)驗(yàn)全部對(duì)本科生開(kāi)放。學(xué)生可以在一二年級(jí)根據(jù)微生物課堂所學(xué)選取感興趣的訓(xùn)練課堂進(jìn)行更深入的拓展，或者參加不同課題組的研究工作，參與或自主開(kāi)展科研訓(xùn)練。另外，我們鼓勵(lì)學(xué)生將實(shí)驗(yàn)課以外的拓展課題進(jìn)行深入挖掘，允許學(xué)生在高年級(jí)時(shí)將課題延續(xù)為畢業(yè)論文的研究?jī)?nèi)容?？蒲袑?shí)驗(yàn)室接受大一大二的科研訓(xùn)練任務(wù)，接受大三大四的畢業(yè)論文實(shí)驗(yàn)任務(wù)，全天候?qū)Ρ究粕_(kāi)放。

另外，積極加強(qiáng)與科教協(xié)作、校企合作，利用中科院科研院所的優(yōu)質(zhì)的師資和科研資源，以及企業(yè)的實(shí)踐實(shí)訓(xùn)基地，積極探索人才培養(yǎng)有效途徑。學(xué)生在此進(jìn)行學(xué)習(xí)和實(shí)踐可以收獲系統(tǒng)的科研體驗(yàn)，可以耳濡目染專(zhuān)業(yè)科研人員對(duì)學(xué)術(shù)問(wèn)題兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的探索精神。學(xué)院在加強(qiáng)與校外單位合作的同時(shí)將科研院所和企業(yè)中所推行的“課題式、導(dǎo)師制”實(shí)踐教學(xué)模式在普通本科生培養(yǎng)中進(jìn)行復(fù)制，促進(jìn)人才培養(yǎng)和體系創(chuàng)新。

4 教學(xué)方法的改進(jìn)

教學(xué)方法直接影響教學(xué)效果，教學(xué)方法的創(chuàng)新對(duì)于提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果具有重要意義。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)重在灌輸一大堆“標(biāo)準(zhǔn)化的操作”、學(xué)生學(xué)完之后，只是“知道了”很多東西，但對(duì)生命科學(xué)研究邏輯并沒(méi)有領(lǐng)會(huì)與掌握。為了在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中加深學(xué)生對(duì)生命科學(xué)研究?jī)?nèi)在邏輯的理解，我們?cè)诮虒W(xué)中采取啟發(fā)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法，提高開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比重，擯棄按部就班的單純性步驟重復(fù)。在吃透教學(xué)內(nèi)容和目的前提下，設(shè)計(jì)開(kāi)放性的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在實(shí)驗(yàn)的每一步都設(shè)計(jì)多個(gè)選項(xiàng)，而不同的選項(xiàng)可能會(huì)出現(xiàn)不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，然后再給學(xué)生講解為什么不同的實(shí)驗(yàn)操作會(huì)出現(xiàn)不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這樣在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中強(qiáng)化師生互動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

其次則是在教學(xué)過(guò)程中提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性，在傳統(tǒng)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ街欣蠋熓侵黧w，需要準(zhǔn)備學(xué)生的實(shí)驗(yàn)材料和板書(shū)。為了增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，采取讓學(xué)生提前準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料，課堂講解部分實(shí)驗(yàn)原理，一方面可以增強(qiáng)學(xué)生責(zé)任感，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的科研態(tài)度，另一方面則是可以提高學(xué)生積極性，從而加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解，減少做實(shí)驗(yàn)時(shí)的盲目性，極大提高教學(xué)效果。

5 教學(xué)手段的改善

實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的提升，還需要教師通過(guò)合適的媒介將知識(shí)傳輸給學(xué)生，現(xiàn)代信息技術(shù)的進(jìn)步為實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段的更新提供了便利。充分利用新媒體，讓課堂“鮮活”起來(lái)對(duì)提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果大有裨益。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中我們注重綜合使用幻燈、電視、錄像、計(jì)算機(jī)等媒介來(lái)達(dá)到圖文并茂的效果，提升教學(xué)水平。例如，在“顯微鏡觀察細(xì)菌形態(tài)”實(shí)驗(yàn)中因?yàn)槲⑸飩€(gè)體較小，肉眼不能夠看見(jiàn)，故其形態(tài)結(jié)構(gòu)較為抽象，這樣可以利用多媒體進(jìn)行教學(xué)使學(xué)生視、聽(tīng)、做相結(jié)合起來(lái)，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)的成功率。另外，在進(jìn)行“簡(jiǎn)單染色”實(shí)驗(yàn)過(guò)程中利用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)來(lái)講解會(huì)太抽象，影響教學(xué)效果，如果利用多媒體動(dòng)畫(huà)的形式闡述簡(jiǎn)單染色的步驟則會(huì)使學(xué)生易于理解掌握，從而能夠提高教學(xué)效果。

6 教學(xué)考核方式的改變

現(xiàn)行的實(shí)驗(yàn)課程考核手段方式比較單一，多為平時(shí)成績(jī)和期末成績(jī)權(quán)重相加的方法進(jìn)行。期末成績(jī)?yōu)槔碚摽荚囌急?0%，平時(shí)成績(jī)即實(shí)驗(yàn)報(bào)告占比70%。這種考核手段有比較大的弊端，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)所占比例較大，會(huì)造成部分學(xué)生在書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)為了獲得教師的高分青睞，從而胡編亂造“完美”數(shù)據(jù)，有的學(xué)生則是實(shí)驗(yàn)操作技能的旁觀者，不做實(shí)驗(yàn)而去抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這種情況一方面不能考察和肯定學(xué)生的能力，另一方面也不能監(jiān)督、提高教師的工作及學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，所以要對(duì)教學(xué)考核方式進(jìn)行創(chuàng)新改革，建立對(duì)學(xué)生能力考核評(píng)價(jià)體系。教學(xué)考核方式改變后對(duì)學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定分為以下幾個(gè)部分：理論考試（30%），實(shí)驗(yàn)操作技能考核（50%），實(shí)驗(yàn)報(bào)告及考勤（20%）。通過(guò)加大對(duì)實(shí)驗(yàn)操作技能的考核不僅督促學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)儀器，從而彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的不足，同時(shí)也能反映教師教學(xué)效果，對(duì)教學(xué)效果的改進(jìn)具有一定的作用。

其他實(shí)踐環(huán)節(jié)的考核則加大學(xué)生考勤和導(dǎo)師評(píng)價(jià)在整個(gè)評(píng)分中的比重。實(shí)習(xí)、見(jiàn)習(xí)、科研訓(xùn)練、畢業(yè)論文（下轉(zhuǎn)第89頁(yè)）（上接第81頁(yè)）進(jìn)行中，我們注重學(xué)生參與度的考核，由所在平臺(tái)負(fù)責(zé)考勤，由課題導(dǎo)師負(fù)責(zé)評(píng)價(jià)實(shí)踐效果，最終成績(jī)按照考勤30%，導(dǎo)師評(píng)價(jià)70%權(quán)重相加的辦法進(jìn)行計(jì)算。

幾年來(lái)，通過(guò)實(shí)踐以上教學(xué)改革思路，不僅加強(qiáng)了學(xué)生的微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技能，而且使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中更深地理解基礎(chǔ)理論，提高學(xué)生的綜合能力與創(chuàng)新意識(shí)，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性，有效提升了教學(xué)效果。

*通訊作者：王淼

基金項(xiàng)目：河南大學(xué)校級(jí)重點(diǎn)教學(xué)改革項(xiàng)目，教學(xué)改革項(xiàng)目編號(hào)為HDXJJG2015-27

參考文獻(xiàn)

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