實驗室輪轉導師制在本科生全方位實踐教學體系中的探索

赫 杰， 聶 桓， 史 明， 魏力軍， 馬文君， 李 鈺

(哈爾濱工業(yè)大學 生命科學與技術學院， 哈爾濱150080)

生物學專業(yè)是一個理論性較強，同時與實踐研究結合非常緊密的專業(yè)。實踐教學環(huán)節(jié)在本科生培養(yǎng)中具有舉足輕重的作用，是高質量、高水平本科生教育的重要保障[1-2]。改革前本院的校內實踐教學環(huán)節(jié)包括實驗課程(必修)、大一年度項目(選修)、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目(選修)和本科畢業(yè)設計(必修)4個方面的實踐訓練內容。然而，與其他很多高校類似[3-5]，我校生物學專業(yè)的本科生也面臨著學生動手實驗機會較少、實踐能力不足等問題，究其原因主要在于：1)本科生的實驗課程課時有限，導致實驗內容并不飽滿；2)本科生的實驗課無法安排一些技術較深較復雜的實驗項目，從而導致實驗課程動手能力鍛煉與教學目標所要達到的科研能力培養(yǎng)有著本質的差距；3)大一年度項目和大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目以研究小組(4人/組)形式選擇某一個研究方向的課題，有的小組主要是由組長完成整個實驗內容，其他組員實際動手參與較少。上述這些問題明顯阻礙了本科生實踐能力的培養(yǎng)。另外，大四年級的畢業(yè)設計通過學生和導師的雙向選擇來確定導師，改革前學生和導師之間的了解僅限于短暫的咨詢，而學生對于導師的研究方向、管理模式等了解甚微，自己喜愛哪個研究方向也無從感知。

在當前形勢下，由于生物學專業(yè)本科生培養(yǎng)過程中存在諸多問題，如何能深化“厚基礎、強實踐、嚴過程、求創(chuàng)新”的人才培養(yǎng)特色，加快培養(yǎng)一流人才，是目前面臨的一個挑戰(zhàn)。本院結合全員、全過程、全方位育人機制，認真分析本科生培養(yǎng)過程中的具體情況，對實踐教學管理機制進行改革，針對大二和大三年級提出了實驗室輪轉導師制度。改進后的培養(yǎng)模式實現(xiàn)了充分利用每個學生的在校時間，使每個學生實踐動手能力和科研思維都得到充分的訓練，提高了實踐教學效果。

1 實驗室輪轉的周期

美國實驗室輪轉制度在博士研究生教育中實行較早，對高水平研究生的培養(yǎng)具有突出的作用。在國內，許多高校也開展了研究生實驗室輪轉的嘗試[6-7]，但尚未見在生物學專業(yè)本科生中實行實驗室輪轉制度。為了強化科學研究和學生基礎的有機融合，提高學生綜合實踐能力，我院積極探索教育教學改革的新模式和新舉措，并于2017年面向大二、大三本科生正式執(zhí)行實驗室輪轉導師制，目前已作為學生畢業(yè)要求的重要環(huán)節(jié)之一，被納入到本科生培養(yǎng)方案當中。

為了充分發(fā)揮實驗室在實踐教學中的重要作用[8-9]，推動跨學科交叉融合，促進學生創(chuàng)新思維的發(fā)展，培養(yǎng)復合應用型人才，我院要求學生在大二、大三階段從生物化學和分子生物學、微生物生物技術、神經生物學等研究方向共23個實驗室中選擇自己喜歡的實驗室進行輪轉。春季學期為3月1日至6月30日，秋季學期為9月1日至12月30日。每個學期為1期，共需完成4期的實驗室輪轉，即為一個完整的周期，必修學分為1學分。

改革后的培養(yǎng)模式堅持“以學生為中心、學生學習與發(fā)展成效驅動”為教育理念。為了方便學生快速找到自己適合的實驗室和科研方向，學生進入輪轉的實驗室，如果發(fā)現(xiàn)不是自己感興趣或者擅長的研究方向，2周內可申請調換其他實驗室。為了利于學生在感興趣的實驗室中得到較長時間的科研訓練，如果學生找到了自己適合的研究方向，可不再輪轉其他實驗室，需與導師針對為期1～2年的某一具體項目提出申請，項目答辯合格可以抵換相應實驗室輪轉學分。另外，在實驗室輪轉期間開展大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的學生，國家級項目可抵換2期的實驗室輪轉，省級和校級項目可抵換1期的實驗室輪轉。

2 實驗室輪轉的實驗內容

導師對于生物學專業(yè)本科生科研素養(yǎng)的提高具有重要意義[10]。本院要求各實驗室的指導教師需提前提供實驗室輪轉的實驗內容，學生根據興趣愛好，可直接參與輪轉實驗室的課題研究或針對某實驗技術進行專項學習。導師認真安排學生輪轉期間的工作，隨時考查學生工作進度及成果。學院為每位輪轉學生發(fā)放了《實驗記錄本》，指導教師每月至少檢查一次并簽字確認。

實驗室輪轉的內容經過導師的精心設計，既可以使本科生參與到研究生學長的課題當中，有的放矢地學習和實踐，也可以安排獨立的小課題，從觀摩開始，再到獨立實驗，參與到導師的基金項目當中，增加實踐的挑戰(zhàn)性，增強學生的科研意識和創(chuàng)新精神。導師根據學生的個性化特點，合理地安排實驗內容，如在某段時間，有的學生參加本實驗室的大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，導師對這部分學生輪轉的內容重點圍繞大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，根據進展情況進行針對性的培訓；針對其余的學生，導師可根據學生在其他實驗室學習的情況，安排新的培訓內容，或者繼續(xù)前實驗室還沒有解決的難題，幫助學生攻克技術難點，安排學生繼續(xù)完成原先的訓練項目。

3 實驗室輪轉導師制的考核方式

為了更好地發(fā)揮實驗室輪轉在學生培養(yǎng)中的積極作用，學院建立了系統(tǒng)的考核評價體系，從而規(guī)范實驗室輪轉導師制度。學生在每學期實驗室輪轉結束后，需提交實驗記錄本和輪轉的實驗報告，并結合輪轉訓練內容準備PPT進行綜合答辯。學院組織專家對其進行評審。每位同學幻燈片的陳述內容應至少包含：直接參與輪轉實驗室的課題研究或某實驗技術學習的進展情況及結果；參加實驗室組會次數(shù)、出勤情況；對課題組研究方向和前沿的了解等。評委通過問答，針對不同階段本科生的知識水平和研究能力，檢驗學生基礎理論知識的掌握程度，以及利用這些知識解決實際問題的能力，給出與其年級要求相匹配的相應分數(shù)，并撰寫簡要評語。為了更為客觀公正地評價學生現(xiàn)階段的實際學習成果和研究能力，多位專家給出的平均成績作為學生的最終考核結果。

輪轉期間各環(huán)節(jié)總成績低于60分為不合格，給予黃牌警告。如果在下一期考核中仍為黃牌，視為考核不通過，需額外重修一期實驗室輪轉。第一次重修黃牌警告，第二次重修紅牌警告。采用這樣的考核監(jiān)督機制，促進學生自主學習能力的培養(yǎng)，提高學生動手操作能力以及解決實際問題的能力。

4 實驗室輪轉導師制的培養(yǎng)模式取得了成效

實驗室輪轉導師制實施以后，我們對2016級和2017級共52名學生進行了滿意度問卷調查，回收率100%，均為有效問卷。整理數(shù)據并應用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據分析(表1)，結果表明：1) 2016級和2017級學生對實驗室輪轉導師制度安排是否合理的評價，認為“好”和“較好”的人數(shù)較“一般”和“差”的學生人數(shù)顯著增多(P<0.01); 2) 對是否能激發(fā)科學研究興趣的評價結果，“好”和“較好”的評價分別占65.4%和21.2%，顯著高于“一般”(9.6%)和“差”(3.8%)的評價人數(shù)(P<0.01); 3) 對是否有助于甄選自己感興趣的研究方向的問卷調查，評價為“好”和“較好”的學生比例顯著高于“一般”和“差”的學生比例(P<0.01); 4) 對是否有利于獲取專門技能和前沿知識的問卷調查，評價為“好”和“較好”的學生人數(shù)較評價為“一般”和“差”的學生人數(shù)明顯增多(P<0.01)，具有顯著性差異; 5) 對是否有利于培養(yǎng)科研綜合素質和實踐能力的評價，“好”和“較好”的評價人數(shù)顯著高于“一般”和“差”的學生人數(shù)(P<0.01); 6) 2016級和2017級學生對實驗室輪轉導師制實施的整體效果及作用的評價結果，“好”和“較好”的評價分別占69.2%和21.2%，顯著高于“一般”(5.8%)和“差”(3.8%)的評價(P<0.01)。上述問卷的統(tǒng)計結果表明，該實驗室輪轉導師制的培養(yǎng)模式極大地提高了本科生的培養(yǎng)質量。

表 1 本科生對實驗室輪轉導師制反饋意見的調查結果

改革后的培養(yǎng)模式，即在原培養(yǎng)方案的基礎上面向大二、大三本科生增設了實驗室輪轉導師制度，取得的最優(yōu)效果體現(xiàn)在:1)學生可以盡快熟悉科研環(huán)境，與不同導師接觸中甄選自己感興趣的研究方向，最大程度避免科研道路上浪費時間和走彎路；2)學生可以從23個實驗室中選擇多個研究方向，學習一些具體實驗操作或完成一個相對獨立的課題，培養(yǎng)學生親自發(fā)現(xiàn)事物本質的能力；3)實驗室輪轉的內容既與大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目緊密銜接，又與不同實驗室的研究方向相結合，最大限度發(fā)揮每一位導師在實驗室資源上的優(yōu)勢。將科研引入學生實踐教學，增加了實踐培訓的時間與深度，顯著提高了實踐教學的質量。

5 結語

本院針對高校生物學專業(yè)本科生科研能力相對薄弱的弊端，結合本科生的全方位培養(yǎng)機制，提出了改革方案。改進后的培養(yǎng)模式于2017—2019年針對2016級和2017級本科生得到了初步實踐，取得了較好的效果。該方案為大一年度項目和本科生實驗課程的拓展，與大二和大三年級的大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目相結合，為大四年級本科畢業(yè)設計的無縫連接奠定基礎(圖 1)。實驗室輪轉導師制使本院的實踐教學體系更加多元化，真正形成了“縱向層次化、橫向模塊化、整體綜合化”的全員、全方位的實踐教學體系，對其他高校的教學改革具有一定的參考價值。

圖1 改革后校內實踐訓練的教學體系