多學(xué)科交叉融合下創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的實驗教學(xué)模式探究

[摘 " " " " " 要] "隨著國家對創(chuàng)新型人才需求的不斷提升，現(xiàn)有高校教學(xué)模式難以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和探索精神。對此，高校教學(xué)模式需要進(jìn)行深刻的改革，以建立更加完善、先進(jìn)及符合新時代需求的教學(xué)體系，尤其是在實驗教學(xué)方面。實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新思維和科研素養(yǎng)的一門重要課程，教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段是激發(fā)學(xué)生主動思考和動手積極性的關(guān)鍵。將針對生物學(xué)實驗教學(xué)現(xiàn)狀和問題，從培養(yǎng)具有多學(xué)科交叉融合的新型人才出發(fā)，提出相應(yīng)的改革措施，以期為創(chuàng)新型人才培養(yǎng)新模式提供理論參考和實踐依據(jù)。

[關(guān) " "鍵 " 詞] "創(chuàng)新型人才;實驗教學(xué);多學(xué)科交叉融合

[中圖分類號] "G642 " " " " " " " " " [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] "A " " " " " " " " [文章編號] "2096-0603（2022）31-0166-03

隨著時代的發(fā)展，各行各業(yè)對創(chuàng)新型人才的需求越來越高，多學(xué)科交叉融合作為創(chuàng)新的源泉，在現(xiàn)代教育體系中具有舉足輕重的地位。然而，現(xiàn)有的高校教育觀念相對落后，學(xué)科交叉融合意識較為薄弱，融合度極低，缺乏相應(yīng)的教學(xué)理念。在當(dāng)今社會發(fā)展形勢下，多學(xué)科交叉融合將是高校學(xué)科發(fā)展的必然趨勢[1-2]，是培養(yǎng)滿足社會需求的創(chuàng)新型人才的關(guān)鍵。對此，我們需要調(diào)整高校教學(xué)中學(xué)科之間的結(jié)構(gòu)，在堅持協(xié)同創(chuàng)新的理念下，為建立多學(xué)科交叉融合平臺提供支撐。而在此過程中，實驗教學(xué)作為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要環(huán)節(jié)，是重點調(diào)整的對象之一。實驗教學(xué)不但能幫助學(xué)生在鞏固理論知識的基礎(chǔ)上掌握基本的實驗技能，還能提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神、科學(xué)思維以及創(chuàng)新思維，進(jìn)而有效促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)和能力的提高[3]。但現(xiàn)有的實驗教學(xué)模式存在一些問題，不能達(dá)到上述目的。因此，為了提高實驗課程的質(zhì)量，為國家培育創(chuàng)新型人才，本文將基于多學(xué)科交叉融合理念，探索生物學(xué)實驗改革的措施與對策，為構(gòu)建創(chuàng)新型人才培養(yǎng)新模式提供參考和實踐依據(jù)。

一、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的新需求

近年來，隨著社會的快速發(fā)展、科技的不斷進(jìn)步，我國對人才的需求有了新的要求。對此，黨的十九大報告提出了要加快建設(shè)創(chuàng)新型國家的要求，即我們需要培養(yǎng)造就一大批具有國際水平的戰(zhàn)略科技人才、科技領(lǐng)軍人才、青年科技人才和高水平創(chuàng)新團(tuán)隊，以滿足現(xiàn)代社會發(fā)展的需求[4]。同時，黨中央還提出創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力。因此，培養(yǎng)滿足新時代發(fā)展需求的創(chuàng)新型人才是當(dāng)代社會發(fā)展的必然趨勢，是一個民族進(jìn)步的靈魂，是一個國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動力。而隨著各行各業(yè)的發(fā)展，各學(xué)科之間的聯(lián)系越來越緊密，尤其是在以創(chuàng)新為發(fā)展主體的前沿領(lǐng)域，如生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等。生物學(xué)是一門涉及健康、環(huán)境、食品等人類重要問題的學(xué)科，可為醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、日化、環(huán)保等行業(yè)研發(fā)創(chuàng)新成果提供專業(yè)人才。但我國現(xiàn)有的生物人員具有知識范圍窄、科研水平低、創(chuàng)新能力不強(qiáng)、拔尖創(chuàng)新人才少、不適應(yīng)新時代發(fā)展需求等問題。在新的時代和社會背景下，教育工作者要改革與完善教學(xué)方式，改變教學(xué)組織形式，創(chuàng)新教學(xué)手段，因材施教，使各級各類教育更加符合人才成長規(guī)律，促進(jìn)人的全面發(fā)展，培養(yǎng)滿足新時代發(fā)展需求的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才。中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于深化教育體制機(jī)制改革的意見》中也提出在培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)知識和基本技能的過程中，要強(qiáng)化學(xué)生關(guān)鍵能力培養(yǎng)，要培養(yǎng)創(chuàng)新能力，養(yǎng)成創(chuàng)新人格，鼓勵學(xué)生勇于探索、大膽嘗試、創(chuàng)新創(chuàng)造[5]。

二、多學(xué)科交叉融合對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重要性

成功的科學(xué)家往往是一個博學(xué)的人，具有各個學(xué)科的知識背景。如路甬祥院士所說，“學(xué)科交叉點往往就是學(xué)科新的生長點、新的科學(xué)前沿，這里最有可能產(chǎn)生重大的科學(xué)突破，使科學(xué)發(fā)生革命性的變化”[6]。因此，學(xué)科交叉融合對科技創(chuàng)新具有重要作用，是實現(xiàn)科技創(chuàng)新和培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的有效途徑之一，也是未來科學(xué)發(fā)展的必然趨勢。例如，在現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，雖然疾病診斷技術(shù)在不斷提高，各種檢測試劑盒也被大量研發(fā)，但仍然不能滿足現(xiàn)代社會的需求，一些解決關(guān)鍵問題的技術(shù)需要融合多個學(xué)科知識的創(chuàng)新理念，如材料學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)等。教育部于2011年啟動的高等院校創(chuàng)新能力提升計劃也提出，高校需要轉(zhuǎn)變創(chuàng)新理念和人才培養(yǎng)模式，通過發(fā)揮自身的多學(xué)科、多功能優(yōu)勢，加快以學(xué)科交叉融合為基礎(chǔ)的知識、技術(shù)的集成與轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)知識復(fù)合、能力復(fù)合和思維復(fù)合的創(chuàng)新人才，從而支撐國家經(jīng)濟(jì)和社會的穩(wěn)定快速發(fā)展[7]。因此，在解決“卡脖子”技術(shù)的時代要求下，培養(yǎng)具有多學(xué)科交叉融合背景的創(chuàng)新型人才具有重要的現(xiàn)實意義[8-9]。

三、高校實驗教學(xué)現(xiàn)狀分析

實驗教學(xué)是多方面考查學(xué)生能力、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的關(guān)鍵課程。但現(xiàn)有的高校教育模式大多存在對實驗教學(xué)課程不重視、教學(xué)內(nèi)容簡單陳舊、教學(xué)方法單一、沒有學(xué)科間的交叉融合、實驗設(shè)備不足、考核方式不能反映學(xué)生真實水平等一系列問題。下面，我們將以多學(xué)科交叉融合度較高的生物學(xué)專業(yè)為例，具體闡述上述問題。

首先，現(xiàn)在高校大多重視理論教學(xué)，忽視實驗教學(xué)。具體體現(xiàn)在課時安排不夠、教師對學(xué)生要求低、學(xué)生積極性不夠、教學(xué)設(shè)備不足、課后不能達(dá)到應(yīng)有的教學(xué)目的等。在生物學(xué)領(lǐng)域，新發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)新理念才是社會真正需要的。但現(xiàn)有高校教學(xué)模式下培養(yǎng)的人才卻難以滿足社會的需求，缺乏創(chuàng)新理念和科學(xué)思維。對此，高校如果要培養(yǎng)出具有創(chuàng)新理念和科學(xué)思維的人才，必須重視實驗教學(xué)，讓學(xué)生意識到實驗課程的重要性。通過對實驗過程的體驗，激發(fā)他們對科學(xué)的渴望和興趣。

其次，現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容過于簡單，教學(xué)方法單一，不僅不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動手積極性，還難以培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力。在實驗教學(xué)中，如果教師講述的實驗內(nèi)容都是在理論課程中學(xué)習(xí)過的，實驗步驟又是根據(jù)教師擬定的來機(jī)械操作，就會大大減弱學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及主動思考意識。在生物學(xué)這個領(lǐng)域，我們經(jīng)常會面對新的事物，需要探究新的機(jī)理、發(fā)現(xiàn)新的方法。而創(chuàng)新型人才是我們在面對新問題時能快速解決的關(guān)鍵。因此，教師在培養(yǎng)學(xué)生的時候，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該與科技前沿結(jié)合，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科研興趣。

此外，由于部分教師對實驗教學(xué)課程的要求低，導(dǎo)致不良的教學(xué)效果。主要體現(xiàn)在教師的積極性不高，對學(xué)生的教學(xué)只是簡單的授課，知識儲備更新不及時，沒有了解相關(guān)的科技前沿進(jìn)展。而面對現(xiàn)有實驗教學(xué)設(shè)備的不足，學(xué)生就更難從實驗教學(xué)中有所收獲。隨著現(xiàn)代社會的快速發(fā)展，一些新的科技前沿技術(shù)都需涉及新儀器、新設(shè)備。因此，為了培養(yǎng)現(xiàn)代社會所需要的創(chuàng)新型人才，高校及教師必須重視實驗教學(xué)，并采取有效的改革措施。

四、基于多學(xué)科交叉融合的實驗教學(xué)改革途徑

針對上述問題，高校教學(xué)模式需要全力推動實驗教學(xué)改革。首先，我們需要意識到實驗教學(xué)的重要性和必要性。其次，全面分析、總結(jié)現(xiàn)有實驗教學(xué)所存在的問題。最后，高校及高校教師需要結(jié)合當(dāng)代社會發(fā)展的需求，制訂一套新的實驗教學(xué)方案，以培養(yǎng)出真正符合現(xiàn)代社會需求的創(chuàng)新型人才。

（一）教學(xué)內(nèi)容的改革

為了激發(fā)學(xué)生的科研興趣和創(chuàng)新思維，培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代社會發(fā)展的高素質(zhì)綜合型人才，高校教師應(yīng)根據(jù)科學(xué)研究進(jìn)展，調(diào)整傳統(tǒng)實驗教學(xué)內(nèi)容，設(shè)立具有綜合性、創(chuàng)新性、設(shè)計性的實驗。針對生物學(xué)這一應(yīng)用領(lǐng)域廣泛、具有明顯多學(xué)科交叉融合的專業(yè)，還應(yīng)設(shè)立多學(xué)科融合的實驗教學(xué)內(nèi)容。首先，我們要在設(shè)置基礎(chǔ)實驗的基礎(chǔ)上根據(jù)生物學(xué)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用設(shè)置相應(yīng)實驗。例如，生物學(xué)知識可以應(yīng)用在疾病診療、食品、環(huán)境、農(nóng)業(yè)等多個領(lǐng)域。在實驗教學(xué)中，我們可以分別設(shè)置一個能夠體現(xiàn)生物學(xué)知識在各個領(lǐng)域應(yīng)用的實驗，讓學(xué)生更加深入了解所學(xué)知識的作用和意義，以期更好地激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力。其次，實驗內(nèi)容要靈活，主要體現(xiàn)在實驗方法和實驗步驟上面。相比傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容，我們只需給出實驗的目的和現(xiàn)有的試劑、儀器及相關(guān)提示。學(xué)生根據(jù)現(xiàn)有條件，自行設(shè)計實驗方法和步驟達(dá)到所需實驗?zāi)康?。這不僅能更好地培養(yǎng)他們的科學(xué)思維，還能讓他們感受科學(xué)的樂趣。最后，我們要在每個實驗中加入學(xué)科交叉融合的部分，并添加兩到三個綜合性實驗，讓學(xué)生能接觸到科研實驗常用的技術(shù)方法以及學(xué)科交叉融合的應(yīng)用實例。如此通過綜合應(yīng)用多學(xué)科知識，才可能提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合分析、解決問題的能力。

（二）教學(xué)方法的改革

美國教育學(xué)家杜威提到，學(xué)生要掌握的不只是知識，還應(yīng)包括過程和方法。在教學(xué)過程中，需要教他們做科學(xué)，而不是讀科學(xué)。而傳統(tǒng)的教學(xué)方法卻與之相反，教學(xué)方法主要是教師根據(jù)實驗教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的講解，學(xué)生再根據(jù)具體的實驗步驟進(jìn)行操作，并完成實驗報告的撰寫等。這種以教師為主的教學(xué)模式就是讓學(xué)生讀科學(xué)，導(dǎo)致學(xué)生缺乏創(chuàng)新性思維和科研興趣，并缺乏分析問題和解決問題的能力。因此，高校實驗教學(xué)的方法要從教師為主轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生為主。首先，教師需要讓學(xué)生提前復(fù)習(xí)相應(yīng)的知識點，閱讀有關(guān)文獻(xiàn)，以了解科技前沿進(jìn)展。其次，上課時先給學(xué)生講解一些相關(guān)的實驗案例，讓他們了解本次實驗的設(shè)計思路。再次，給出本次實驗的目的和試劑清單。在教師的輔導(dǎo)下，讓學(xué)生通過實驗?zāi)康暮鸵延械脑噭┩瓿上鄳?yīng)實驗步驟的設(shè)計。學(xué)生也可以根據(jù)自己的想法對實驗步驟進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到不同的實驗結(jié)果。完成實驗后，讓學(xué)生對實驗步驟、現(xiàn)象、結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的記錄分析。最后，學(xué)生提交實驗報告的內(nèi)容不僅要包含本次實驗的具體內(nèi)容和結(jié)果分析，還要有新的實驗設(shè)計，并體現(xiàn)新的創(chuàng)新點。此外，為了加深學(xué)生對實驗教學(xué)重要性的認(rèn)識，實驗教學(xué)中可以融入產(chǎn)學(xué)研合作模式。通過對企業(yè)的參觀學(xué)習(xí)，讓學(xué)生更加深入地了解所學(xué)實驗原理的實際應(yīng)用和在應(yīng)用中需要解決的問題。

（三）教師隊伍的改革

教師在教學(xué)改革中扮演重要的角色，是教學(xué)改革成敗的關(guān)鍵。為了滿足社會發(fā)展的需求，高校必須建立具有多學(xué)科交叉融合特色的教師隊伍，培養(yǎng)具有學(xué)科交叉、應(yīng)用創(chuàng)新能力、精通專業(yè)的優(yōu)秀教師。對此，學(xué)校要加強(qiáng)對教師的培訓(xùn)，優(yōu)化教師培養(yǎng)方案。同時，教師也要積極提升自己各方面的能力，為培養(yǎng)更優(yōu)秀的人才做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。除此之外，教師在實驗課前要充分做好調(diào)研和課程準(zhǔn)備，了解相關(guān)的科技前沿進(jìn)展。在教學(xué)前、教學(xué)中、教學(xué)后，教師應(yīng)盡職盡責(zé)，嚴(yán)格要求學(xué)生，以保證獲得相應(yīng)的教學(xué)效果。在此基礎(chǔ)上，學(xué)校也應(yīng)該為相關(guān)的教學(xué)提供足夠的條件，以保證課程的順利完成，培養(yǎng)出真正滿足社會需求的創(chuàng)新型人才。

（四）考核方式的改革

目前，實驗課程的考核方式存在較大的弊端，教師只根據(jù)實驗報告和幾個簡單的問題測試來完成打分，不僅很難反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，還會使學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣和科研思維能力。因此，教師需要調(diào)整考試形式，增加學(xué)生實驗參與度、問題分析能力、操作技能、團(tuán)隊協(xié)作性、創(chuàng)新能力等在考核中的占比。此外，在最后的實驗操作考核中，應(yīng)設(shè)置具有綜合性、設(shè)計性、學(xué)科交叉融合性的實驗內(nèi)容，并建立多元化考核方式，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和科學(xué)思維能力、創(chuàng)新能力，并提高學(xué)生的綜合實驗?zāi)芰?。具體的改革參考方式如下：首先，考核內(nèi)容需要包括理論知識。雖然理論課程會考核該部分內(nèi)容，但實驗課還是要了解學(xué)生對關(guān)鍵知識點的掌握，以便更好地完成相關(guān)實驗的設(shè)計和問題的解決。其次，重點考查實驗操作步驟和注意事項，評估學(xué)生的動手能力、實驗操作的準(zhǔn)確性和靈活性。最后，通過完成對綜合性實驗的設(shè)計和操作，考查學(xué)生的多學(xué)科交叉融合能力、創(chuàng)新思維、科學(xué)思維等。

綜上所述，提高實驗教學(xué)的質(zhì)量是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要環(huán)節(jié)。而隨著科學(xué)技術(shù)的不斷革新，學(xué)科間已經(jīng)呈現(xiàn)出交叉滲透、協(xié)調(diào)發(fā)展的趨勢。因此，面對當(dāng)今社會的需求，多學(xué)科交叉融合則是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才必須堅持的教學(xué)改革模式。我們期望高校能調(diào)整出新的人才培養(yǎng)方案，建設(shè)高質(zhì)量的教師隊伍和先進(jìn)的教學(xué)理念，為培養(yǎng)高層次創(chuàng)新型人才提供支撐。本文基于多學(xué)科交叉融合理念，對生物學(xué)實驗課程教學(xué)模式的改革路徑進(jìn)行了相應(yīng)的分析，希望能為教學(xué)模式的改革提供借鑒，進(jìn)而實現(xiàn)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)。

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編輯 栗國花