生命科學(xué)奧秘探索實驗課程教學(xué)改革探索與實踐

摘要" 為更好地普及生命科學(xué)知識，了解探索生命本質(zhì)和奧秘的實驗技術(shù)和方法，根據(jù)課程特點和選課學(xué)生來源，分析了生命科學(xué)奧秘探索實驗課程開設(shè)的必要性，并對其進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容設(shè)計與教學(xué)改革實施。必要性而言，開設(shè)該課程，是專業(yè)人才培養(yǎng)的需要，是生命科學(xué)學(xué)科特點的體現(xiàn)，也是實驗教學(xué)示范中心發(fā)展的需要。在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計方面，優(yōu)化實驗項目設(shè)置，注重基礎(chǔ)理論知識教學(xué)和實驗技能培養(yǎng)，并結(jié)合社會熱點話題安排實驗教學(xué)內(nèi)容；堅持將趣味性和專業(yè)性相結(jié)合等“四結(jié)合”原則，逐漸形成了系統(tǒng)的實驗教學(xué)內(nèi)容體系，并重視實驗安全。在教學(xué)改革實施方面，優(yōu)化教學(xué)安排，設(shè)置小班級授課，并讓學(xué)生靈活選擇上課時間；豐富授課形式，利用虛擬仿真實驗教學(xué)共享平臺及其優(yōu)質(zhì)的數(shù)字化資源，積極采用線上線下融合的實驗教學(xué)方法；增設(shè)實地參觀和野外實習(xí)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生近距離接觸動植物及自然環(huán)境；完善考核評價體系，注重過程性考核。實踐結(jié)果表明，該教學(xué)改革有效提高了學(xué)生生命科學(xué)素養(yǎng)，增強了其動手實踐能力和創(chuàng)新意識，并助力教學(xué)團(tuán)隊獲得省部級獎項。本文為學(xué)生的綜合素質(zhì)提升提供參考。

關(guān)鍵詞" 生命科學(xué)；生命科學(xué)奧秘探索；非生物類專業(yè)；混合式教學(xué)

中圖分類號" G64.0；S-1" " " "文獻(xiàn)標(biāo)識碼" A" " " "文章編號" 1007-7731（2025）02-0125-05

DOI號" 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.02.023

Exploration and practice of teaching reform in the Life Science Mystery Exploration Experimental course

DU Kun" " FU Yuanyuan" " GUO Binhui" " LUO Le" " JIANG Weili

（Basic Experimental Teaching Center of Life Sciences， Yangzhou University， Yangzhou 225009， China）

Abstract" To better popularize knowledge of life sciences and to understand experimental techniques and methods for exploring the essence and mysteries of life， based on the characteristics of the course and the sources of selected students， the necessity of offering the Life Science Mystery Exploration Experimental course was analyzed， and the teaching content was designed， and teaching reform was implemented. In terms of necessity， offering this course is necessary for the cultivation professional talents， a reflection of the characteristics of the life science discipline， and a requirement for the development of experimental teaching demonstration centers. In terms of teaching content design， optimized the setting of experimental projects， focused on teaching basic theoretical knowledge and cultivating experimental skills， and arranged experimental teaching content in conjunction with social hot topics; adhered to the “four combinations” principle of combining fun and professionalism， a systematic experimental teaching content system had gradually been formed， and experimental safety was emphasized. In terms of implementing teaching reform， optimized teaching arrangements， seted up small class teaching， and allowed students to flexibly choose their class time; enriched teaching methods， utilized virtual simulation experimental teaching sharing platforms and their high-quality digital resources， and actively adopted online and offline integrated experimental teaching methods; added on-site visits and field internships to allow students to have close contact with animals， plants， and natural environments; improved the assessment and evaluation system and focused on process oriented assessment. The practical results showed that this teaching reform had effectively improved the life science literacy of students， enhanced their hands-on practical ability and innovation awareness， and helped the teaching team win provincial and ministerial level awards. It provides references for the improvement of students’ comprehensive quality.

Keywords" life science; Life Science Mystery Exploration; non biological majors; blended learning

生命科學(xué)是當(dāng)前發(fā)展速度較快、應(yīng)用范圍較廣且應(yīng)用潛力較大的領(lǐng)域之一，普及生命科學(xué)知識已成為高等教育的重要使命[1-2]。許多高校面向非生物類專業(yè)開設(shè)了生命科學(xué)導(dǎo)論等理論課程，在促進(jìn)學(xué)生了解現(xiàn)代生命科學(xué)的內(nèi)涵和發(fā)展方向，樹立正確的認(rèn)知觀、科學(xué)觀等方面發(fā)揮了一定作用[3-4]。石雪芹等[5]研究認(rèn)為，生命科學(xué)導(dǎo)論實驗作為一門公共選修課，肩負(fù)著提高學(xué)生綜合素質(zhì)的重要使命；在教學(xué)實踐中，可以通過增加緒論環(huán)節(jié)、精選實驗內(nèi)容、改革考核方式以及優(yōu)化教學(xué)方法等措施，加強對學(xué)生的綜合素質(zhì)教育。秦利軍等[6]研究認(rèn)為，該課程有利于拓寬學(xué)生在生物學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域的知識面，加深其對生命現(xiàn)象本質(zhì)的認(rèn)知，理解生命科學(xué)與其他自然學(xué)科之間的密切關(guān)系和相互聯(lián)系。近年來，南開大學(xué)[4]、浙江大學(xué)[7]等高校在原有基礎(chǔ)上增設(shè)了生命科學(xué)導(dǎo)論實驗、趣味生物學(xué)實驗等生命科學(xué)通識教育實驗課程，不同高校的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式各具特色，為探索普及生命科學(xué)知識的新途徑提供了可借鑒的經(jīng)驗?；诖耍疚母鶕?jù)生命科學(xué)奧秘探索課程特點和選課學(xué)生來源，分析了該實驗課程開設(shè)的必要性，并對其進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容設(shè)計與教學(xué)改革實施。

1 生命科學(xué)奧秘探索實驗課程開設(shè)的必要性分析

一是“四新”（新工科、新醫(yī)科、新農(nóng)科和新文科）專業(yè)人才培養(yǎng)的需要。“四新”專業(yè)人才培養(yǎng)的核心任務(wù)是培養(yǎng)具有多學(xué)科背景、綜合素質(zhì)較高和創(chuàng)新能力突出的復(fù)合型人才。生命科學(xué)是與人、環(huán)境和社會結(jié)合較為緊密的一門學(xué)科，也是素質(zhì)教育的重要組成部分，是提高學(xué)生綜合素養(yǎng)和能力的教育內(nèi)容之一[8]。二是生命科學(xué)學(xué)科特點的體現(xiàn)。實驗教學(xué)對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、實踐能力與創(chuàng)新精神具有重要作用。生命科學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)、實踐性較強的自然科學(xué)，學(xué)生探索生命的本質(zhì)和奧秘不僅需要掌握生命科學(xué)及其交叉學(xué)科的理論知識，更需掌握一些基礎(chǔ)的生命科學(xué)實驗技術(shù)和方法[9-10]。實踐中，開設(shè)生命科學(xué)導(dǎo)論理論課程的高校較多[11-12]，而開設(shè)相應(yīng)實驗課程的則較少。生命科學(xué)類實驗課程的開設(shè)，為非生命科學(xué)大類專業(yè)的學(xué)生提供了學(xué)習(xí)平臺，既有利于克服理論課程教學(xué)可能帶來的乏味和抽象體驗，還可讓生物學(xué)知識基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生走進(jìn)實驗室，近距離感受生命，培養(yǎng)其動手能力、科學(xué)思維和創(chuàng)新意識。三是實驗教學(xué)示范中心內(nèi)涵式發(fā)展的需要。揚州大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)國家級實驗教學(xué)示范中心經(jīng)過10余年的建設(shè)與發(fā)展，已在實驗室建設(shè)和實驗教學(xué)改革方面形成了一套特色鮮明的運行管理機制。2016年，學(xué)校結(jié)合實際，進(jìn)一步整合了全校生命科學(xué)大類相關(guān)專業(yè)的實驗室資源，組建了學(xué)科交融的生命科學(xué)基礎(chǔ)實驗教學(xué)平臺，使得中心的示范輻射效應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大。而生命科學(xué)導(dǎo)論實驗課程的開設(shè)促進(jìn)了中心發(fā)展，強化了科普教育職能，也是擴(kuò)大該示范中心優(yōu)質(zhì)資源專業(yè)受益面的有效途徑。2018年，揚州大學(xué)結(jié)合自身辦學(xué)特色，面向非生命科學(xué)大類專業(yè)開設(shè)了生命科學(xué)奧秘探索實驗課程。該課程主要從實驗的角度普及現(xiàn)代生命科學(xué)知識，堅持把興趣貫穿于教學(xué)之中，堅持實驗教學(xué)內(nèi)容的“四結(jié)合”（將厚基礎(chǔ)與強能力相結(jié)合、將趣味性和專業(yè)性相結(jié)合、將社會熱點與前沿研究相結(jié)合以及將線上和線下相結(jié)合）原則，同時采用形式多樣的教學(xué)模式和考核方法，讓學(xué)生在動手實踐中拓展知識與能力，學(xué)習(xí)探索生命科學(xué)奧秘的思維方法。

2 生命科學(xué)奧秘探索實驗課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

2.1" 優(yōu)化實驗項目設(shè)置

生命科學(xué)奧秘探索是面向非生物類專業(yè)學(xué)生開設(shè)的一門通識教育核心課程，獨立設(shè)課，共32個學(xué)時，2個學(xué)分。在實驗教學(xué)內(nèi)容的編排上，既考慮選課學(xué)生來源廣泛，涵蓋理科、工科、文科、藝術(shù)和管理等專業(yè)，且大部分為一、二年級學(xué)生，其生物學(xué)相關(guān)理論知識匱乏，相關(guān)實驗技能（特別是微觀方面）較為欠缺的特點，也考慮到生命科學(xué)是與社會發(fā)展結(jié)合較為緊密的一門學(xué)科，要讓學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)學(xué)會用生命科學(xué)視角去分析復(fù)雜的社會熱點話題。因此，在選擇實驗教學(xué)內(nèi)容時，與高中的生物學(xué)實驗相比要有所提高，遵循難度適中、耗時適宜的原則，重點選擇原理易懂、操作簡單且具有一定趣味性的實驗。同時，盡可能安排一些與社會熱點話題相關(guān)的實驗教學(xué)內(nèi)容，如食品安全、環(huán)境保護(hù)和公共衛(wèi)生安全等。

2.2" 堅持“四結(jié)合”原則

在設(shè)置實驗項目時，堅持“四結(jié)合”原則。經(jīng)過實踐和優(yōu)化，生命科學(xué)奧秘探索實驗課程逐漸形成了8個模塊、13個項目的實驗教學(xué)內(nèi)容體系，如表1所示。

2.2.1" 將厚基礎(chǔ)與強能力相結(jié)合" " 將實驗教學(xué)內(nèi)容分為緒論、顯微鏡下的生物世界等8個模塊。既確保了生物學(xué)實驗知識體系與結(jié)構(gòu)的完整性，也突出了對該學(xué)科基本實驗操作和常用儀器設(shè)備使用方法的培訓(xùn)，加強對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。

2.2.2" 將趣味性和專業(yè)性相結(jié)合" " 注重選擇趣味性、應(yīng)用性較強，且包含豐富的生命科學(xué)原理和技能的實驗項目。例如，開設(shè)ABO血型鑒定、人血涂片制作與觀察實驗，讓學(xué)生通過檢測自己的血型，制作并觀察血細(xì)胞涂片，了解人的血型系統(tǒng)和血液成分，掌握血常規(guī)的化驗報告分析方法；開設(shè)微生物的培養(yǎng)與觀察實驗，將學(xué)生分為多個小組開展實驗比對，分別檢測不同物品（如鑰匙、衣服和一卡通等）上的細(xì)菌數(shù)量，并檢測不洗手、剛洗完手未擦干和洗完手并擦干3種條件下細(xì)菌生長情況和群落數(shù)量，讓學(xué)生分析實驗結(jié)果存在差異的原因，并分享從中獲得的啟發(fā)；開設(shè)植物細(xì)胞組織培養(yǎng)實驗，讓學(xué)生了解細(xì)胞的全能性和番茄組織培養(yǎng)技術(shù)，并在實驗結(jié)束后提供含有培養(yǎng)基的無菌玻璃瓶，讓學(xué)生將番茄組培苗帶離實驗室，并移栽至花盆中，以繼續(xù)觀察植株的生長狀況。這些實驗不僅進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能讓其掌握一定的生活常識和基本技能，受到學(xué)生的喜愛。

2.2.3" 將社會熱點與前沿研究相結(jié)合" " 圍繞食品安全、環(huán)境保護(hù)等社會熱點話題，結(jié)合生命科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和前沿研究，以及課程教學(xué)團(tuán)隊的科研方向，設(shè)置了轉(zhuǎn)基因作物的快速檢測、DNA指紋圖譜、微核技術(shù)在水環(huán)境檢測中的應(yīng)用等實驗項目。學(xué)生通過完成這些實驗，學(xué)習(xí)了現(xiàn)代生物學(xué)的先進(jìn)研究方法和技術(shù)（如PCR、蛋白檢測等），并鍛煉了對社會熱點話題的獨立思考和科學(xué)分析等能力。

2.2.4" 將線上和線下相結(jié)合" " 充分發(fā)揮生物科學(xué)與技術(shù)國家級虛擬仿真實驗教學(xué)示范中心的資源優(yōu)勢，擴(kuò)充了部分虛擬仿真實驗項目。例如，在兔的解剖及形態(tài)結(jié)構(gòu)觀察實驗中，學(xué)生利用中心自研的3D虛擬仿真資源進(jìn)行線上學(xué)習(xí)，了解家兔解剖操作的規(guī)范化流程及其內(nèi)部器官的結(jié)構(gòu)特點，既有利于克服非動物生產(chǎn)類專業(yè)學(xué)生對動物解剖實驗的恐懼心理，也相對減少了實驗動物用量，實現(xiàn)綠色、環(huán)保實驗；為每個實驗項目配置了大量的視頻、動畫和多媒體課件等數(shù)字化資源，便于學(xué)生進(jìn)行擴(kuò)展性、個性化學(xué)習(xí)。此外，始終重視實驗安全，針對涉及較重要實驗室安全危險源的學(xué)生，設(shè)立了實驗室安全培訓(xùn)課程（獨立學(xué)分），并實行實驗室安全準(zhǔn)入機制。為此，在該課程中也單獨列出2個學(xué)時，專題講授實驗室安全知識、實驗室廢棄物處理等內(nèi)容，確保綠色、安全實驗。

3 生命科學(xué)奧秘探索實驗課程教學(xué)改革實施

對實驗項目的設(shè)置堅持以興趣為導(dǎo)向，堅持“四結(jié)合”原則，并經(jīng)過實踐和優(yōu)化，逐漸形成了8大模塊的教學(xué)內(nèi)容體系。據(jù)此，實施如下教學(xué)改革。

3.1" 優(yōu)化教學(xué)安排

根據(jù)生命科學(xué)奧秘探索實驗課程的教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合學(xué)校實際和選課人數(shù)，按照35～40人/班的標(biāo)準(zhǔn)，將選課學(xué)生分成3～5個小班級。每周設(shè)置1個實驗項目，開課時間安排在周一至周四晚上或者周末，學(xué)生可靈活選擇上課時間。課程組師資隊伍由從事生物學(xué)不同研究領(lǐng)域的教師組成，教師負(fù)責(zé)講授和指導(dǎo)與個人研究領(lǐng)域相關(guān)的實驗項目。這既有利于提高實驗教學(xué)質(zhì)量，又保證了實驗項目的高效開出。

3.2" 豐富授課形式

3.2.1" 利用虛擬仿真實驗教學(xué)共享平臺" " 部分選修該課程的非生物類專業(yè)學(xué)生生命科學(xué)知識基礎(chǔ)較薄弱，教師需在課堂上花費一定時間詳細(xì)講述每個實驗的原理、操作方法和注意事項，并演示儀器設(shè)備的使用方法。這可能導(dǎo)致部分實驗學(xué)時被擠占，壓縮了學(xué)生動手實踐的時間，一定程度上影響了實驗教學(xué)效果[13]。為此，中心依托自研的江蘇省生物科學(xué)與技術(shù)虛擬仿真實驗教學(xué)共享平臺，建設(shè)了生命科學(xué)奧秘探索課程教學(xué)網(wǎng)站，包含課程學(xué)習(xí)、實驗預(yù)約、實驗報告和實驗考核等功能模塊，實現(xiàn)了實驗教學(xué)的全流程數(shù)字化管理。課前，學(xué)生在平臺上獲取實驗原理、實驗步驟等數(shù)字化資源并預(yù)習(xí)，獲得對實驗項目的感性認(rèn)識，并完成實驗預(yù)約。課上，教師將教學(xué)重點安排在指導(dǎo)學(xué)生動手實踐操作上，讓學(xué)生有充足的時間通過實際操作內(nèi)化知識。課后，學(xué)生通過線上平臺提交實驗報告，并參加課后測試練習(xí)題，完成對所學(xué)知識的鞏固訓(xùn)練。

3.2.2" 增設(shè)實地參觀和野外實習(xí)環(huán)節(jié)" " 教師帶領(lǐng)學(xué)生參觀生命科學(xué)學(xué)院的動物標(biāo)本館，從水生到陸生，從兩棲到爬行，從昆蟲到哺乳動物，讓學(xué)生近距離接觸大熊貓、白鰭豚、金絲猴、朱鹮和褐馬雞等國家級保護(hù)動物和瀕危動物，培養(yǎng)其動物保護(hù)意識。此外，組織學(xué)生赴揚州市三灣濕地公園開展野外實習(xí)，以認(rèn)識植物，了解不同生境植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征和生活史；觀察鳥類形態(tài)及其棲息、取食等行為活動，了解鳥類分類及其與生存環(huán)境之間的關(guān)系等知識。

3.3" 完善考核評價體系

學(xué)生在完成每個實驗項目后，均要求其提交實驗報告（包括虛擬仿真實驗）；在該課程所有實驗結(jié)束后，要求學(xué)生圍繞給定題目撰寫一篇課程論文，取消期末筆試考核設(shè)置。對學(xué)生考勤、實驗態(tài)度、實驗操作、實驗結(jié)果、實驗報告和課程論文等進(jìn)行綜合考量，加權(quán)平均得出最終成績（表2）。該考核評價方式更加注重過程性考核，對端正學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度，促使其認(rèn)真做好每次實驗，并提高其生命科學(xué)素質(zhì)和基礎(chǔ)實驗技能起到了積極作用。

4 生命科學(xué)奧秘探索實驗課程教學(xué)改革實施成效分析

揚州大學(xué)生命科學(xué)基礎(chǔ)實驗教學(xué)中心自從為非生物類專業(yè)學(xué)生開設(shè)生命科學(xué)奧秘探索實驗課程以來，不斷深化教學(xué)改革，堅持興趣導(dǎo)向，通過合理設(shè)置實驗教學(xué)內(nèi)容，采用多樣的授課形式，有效提高了學(xué)生生命科學(xué)素養(yǎng)，增強了其動手實踐能力和創(chuàng)新意識，受到廣大師生的一致好評。實踐中，該課程選課人數(shù)呈逐年增長趨勢，學(xué)生評教均在95分以上；學(xué)生普遍表示，該課程激發(fā)了其對生命活動及其規(guī)律的研究興趣，促進(jìn)了學(xué)科交叉融合，在培養(yǎng)綜合素質(zhì)與創(chuàng)新意識方面效果良好。近5年來，非生物類專業(yè)學(xué)生8人次在國省級大學(xué)生生命科學(xué)競賽等活動中獲獎，其部分作品是生命科學(xué)與其他學(xué)科交叉融合的研究成果。此外，學(xué)生在實驗過程中逐步形成了科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嵺`態(tài)度和創(chuàng)新意識，有助于其養(yǎng)成踏實嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，對其今后從事不同領(lǐng)域的工作有極大幫助。同時，相關(guān)教研改革成果助力課程教學(xué)團(tuán)隊獲江蘇省教學(xué)成果二等獎1項，省部級生命科學(xué)類微課競賽獎2項。

綜上，本文根據(jù)課程特點和選課學(xué)生來源，分析了生命科學(xué)奧秘探索課程開設(shè)的必要性，并對其實驗課程進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容設(shè)計與教學(xué)改革實施。在設(shè)置實驗項目時以興趣為導(dǎo)向，堅持“四結(jié)合”原則，并經(jīng)過實踐和優(yōu)化，逐漸形成了8大模塊的教學(xué)內(nèi)容體系；同時，采用實驗、參觀和野外實習(xí)等多元化的授課形式，依托中心自研的生物科學(xué)與技術(shù)虛擬仿真實驗教學(xué)共享平臺及其優(yōu)質(zhì)的數(shù)字化資源，積極探索線上線下融合的實驗教學(xué)方法，以及全過程覆蓋的考核評價體系。實踐結(jié)果表明，該教學(xué)改革有效提高了學(xué)生生命科學(xué)素養(yǎng)，增強了其動手實踐能力和創(chuàng)新意識，激發(fā)了對生命活動及其規(guī)律的研究興趣，促進(jìn)了學(xué)科交叉融合；助力教學(xué)團(tuán)隊獲得省部級獎項。

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（責(zé)任編輯：楊歡）