生物學教學示范中心建設與改革研究

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一、實驗教學示范中心基礎條件的優化和提升

（一）實驗教學團隊整體實力顯著增強，實驗教學效果明顯提升。四年間，中心引進國家百千萬人才第一層次培養對象1人，河南省特聘教授1人，校特聘教授1人，博士10人，專職實驗教學及管理人員5人（其中4人具有碩士學位）。2人被評為教育部新世紀優秀人才，7人晉升為教授，11人晉升為副教授，中心師資結構得到進一步優化，團隊教學科研實力明顯增強，教學理念日益先進，教學水平顯著提升。（二）實驗教學條件顯著改善，實驗教學內容設計更加合理。中心新建1個數碼顯微互動實驗室，2個開放實驗室（形態學開放實驗室、微生物技術開放實驗室），購置了教學中所需大型精密儀器設備，構建了設備齊全、功能完善的基礎教學試驗平臺。遵循經典與現代實驗教學內容有機結合的原則，中心對實驗教學進行了一系列的變革[1]，增加了綜合性、設計性實驗項目，占比達到50%以上，同時為學生提供更多由其自訂方案、獨立完成的自選實驗和自擬實驗，致力培養學生的科學探索精神和創新能力[2]。（三）實驗教學的網絡化、信息化進一步完善。不斷豐富實驗教學中心網絡化、信息化程度，新建了“河南農業大學生物學實驗教學中心網站”。四年來中心對網站內容不斷進行更新維護，豐富網絡資源，實現了實驗教材、實驗多媒體課件、電子教案、教學案例、科研成果資料等資源網上共享。

二、實驗教學體系建設

中心著眼人才培養體系，以創新意識和創新能力培養為出發點，施行“二維度、三層次、四結合”的本科生實驗教學體系。在基本知識、基本技能熟練掌握的前提下，以增強動手能力和提高創新意識為目的，實現“厚基礎、重能力、強素質”的培養目標[3]。（一）二維度。建立了實驗室教學和校外大實維的實踐教學體系。除建設六類基礎教學實驗室（生理生化教學實驗室、植物教學實驗室等）滿足五個模塊（生理生化教學模塊、遺傳學教學模塊等）的實驗教學外，中心還建立了十余個校外實習基地（河南新鄉萬仙山教學實習基地等）滿足教學及畢業實習的需求。（二）三層次。分別是基礎驗證性實驗、綜合性設計性實驗、研究創新性實驗。基礎驗證性實驗要求學生結合平時課程學習的基礎知識自行設計實驗方案，獨立完成實驗內容，教師檢查實驗結果并進行點評。實驗結果及報告撰寫評分占課程成績的10％。如本中心開設的植物學實驗、動物學實驗等，不僅提高了學生的實驗技能和動手能力，更培養了學生的創新意識。綜合性設計性實驗是以基礎驗證性實驗為主，充分運用課程知識設計一個較復雜的綜合實驗。實驗內容既可以由教師指定，也可以由學生自主設計。實驗完成后學生撰寫實驗報告，由教師評分計入期末成績。此類型實驗能讓學生充分發揮學習主觀能動性，總結經驗，逐步探索教學管理新模式。研究創新性實驗旨在提高學生科學研究和創新能力，實施個性化培養。這種開放式和多元化的實驗教學能使學生真正感受科研氛圍。通過開放式教學，學生的專業知識上升到更高更寬的層次。（三）四結合。理論教學與實踐教學相結合，全面提高大學生綜合素質；室內實驗和校外實習相結合，學生在了解并掌握基本實驗技能的基礎上開闊視野、拓寬知識面；實驗教學與科技創新相結合，培養學生創新精神和創業能力；開放性實驗項目與導師科研課題相結合，深化學生實驗內容。

三、教學方法改革

生物學實驗教學中心采取研究式、啟發式、自主式、合作式和探索式等多種教學方法，充分發揮教與學的積極性，努力實現教學中教師指導作用與學生主體作用有機統一。（一）應用先進教學技術。中心建設了生物學多媒體網絡互動教學實驗室、數字切片掃描與應用系統、數字化標本教學實驗平臺，部分實驗室還配有多功能教學演示屏等設備，每個教學實驗室均配備了教學電腦及投影儀，所有實驗課均配有豐富的多媒體資源（包括每門課程的自制多媒體課件），在實驗教學中廣泛使用現代化多媒體技術，融合多種方式輔助實驗教學，有效提升了實驗教學效果。（二）強化綜合性實驗。將原本簡略的技能性、知識性實驗結合起來，形成一個探索性試驗，學生既能掌握基本技能又能掌握科學研究基本方法[4]。如傳統植物學實驗中，植物有絲分裂及根、莖、葉結構的觀察為4個實驗，若全部進行過程性實驗需做4次石蠟切片，過程太長。現整合成一個綜合性實驗，讓學生播種不同植物的種子，然后分別取根、莖及葉固定進行石蠟切片，再對切片進行特殊染色，最后再觀察有絲分裂的過程以及根、莖、葉的結構。這樣學生既掌握了石蠟切片的技術，又強化了理論知識的掌握，提高了教學效果。（三）采取討論式教學。提前布置實驗計劃：讓學生充分查閱資料、制訂計劃，做到胸有成竹，敢于發表意見，與老師互動討論。強化討論式教學：學生預習并非簡單瀏覽實驗指導書，而是由教師預先提出一些啟發性的問題，讓學生思考并查閱相關資料，大膽提出自己的想法，培養學生創新能力。（四）積極開設研究創新型實驗。以科研項目和大學生創新計劃為載體，以中心各類開放實驗室為平臺，鼓勵學生運用自己所學到的知識和技術進行初步研究，開展創新性工作。對于設計性實驗，教師提供實驗題目和基本要求，由學生自主設計實驗方案，經指導教師審閱通過后即可進行實驗。課外創新模塊鼓勵部分學生對生物學特定領域探索，學生在實驗室從事課外作品設計和創新實踐等活動時只需網上預約登記。該模塊沒有固定的題目，選題來自教師的教改項目、科研項目和學生的創新基金，以公修課的形式供學生選擇，并計學分。（五）鼓勵自我設計實驗。改變傳統的教師為主、學生為輔的實驗模式，鼓勵學生結合所學知識，查閱參考書或網上資料自行提出實驗課題[5]。學生掌握主動權，自主解決實驗過程中遇到的問題，教師進行輔助性指點，以此培養學生的獨立科研能力。（六）靈活考核體系。考核方式因課程而異，對于大課時的實驗課如微生物學、生物化學等，中心堅持實驗課單獨開課，單獨評定成績。實驗課程考核除書面考試之外，另增加實驗操作技能單獨考試。由于單獨考核操作計入課程最終成績，使學生對實驗環節更加重視，實驗技能得到實質性提高。對于未單獨開課的實驗課程，中心更加注重以下兩方面考核：首先，強化研究性實驗報告的寫作。要求學生將重點放在結果分析與討論上，探討實驗過程出現的問題和實驗結果的緣由，并提出解決方案及改進方法。其次，規范考核機制，注重能力考核。考核方面除堅持原有實驗報告的形式外，增加學生自己設計實驗和完成綜合性實驗能力的考查，最后匯總評定出綜合成績。由于該種考核方式能檢驗出學生的綜合能力和水平，因此深受學生歡迎。

四、實驗教學中心的服務與示范作用

（一）人才培養質量和教師研究水平顯著提高。中心每年培養生命科學類本科生近10000人次，培養博士、碩士研究生100人次以上。學生綜合水平明顯提高，創新能力顯著增強。多名同學獲國家發明專利，在國家、省“挑戰杯”大學生課外科技作品競賽中獲獎，同時孵化了一批有應用價值的技術和成果，為中原經濟區、河南省糧食生產核心區建設以及國家經濟建設和社會發展輸送合格人才。依托中心的生物技術、生物科學和生物工程專業學生招生形勢好、就業率高，就業趨向為5∶4∶1（50％考取碩士研究生，40％直接到企事業單位就業，10％出國留學或考取公務員）。四年來，中心圓滿完成各類實驗教學工作，主編實驗教材3部，獲得國家教學成果獎2項，發表教研論文12篇，依托本中心的《植物學》省級精品課程升級為省高等學校精品資源共享課程。中心教師承擔了863和973專項、國家自然科學基金18項，省部級重大、重點項目21項，獲省部級科技成果獎4項，在國內外發表學術論文292篇，其中在PNAS、NatureCommunications、NatureProtocols、Diabetes等國際權威雜志上發表SCI論文近100篇。（二）在卓越農林人才培養上具有示范作用。1.中心實踐成果在促進區域經濟發展上具有示范作用作為重要的糧食生產區，河南省肩負我國的糧食安全。中心始終面向河南“三農”問題，立足河南農業主戰場，培養科學研究和多層次復合型人才。近年來，中心每年為河南乃至全國輸送了近萬名實踐應用性和科研創新性人才，許多農業科研成果及時推廣應用到實際生產中。此外，中心還支持、推動了河南省8個國家級自然保護區的建設和發展。面向區域經濟建設和生態文明建設一線，多途徑服務農業和區域經濟發展的模式取得了社會的廣泛認可，其效應已向周邊地區輻射。2.在實驗平臺開放式管理上具有示范作用新建的宏觀和微觀領域兩個開放實驗室，每天開放14h，基礎教學實驗室和學科實驗室采取定期開放和隨時開放相結合的方式，大型現代化儀器預約開放，在嚴格執行學校實驗室開放制度的基礎上，實現開放形式多樣化，增大受益面。一方面，學生可在開放實驗室中進行各種自主科技創新活動，提高自身科技創新積極性和自主創新能力[6]；另一方面，其他高校或社會機構、個人等可在辦理相應手續后進入實驗室或使用相關設備開展研究工作，實現實驗教學資源尤其是中心大型現代化儀器設備共享，對全省乃至全國同類實驗平臺建設具有一定的借鑒作用，增強了中心的引領示范作用。

五、結束語

國家級實驗教學示范中心是一項推進實驗教學改革與建設和促進資源整合與共享的教學改革工程，河南農業大學生命科學學院自申報國家級實驗教學示范中心起，不斷創新改革，在教學和科研上都取得顯著成效，培養了一大批理論知識扎實、科研素養好的創新型人才，不僅為河南地區經濟發展與社會建設做出了巨大貢獻，并且為其他高校示范中心的建設提供了寶貴經驗。

參考文獻：

[1]高東鋒,李泰峰.國家級實驗教學示范中心建設回顧、總結與展望[J].實驗技術與管理,2017,34(12):1-5.

[2]嚴薇,王振中,張波,柴毅.國家級實驗教學示范中心的可持續發展[J].實驗室研究與探索,2016,35(10):151-154.

[3]李祥,趙世杰.開放大型精密儀器提升大學生科技創新能力[J].實驗室科學,2016,19(3):201-204.

[4]劉加彬,熊宏齊,孫岳明,魏永軍,胡凱.江蘇省高校實驗教學示范中心運行和發展機制的探索[J].實驗室研究與探索,2015,34(12):140-143.

[5]倪春林,劉英菊,楊樂敏,周武藝,黃鶴,董先明.農科特色省級化學實驗教學示范中心的創建與實踐[J].實驗室研究與探索,2016,35(6):135-138.

[6]楊萍萍,袁明,楊篤寶,徐瑞雪,張連芝,崔言順.依托國家級實驗教學示范中心搭建動物學一流學科實踐教學創新平臺[J].中國現代教育裝備,2018,(291):27-28,35.

作者:謝久鳳 謝慧 文晴 陳鋼 張寒蕾 閆睢豪 單位:河南農業大學