高校生物科學(xué)專業(yè)本科教學(xué)中綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程開設(shè)的若干問題及分析

馬 軍 李麒麟 王沛政 張 燕

(瓊州學(xué)院熱帶生物與農(nóng)學(xué)院)

生物科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)的內(nèi)容包含生物科學(xué)理論和生物技術(shù)兩個方面，注重對學(xué)生技能的培養(yǎng)，其培養(yǎng)任務(wù)是學(xué)生在掌握基本理論知識的同時，接受一定程度的實(shí)踐訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)及科研能力。因此，實(shí)驗(yàn)課程的開設(shè)是生物科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。

當(dāng)今高校人才培養(yǎng)目標(biāo)的重點(diǎn)是培養(yǎng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才。相對理論教學(xué)來說，實(shí)驗(yàn)教學(xué)更多的承擔(dān)了培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性、應(yīng)用性、自主性能力的任務(wù)。教育部《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作的若干意見》(教高［2005］1 號)中指出高校在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要增加綜合性與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的比例，從而提高學(xué)生對本學(xué)科領(lǐng)域的自主學(xué)習(xí)和獨(dú)立研究能力?！蛾P(guān)于加強(qiáng)“質(zhì)量工程”本科特色專業(yè)建設(shè)的指導(dǎo)性意見》(教高［2008］208 號)中也指出，高校特色專業(yè)建設(shè)應(yīng)特別注重加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，改革創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，建立基礎(chǔ)性、綜合性、創(chuàng)新性、研究性等多種實(shí)驗(yàn)構(gòu)成的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。因此，對于生物科學(xué)專業(yè)來說，建立健全實(shí)踐教學(xué)體系是人才培養(yǎng)的關(guān)鍵部分，其中實(shí)踐教學(xué)體系中綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程的定位則尤為重要。

一、綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的定位

教育部《普通高等學(xué)校本科教學(xué)工作水平評估方案》中指出，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是指給定實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、要求和?shí)驗(yàn)條件，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并加以實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)，而綜合性實(shí)驗(yàn)是指實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及本課程的綜合知識或相關(guān)課程知識的實(shí)驗(yàn)。綜合性實(shí)驗(yàn)具有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容緊密，實(shí)驗(yàn)方法多元，實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜合的特點(diǎn)，而設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)具有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容自由，實(shí)驗(yàn)方法多元，實(shí)驗(yàn)結(jié)果多樣的特點(diǎn)，這與單一的基礎(chǔ)性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)有很大區(qū)別。因此，綜合型和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)從定位上應(yīng)高于基礎(chǔ)性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，應(yīng)在基礎(chǔ)性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)。

二、綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)開設(shè)的限制因素

《普通高等學(xué)校本科教學(xué)工作水平評估方案》中對開設(shè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程占總實(shí)驗(yàn)課程的比列有一定要求:綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程開設(shè)達(dá)到80%以上為實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果好，達(dá)到50%～60%為效果較好。但是在實(shí)踐教學(xué)過程中，大多數(shù)高校，尤其是新建本科院校的生物科學(xué)專業(yè)，其綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)率很難達(dá)到50%，并且在實(shí)際教學(xué)過程中存在諸多的限制因素。

1.實(shí)驗(yàn)課程安排的盲目性

開設(shè)綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程，需要先考慮如何安排專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程。生物科學(xué)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程主要由專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課和專業(yè)選修課組成。專業(yè)基礎(chǔ)課包含生物化學(xué)、分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、微生物學(xué)、植物學(xué)、動物學(xué)、植物生理學(xué)、動物生理學(xué)等，所涉及的實(shí)驗(yàn)知識和技能是整個生物科學(xué)專業(yè)培養(yǎng)課程的基礎(chǔ)和核心。專業(yè)方向課是在專業(yè)基礎(chǔ)課的基礎(chǔ)上進(jìn)一步深入和擴(kuò)展的針對性較強(qiáng)的專業(yè)課程，如基因工程、發(fā)酵工程、酶工程等。專業(yè)選修課是專業(yè)方向課的補(bǔ)充和擴(kuò)展，如蛋白質(zhì)組學(xué)、分子遺傳學(xué)、生物技術(shù)制藥等，學(xué)生可以根據(jù)自身的需要和接受程度自行選修相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)技能，從而針對性地提高專業(yè)技能。

基礎(chǔ)性、驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性、綜合性等類型的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在開設(shè)的過程中需要考慮各專業(yè)課程的性質(zhì)。不同的專業(yè)課程對實(shí)驗(yàn)的要求存在一定差異。目前，絕大多數(shù)高校在開設(shè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程時很少去區(qū)分專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課和專業(yè)選修課的課程性質(zhì)，僅僅是為了滿足教育部的評估要求而盲目的增加綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程，這導(dǎo)致學(xué)生在上專業(yè)基礎(chǔ)課時無法適應(yīng)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，而上專業(yè)方向課和專業(yè)選修課時又對綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中涉及的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容沒有完全掌握，從而產(chǎn)生專業(yè)實(shí)驗(yàn)技能培訓(xùn)的混亂現(xiàn)象。

2.實(shí)驗(yàn)課時分配的不合理性

綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容覆蓋廣，對實(shí)驗(yàn)技術(shù)要求高，所以需要更多的教學(xué)時數(shù)支撐。如《分子生物學(xué)》實(shí)驗(yàn)中僅PCR 過程至少需1 小時、《生物化學(xué)》的蛋白質(zhì)分離純化實(shí)驗(yàn)需3～4 小時、《微生物學(xué)》的細(xì)菌培養(yǎng)需1～2天等，這在有限的學(xué)時下很難完成教學(xué)任務(wù)。

通常，實(shí)驗(yàn)課程的課時分配需要結(jié)合總課時量的分配情況，再安排不同專業(yè)課程的理論和實(shí)驗(yàn)課時比例。理論課時和實(shí)驗(yàn)課時分配本身就存在矛盾，如果再增加對綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)分配比例的考慮，勢必會造成這種矛盾的加劇。部分高校能夠?qū)⒁徊糠謱I(yè)基礎(chǔ)課的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容獨(dú)立出來，如生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)、分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)、微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)等，保證該實(shí)驗(yàn)課程擁有較多的課時。而大多數(shù)高校能獨(dú)立出來的實(shí)驗(yàn)課程相對較少甚至為零，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容只能附屬于理論課程之下，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)時數(shù)較少，教學(xué)內(nèi)容不完整，這是制約高校實(shí)驗(yàn)課程改革的重要的問題之一。

3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的保守性和封閉性

受傳統(tǒng)教育思想的影響，我國高校生物科學(xué)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本上延續(xù)了以理論知識為主，實(shí)踐技能為輔的教學(xué)模式。實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式更是偏重于基礎(chǔ)性、驗(yàn)證性、演示性實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容簡單、固定，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之間很少有過渡和銜接，甚至部分課程之間的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容存在大量的重復(fù)。

綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程的開設(shè)，要求實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式多樣化、開放化和靈活化。不同的實(shí)驗(yàn)場地、實(shí)驗(yàn)對象、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方法可能會在一個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中涉及，這不同于傳統(tǒng)、單一、封閉的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。無論從時間、空間，還是內(nèi)容和方法上，對高校生物科學(xué)專業(yè)的專業(yè)建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式都提出了新的挑戰(zhàn)。

4.實(shí)驗(yàn)室管理模式的固定

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式產(chǎn)生了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理制度，其要求實(shí)驗(yàn)課程的開設(shè)應(yīng)在規(guī)定的時間和地點(diǎn)完成教學(xué)任務(wù)，儀器設(shè)備和試劑的管理都是統(tǒng)一的，任課教師為了在不違反實(shí)驗(yàn)室管理制度的前提下完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，只能盡可能多的開設(shè)傳統(tǒng)的、簡單的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，這也是基礎(chǔ)性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比例較高的原因之一。綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)需要開放的實(shí)驗(yàn)室管理制度相配套，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理體制與之存在嚴(yán)重的矛盾，這是限制高校生物科學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革的重要因素之一。

5.實(shí)驗(yàn)資源的不合理分配和使用

實(shí)驗(yàn)設(shè)備及經(jīng)費(fèi)的分配是限制高校生物科學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程改革和發(fā)展的瓶頸之一。生物科學(xué)專業(yè)對儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)材料和經(jīng)費(fèi)的依賴較高，尤其是分子生物學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)涉及的儀器，動輒十幾萬到幾十萬元一臺，這對于部分新建本科院校來說是個門檻。也因此受到了限制，大多數(shù)高校在開設(shè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程的時候往往需要考慮已有的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、配套設(shè)施等是否滿足課程需要，而不是去考慮如何合理的設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，這違背了綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)開設(shè)的宗旨。

三、綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)開設(shè)及實(shí)施的建議

1.實(shí)驗(yàn)課程的層次化和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的模塊化

綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程的開設(shè)，需要根據(jù)人才培養(yǎng)方案的目標(biāo)和任務(wù)，制定專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課和專業(yè)選修課的課程群，在實(shí)驗(yàn)課程的安排上要嚴(yán)格區(qū)分不同性質(zhì)的專業(yè)課程對不同類型實(shí)驗(yàn)的需求，使實(shí)驗(yàn)課程形成完整的技能鏈條，具有明顯的層次，即實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由淺入深，實(shí)驗(yàn)方法由少變多，實(shí)驗(yàn)原理由簡入繁。

實(shí)驗(yàn)課程模塊化是解決實(shí)驗(yàn)課程課時不足的有效途徑。根據(jù)人才培養(yǎng)方案中實(shí)驗(yàn)課程涉及的實(shí)驗(yàn)技能，精煉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，做到一個基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)包含一個實(shí)驗(yàn)方法和原理，形成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K，并使該實(shí)驗(yàn)?zāi)K能在今后的專業(yè)方向課和選修課中被涉及。這樣在專業(yè)方向課和選修課的實(shí)驗(yàn)課程中將基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K進(jìn)行組合，從而建立綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容，使專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課和專業(yè)選修課的實(shí)驗(yàn)課程形成有機(jī)的整體。

實(shí)驗(yàn)課程層次化能夠明確不同課程的教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)，避免課程之間知識和技能的重復(fù)和斷裂，建立課程之間良好的過渡和銜接。實(shí)驗(yàn)課程的模塊化能夠更好的細(xì)化知識和技能，避免專業(yè)課程之間實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的無序和重復(fù)。

2.實(shí)驗(yàn)課程課時的分配及設(shè)置

根據(jù)專業(yè)課程的性質(zhì)，將專業(yè)基礎(chǔ)課的實(shí)驗(yàn)獨(dú)立出來，分配較多的課時，使專業(yè)基礎(chǔ)課能夠開設(shè)更多的基礎(chǔ)性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)通常能夠在1～2 個課時完成，內(nèi)容簡單，使學(xué)生能夠在較短的時間內(nèi)掌握。每學(xué)期一門專業(yè)基礎(chǔ)課安排至少20 課時的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，這能夠充分培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能，為將來的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

專業(yè)方向課和專業(yè)選修課的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為主。綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)在課時安排上不局限理論與實(shí)驗(yàn)課時的分配比例，實(shí)驗(yàn)和理論課時可以靈活調(diào)度，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容作為理論內(nèi)容的延續(xù)和補(bǔ)充，同時也能在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中進(jìn)一步深入理論內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)“從做中學(xué)，邊學(xué)邊做”的教學(xué)效果。

3.開放式、信息化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式及管理方式

開放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)開設(shè)的必要保障。在開放式實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，學(xué)生以分組的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以自行安排實(shí)驗(yàn)時間，從而避免實(shí)驗(yàn)室學(xué)生人數(shù)過多，實(shí)驗(yàn)資源緊張的情況，同時也能使教師最大限度的指導(dǎo)學(xué)生;學(xué)生可以選擇內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，避免實(shí)驗(yàn)資源的不合理分配，提高儀器的利用率;學(xué)生在一定范圍內(nèi)自由選擇實(shí)驗(yàn)方法及手段，避免實(shí)驗(yàn)教學(xué)的單一性和局限性。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式不僅解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時緊張、實(shí)驗(yàn)資源的不合理分配問題，還可以調(diào)動學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的積極性，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中變被動為主動，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

在開放式實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)根據(jù)不同學(xué)科將實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分類，以實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的利用率及價值進(jìn)行分區(qū)，不同分區(qū)有專人負(fù)責(zé)管理。開放式實(shí)驗(yàn)室可建立信息化管理方式，統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)室及儀器的使用頻率，對頻率較高的實(shí)驗(yàn)室采取開放式管理，對頻率較低的實(shí)驗(yàn)區(qū)域進(jìn)行統(tǒng)籌管理。此外，考慮到生物科學(xué)專業(yè)的一些儀器設(shè)備價格昂貴，可以專人專管，并使用網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)建立預(yù)約機(jī)制，采取計(jì)劃性、集中性安排儀器的使用時間，實(shí)行半開放策略。

四、結(jié)語

綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)，是對高校實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式的革新。綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程開設(shè)的宗旨，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的獨(dú)立性和創(chuàng)新性，滿足國家對新時期人才培養(yǎng)的要求。對生物科學(xué)專業(yè)而言，需要從傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和實(shí)驗(yàn)管理制度中解放出來，統(tǒng)籌全局，優(yōu)化人才培養(yǎng)方案，安排好實(shí)驗(yàn)課程的層次，模塊化基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，篩選綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，開放化實(shí)驗(yàn)室管理制度，才能在高校教學(xué)改革中建立并發(fā)展綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程。