基于教科結合的農業(yè)生物學實驗教學方法的探索與實踐

李 濱 王 芳 郭恒俊 姚良同

山東農業(yè)大學生命科學學院 山東泰安 271018

山東農業(yè)大學農業(yè)生物學實驗教學中心(以下簡稱“中心”)歷來注重提高實驗教學質量。近年來，采取了多項措施提高實踐教學的質量，培養(yǎng)學生的優(yōu)良學風和創(chuàng)新意識。注重將科研、教學研究成果轉化為教學資源，實現(xiàn)了教學科研互動，提升人才培養(yǎng)的層次。

中心遵循“教科相長、鼓勵創(chuàng)新”的指導原則，依托優(yōu)勢學科，優(yōu)化資源配置，不斷探索和創(chuàng)新實驗教學方法與手段，形成了實驗教學與科研互利的師資隊伍，用最新的科技知識更新教學內容，改革考試方法和教學方法，實現(xiàn)了從知識傳輸型的教學向研究型教學轉變；將農科專業(yè)基礎知識應用于科學研究，取得了一系列高水平研究成果。

1　注重傳統(tǒng)方法與現(xiàn)代技術相結合　更新教學內容

改進實驗手段，適時引入現(xiàn)代科學實驗新技術，讓學生及時了解科學新技術的發(fā)展，注重培養(yǎng)學生掌握新技術的能力，實現(xiàn)基礎與前沿的結合。一方面，購置先進儀器設備，如熒光倒置顯微鏡、CIRAS-2型便攜式光合測定系統(tǒng)、新型光譜儀取代傳統(tǒng)測定儀器；另一方面，實驗教學由淺入深、由基礎到綜合，將教師的科研內容和科研成果、工程實際問題等引入到實驗教學中，把知識學習、技能訓練、能力培養(yǎng)等融合在一起，增強學生的實際應用能力，提高教學效果。例如將先進的計算機技術和分子生物學實驗技術相結合，增設生物信息學實驗課，使實驗內容緊跟學科發(fā)展動向，實現(xiàn)傳統(tǒng)與現(xiàn)代實驗的結合。

中心承擔并完成了多項國家級和省級教學及科研項目，取得了一批優(yōu)秀的教學及研究成果，努力將部分成熟的科研成果及時轉化成本科生創(chuàng)新性實驗項目等優(yōu)質的教學資源，真正做到了學研的有機結合與有效互補，實驗教學的綜合性和研究性進一步加強。如本科生生物化學實驗課中開設的“精氨酸激酶的分離與純化”這一實驗項目就來自于教師的科研成果。這些項目因為其前沿性、綜合性和創(chuàng)新性，深受學生的歡迎，極大地提高了學生的學習興趣，實踐和創(chuàng)新能力也得到提升，也加深了學生對課程內容的理解。

2　注重虛擬實驗與實體實驗相結合　完善教學方法

密切關注當今信息技術新進展給生命科學帶來的深刻影響，及時引入各種新技術、新方法，把網(wǎng)絡技術等現(xiàn)代信息技術融入實驗教學中。

中心依托生物學一級學科博士點、作物生物學國家重點實驗室等資源，建設生物信息學實驗室，購進了虛擬仿真教學軟件，模擬生物學實驗環(huán)境，如設計核酸、蛋白質合成的過程，預測蛋白質等大分子物質的空間結構，學生通過計算機自主設計實驗方案，選擇實驗材料，形成以自主創(chuàng)新為主要特色的實驗平臺。虛擬實驗平臺正是基于多維信息空間的基本理論而建立，使人既能在無須親歷每個真實環(huán)境，同時又能最大化地體驗真實環(huán)境下開展實驗教學和示范應用。計算機視覺的應用和虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展為虛擬平臺的實現(xiàn)提供了技術支持。

虛擬仿真模塊中包含的操作視頻及中心制作的實驗操作視頻將不可見、抽象及難以表達的內容轉變?yōu)橹庇^而生動的畫面，將重要的、易忽視的操作部分利用視頻技術將其充分展示，解決傳統(tǒng)示教法因條件限制而無法實現(xiàn)的難題。

近幾年隨著網(wǎng)絡技術和翻轉課堂不斷結合，微課開始成為教育界關注的熱點。微課的推廣和應用正在影響和改變著傳統(tǒng)的課堂教學模式。中心積極引導實驗教師探索原有的教學內容與現(xiàn)代微課技術的結合，植物學、生物化學以及基因工程的課程中部分實驗先后被錄制成微課，如《花的基本形態(tài)與結構觀察》《凝膠層析法分離精氨酸激酶》《酶聯(lián)免疫吸附技術檢測植物病毒》等，并在網(wǎng)絡上試用，取得了一些好的經驗。

3　注重基本技能與創(chuàng)新能力相結合　提高實踐技能

中心明確提出了“基本實驗技能培養(yǎng)是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的基石”的教學理念。沒有良好的基本實驗技能就談不上創(chuàng)新能力培養(yǎng)，經探索和實踐，建立了加強學生基本實驗技能訓練的長效機制：確定各門實驗課的基本實驗技能與規(guī)范操作；教師每次實驗課向學生明確訓練哪些基本技能，給學生做示范性操作，隨堂講評基本實驗技能訓練情況；教學督導人員抽查或檢查學生的基本實驗技能訓練與操作，及時反饋其結果；組織不同形式的“基本實驗技能競賽”。在加強學生基本實驗技能的基礎上，為培養(yǎng)其創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，注重與第二課堂的結合，建立了多層次、多樣化的大學生科技創(chuàng)新訓練項目。第一，設立科技創(chuàng)新項目。通過立項的形式，設立“大學生開放實驗”“學院大學生SORTP項目”“協(xié)會科研項目”等本科生科研項目基金。第二，建立大學生科技創(chuàng)新社團。鼓勵學有余力的大學生參與社團活動，開展創(chuàng)新訓練。目前，依托相關學科建立的“百奧微生物科技協(xié)會”和“飛動植物協(xié)會”，為學生創(chuàng)業(yè)意識和能力培養(yǎng)搭建了良好的平臺。第三，開展個性化培養(yǎng)。雙向選擇吸收學生參加課外科技活動，讓學生盡早進入實驗室。

中心采用新教學體系和教學方式培養(yǎng)學生，在大二階段就以科技社團(協(xié)會)、大學生研究訓練(SRT)計劃和國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃等形式組織學生參與科研活動。如植物生理學和微生物學實驗，學生根據(jù)個人的愛好分成不同的小組，結合實驗項目在校內教學基地積極開展第二課堂科技活動。通過不同形式科技活動的鍛煉，學生參加各種科技競賽的能力和學術水平顯著提高。近兩年，在中心從事科研活動的學生先后主持的科研訓練項目有103項，其中國家級9項；先后獲得省級以上獎勵11項；發(fā)表研究論文8篇，其中SCI論文1篇，獲省級優(yōu)秀學士畢業(yè)論文4篇，獲校級優(yōu)秀學士畢業(yè)論文8篇。

4　注重科學研究與實驗教學相結合　加強改革創(chuàng)新

中心教師歷來堅持“以教研促教改，以教改促教學”，積極開展實驗教學研究。中心將進一步鼓勵實驗教師和實驗技術人員通過主持各級教育教學改革項目，不斷推進實驗教學體系、教學內容、教學方法的改革，凝練教學改革成果，為提高教學效果提供新的思路，為加強實驗中心的管理提供科學研究，實現(xiàn)“以研促教，以研促管”的良好氛圍。

在國家、省和校級教學改革項目的基礎上，設立中心實驗教學改革項目，重點向改革教學方法和手段、建設網(wǎng)絡虛擬實驗平臺的項目傾斜，并將這類項目與校級教學改革項目同等對待，參與分配和考核。

在實驗教學過程中注重實驗技術的改進，結合教師所從事的科學研究課題，選取一些學科前沿、綜合性強、多學科交叉的內容指導學生進行大學生創(chuàng)新實驗和SRT訓練，將成熟的科研成果轉化為教學資源，突出綜合能力培養(yǎng)和辦學特色。

同時，為調動實驗技術人員參與教學研究與改革的積極性和創(chuàng)造性，全面提高教育教學研究水平和教學質量，中心鼓勵他們積極參與省級、校級教育教學改革項目的立項，開展教育教學研究。在國家、省和校級教學改革項目的基礎上，設立中心實驗教學改革項目，重點向改革教學方法和手段、建設網(wǎng)絡虛擬實驗平臺的項目傾斜，并將這類項目看作與校級教學改革項目同等重要，參與分配和考核。

5　注重筆試口試與動手操作相結合　改革考核方法

中心的實驗涉及多種類型，如基礎型實驗(植物學實驗、生物化學實驗、植物生理學實驗等)、專業(yè)基礎型(基因工程實驗、分子生物學實驗等)、專業(yè)型實驗(作物栽培學、作物育種學、園藝概論實驗等)，不同的實驗課程涉及的學生年級、實驗要求、授課方式等不盡相同，這樣就決定了各門實驗課程的考核方式也不能單一。根據(jù)多年的實驗教學經驗和專業(yè)實驗課程特點，在實驗考試中采用靈活多樣的考試方法，如口試、筆試、實驗報告、操作、設計、論文等的評分方法，并在實際教學過程中根據(jù)課程的特點和實際情況將這些方法以適當?shù)姆绞浇M合運用，以全面考核學生的動手能力，增強實驗考核的科學性、合理性，克服考核的隨意性。

按照“以人為本、合理評價”的原則，對不同的實驗類型，制訂不同的成績考核辦法，如對驗證性實驗，重點考查學生的實驗操作能力、實驗報告的完成質量以及對實驗結果進行分析與討論的深度。改革各門實驗課程成績評定辦法，建立平時成績與期末考試成績相結合的實驗考核方法。實驗成績按照實驗預習(10%)、實驗操作(40%)、實驗記錄(10%)、實驗報告(40%)的比例進行打分，以此衡量學生主動學習能力、實驗操作能力。

6　結語

中心重視加強學生基本實驗技能的訓練，引導學生認真對待每一堂實驗課，精益求精地完成每項實驗的環(huán)節(jié)和步驟，使學生的實驗技能和素養(yǎng)不斷提高。學校在對中心的教學水平考核評估中，隨機抽取了植物生理和生物化學兩項實驗，學生實驗成績合格率達到100%，被測學生熟練的實驗技能得到了評估專家的好評。

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