高校生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊化體系的構(gòu)建與實(shí)踐

馬正海，阿力木江·阿布都拉，逯永滿，邱彬

摘要：實(shí)踐能力的培養(yǎng)在高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育中極為重要，加強(qiáng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高校推進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的重要環(huán)節(jié)。新疆大學(xué)生物學(xué)國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心在實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐中逐步構(gòu)建了生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊化體系，調(diào)整和完善了實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)考核方法，通過多層次的實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)提高了學(xué)生創(chuàng)新能力，形成了圍繞“主題”設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用“比對法”組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)等特色。

關(guān)鍵詞：高校;生物學(xué)實(shí)驗(yàn);創(chuàng)新教育;實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2020）01-0204-02

自2010年以來，教育部和國務(wù)院先后下文推進(jìn)和深化高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，目的在于通過創(chuàng)新人才的培養(yǎng)提高國家競爭力和緩解大學(xué)生就業(yè)壓力，并依托創(chuàng)新人才將專業(yè)知識轉(zhuǎn)化為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的動(dòng)力。顯然，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育對高校實(shí)踐教學(xué)提出了新的更高的要求，教育部在《關(guān)于大力推進(jìn)高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和大學(xué)生自主創(chuàng)業(yè)工作的意見》中也明確指出高等學(xué)校開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育是“培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的重要途徑”，可見實(shí)踐能力的培養(yǎng)在高校開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育中極為重要，尤其是生物學(xué)等實(shí)驗(yàn)性較強(qiáng)的學(xué)科，一些高校在新一輪教學(xué)培養(yǎng)方案修訂中增加了實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)學(xué)分[1]。目前，很多高校從加強(qiáng)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)入手大力推進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，如組織和鼓勵(lì)大學(xué)生參加各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽和專業(yè)類競賽，引導(dǎo)大學(xué)生盡早接受專業(yè)實(shí)踐和科學(xué)研究等訓(xùn)練，修訂完善實(shí)踐教學(xué)方案以培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力以及創(chuàng)新精神和動(dòng)手能力。以上措施極大地促進(jìn)了創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，同時(shí)，這些措施運(yùn)用于實(shí)踐教學(xué)的過程中也發(fā)現(xiàn)一些尚需不斷完善和提高的方面，如新增創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類實(shí)踐活動(dòng)與專業(yè)課程脫節(jié)、修訂的實(shí)驗(yàn)課程系統(tǒng)性以及與理論課融合度不強(qiáng)、創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)與理論教學(xué)等環(huán)節(jié)在時(shí)間安排上存在沖突等現(xiàn)象[2]。針對以上現(xiàn)象，就需要結(jié)合教學(xué)實(shí)踐探討創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理念如何融入實(shí)踐環(huán)節(jié)、零碎化的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容如何規(guī)整以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類實(shí)踐教學(xué)系統(tǒng)性不強(qiáng)等問題和現(xiàn)象。正如2019年10月教育部發(fā)布的《關(guān)于深化本科教育教學(xué)改革全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的意見》中所強(qiáng)調(diào)，“加強(qiáng)課程體系整體設(shè)計(jì)，提高課程建設(shè)規(guī)劃性、系統(tǒng)性，避免隨意化、碎片化”。本文是基于新疆大學(xué)生物學(xué)國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心（簡稱實(shí)驗(yàn)中心）的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐，探討高校生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊化體系的構(gòu)建，以期對促進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類實(shí)踐教學(xué)的系統(tǒng)性和整合性有所裨益和借鑒。

在實(shí)驗(yàn)課程和內(nèi)容設(shè)計(jì)方面，實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系模塊化構(gòu)建是高校提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要措施[3]，很多高校已經(jīng)開展了生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系模塊化的教學(xué)改革[4]，實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)期間根據(jù)學(xué)院學(xué)科發(fā)展定位、創(chuàng)新型和應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要以及學(xué)院實(shí)際情況，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容歸并為模塊單元，通過調(diào)整和完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)考核方法將創(chuàng)新理念融入實(shí)驗(yàn)教學(xué);學(xué)生經(jīng)過基本技能、綜合性、設(shè)計(jì)創(chuàng)新性三個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)，在夯實(shí)基本實(shí)驗(yàn)技能的同時(shí)提高了創(chuàng)新能力;模塊化實(shí)驗(yàn)體系促進(jìn)了學(xué)科間綜合，形成圍繞該“主題”設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用“比對法”組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)等特色，提高了學(xué)生的科研素質(zhì)。

一、以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能和科研素質(zhì)為線索重組實(shí)驗(yàn)體系

根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的的遞進(jìn)構(gòu)建多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系是促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的重要手段[5]。實(shí)驗(yàn)中心在實(shí)驗(yàn)課程與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上，改變了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課依附于理論課的模式，實(shí)驗(yàn)課單獨(dú)設(shè)課，以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能和科研素質(zhì)為線索，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容劃分為基本技能實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)三個(gè)層次。學(xué)生通過基本技能實(shí)驗(yàn)掌握基本、常規(guī)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，以鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力;通過綜合性實(shí)驗(yàn)將各個(gè)課程中學(xué)到的知識綜合應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)中，以鍛煉學(xué)生的融會貫通的能力;通過設(shè)計(jì)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)掌握核心的科學(xué)研究過程，啟發(fā)學(xué)生提出問題并尋找科學(xué)的解決途徑，以鍛煉學(xué)生思考問題、解決問題的能力和科研素質(zhì)。學(xué)生通過三個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，在提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的綜合素質(zhì)和科研素質(zhì)。

二、以學(xué)生為中心改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

實(shí)驗(yàn)中心在實(shí)驗(yàn)課實(shí)施過程中，針對上述三個(gè)層次實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生能力等方面的區(qū)別，分別采用了不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，實(shí)驗(yàn)教學(xué)由教師為主體轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主體。基本技能實(shí)驗(yàn)要求教師采取手把手的方式，精講多練，力求使每一個(gè)學(xué)生都能熟練掌握基本技能;綜合性實(shí)驗(yàn)要求建立實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)，充分發(fā)揮集體優(yōu)勢，做到因材施教，培養(yǎng)學(xué)生融會貫通，舉一反三的能力;設(shè)計(jì)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)要求教師充分了解學(xué)生狀況，從科研項(xiàng)目或本科生科研實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的具體內(nèi)容出發(fā)，啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)科學(xué)問題，激發(fā)學(xué)生的科研興趣和熱情，培養(yǎng)學(xué)生的自主研究能力。以上措施使生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的師生關(guān)系由過去的師徒式變成了合作式，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容由過去的“灌輸式”變?yōu)樘骄渴健?/p>

三、以實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程為核心建立多元化實(shí)驗(yàn)考核方法

實(shí)驗(yàn)課程獨(dú)立開設(shè)后，實(shí)驗(yàn)中心對實(shí)驗(yàn)課程的考核方式進(jìn)行了改革，將考核貫穿于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全過程，取消了期末試卷考試。在每次實(shí)驗(yàn)中，教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求設(shè)立問題并隨機(jī)抽查，并根據(jù)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的規(guī)范程度等評定成績。實(shí)驗(yàn)課考核方法的改革使得學(xué)生更加重視實(shí)驗(yàn)過程，學(xué)生消極實(shí)驗(yàn)、期末突擊的現(xiàn)象明顯減少。

四、以“主題”為線索設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方案

在實(shí)驗(yàn)體系改革中，根據(jù)不同學(xué)科的特點(diǎn)和要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方案，選定相應(yīng)的“主題”，圍繞該“主題”設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更加系統(tǒng)，并鍛煉了學(xué)生的統(tǒng)籌與系統(tǒng)思維能力。如在設(shè)計(jì)植物學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)時(shí)以“種子”為主題，從種子的萌發(fā)、生根了解種子的生理特性，并以種子萌發(fā)的苗、根為后續(xù)實(shí)驗(yàn)材料。通過圍繞“種子”這一主題開展的系列實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不僅系統(tǒng)而深刻地了解了種子的特性，對植物的結(jié)構(gòu)形態(tài)特征也有了較為全面的了解。在微生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)以“微生物分離、純化、應(yīng)用”為主題，從水體或土壤分離微生物開始設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果落實(shí)到應(yīng)用上，不僅掌握了微生物學(xué)的一般研究技術(shù)，還掌握了微生物研究的基本思想。分子生物學(xué)和生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)以“基因工程操作”為主題，以“目的基因獲得—基因重組—基因轉(zhuǎn)移—基因表達(dá)產(chǎn)物的獲得—生物活性分析”為主線，不僅加深了對基因工程實(shí)施的原理、步驟的理解，對基因工程下游技術(shù)也有了較深刻的了解。通過這種圍繞“主題”的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，學(xué)生提出問題、解決問題的能力明顯提高，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課堂上就有了要自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的沖動(dòng)，極大地激發(fā)了學(xué)生參與實(shí)踐的積極性。

五、“比對法”教學(xué)方法在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中廣泛應(yīng)用

通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中廣泛應(yīng)用“比對法”，通過對各種知識的比對，加強(qiáng)學(xué)生對相關(guān)知識的理解與記憶。傳統(tǒng)的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在時(shí)間安排上相對較分散，無法實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)材料的現(xiàn)場比對。實(shí)驗(yàn)中心通過改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系使實(shí)驗(yàn)安排更加集中，并將相關(guān)聯(lián)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容整合在相對集中的時(shí)間內(nèi)完成，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行“比對法”分析，“比對法”教學(xué)方法在植物學(xué)、動(dòng)物學(xué)和細(xì)胞學(xué)等課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中廣泛應(yīng)用。例如，傳統(tǒng)的生物實(shí)驗(yàn)課程中，微生物、動(dòng)物、植物實(shí)驗(yàn)都會觀察細(xì)胞結(jié)構(gòu)，而對它們間的區(qū)別與聯(lián)系只能憑借理論知識強(qiáng)記。實(shí)驗(yàn)體系改革后，我們在實(shí)驗(yàn)中集中觀察各類生物細(xì)胞，學(xué)生可以直觀地比較微生物、動(dòng)物、植物細(xì)胞在結(jié)構(gòu)與大小等方面的異同。

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The Construction and Practice of the Modular System of Biology Experiment Teaching in Universities

MA Zheng-hai，ALIMUJIANG Abutura，LU Yong-man，QIU Bin

（College of Life Science and Technology，Xinjiang University，Urumqi，Xinjiang 830000，China）

Abstract：The cultivation of practical ability is very important in innovation education，and promoting experimental teaching is a key part of innovation and entrepreneurship education in universities.In the practice of experimental teaching reform，the national demonstration center for experimental biology education of Xinjiang University have gradually constructed a modular system of biological experimental teaching，adjusted and improved the experimental teaching system，experimental teaching method as well as experiment examination methods，and the students ability to innovate have been improved through the multi-level experiment training，furthermore，the characteristics of designing experiment around a theme and applying the comparison method to organize experimental teaching have formed.

Key words：university;biological experiment;innovative education;experimental teaching system