國(guó)家級(jí)生物學(xué)教學(xué)示范中心建設(shè)與教學(xué)改革探討

謝久鳳　謝慧　文晴　陳鋼　張寒蕾　閆睢豪

摘要：文章從基礎(chǔ)條件的優(yōu)化和提升、教學(xué)體系建設(shè)與教學(xué)方法改革等幾個(gè)方面闡述了實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)以來(lái)所取得的成效。通過(guò)實(shí)踐探索，突出了國(guó)家級(jí)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的教學(xué)服務(wù)與引領(lǐng)功能，提高了教師的工作積極性，學(xué)生的綜合素質(zhì)進(jìn)一步提升，實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新意識(shí)得到全面鍛煉，實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平顯著提高，對(duì)其他高校創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心具有重要指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：生物學(xué);示范中心;實(shí)驗(yàn)教學(xué);改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.423? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2020）13-0185-03

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)為國(guó)家農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、林業(yè)草原局和河南省政府共建高校，是以生命科學(xué)及其相關(guān)基礎(chǔ)學(xué)科為先導(dǎo)、以農(nóng)業(yè)科學(xué)為優(yōu)勢(shì)的河南省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新依托基地，其下共設(shè)20個(gè)學(xué)院。生命科學(xué)學(xué)院成立于2005年，目前教職工已從29人發(fā)展到100余人。學(xué)院積極響應(yīng)國(guó)家教育政策方針，重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，通過(guò)全院師生的共同努力，于2014年獲批國(guó)家級(jí)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心。經(jīng)過(guò)幾年建設(shè)，該中心在硬件設(shè)施、教學(xué)方法及學(xué)生培養(yǎng)體系等方面取得了顯著成效，形成了一套完整的教學(xué)和科研體系，實(shí)踐成效顯著，為農(nóng)業(yè)發(fā)展和地區(qū)建設(shè)培養(yǎng)了大批高素質(zhì)創(chuàng)新型人才，對(duì)其他高校創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心起到了重要示范作用。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心基礎(chǔ)條件的優(yōu)化和提升

（一）實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)整體實(shí)力顯著增強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果明顯提升

四年間，中心引進(jìn)國(guó)家百千萬(wàn)人才第一層次培養(yǎng)對(duì)象1人，河南省特聘教授1人，校特聘教授1人，博士10人，專(zhuān)職實(shí)驗(yàn)教學(xué)及管理人員5人（其中4人具有碩士學(xué)位）。2人被評(píng)為教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才，7人晉升為教授，11人晉升為副教授，中心師資結(jié)構(gòu)得到進(jìn)一步優(yōu)化，團(tuán)隊(duì)教學(xué)科研實(shí)力明顯增強(qiáng)，教學(xué)理念日益先進(jìn)，教學(xué)水平顯著提升。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件顯著改善，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)更加合理

中心新建1個(gè)數(shù)碼顯微互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室，2個(gè)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室（形態(tài)學(xué)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室、微生物技術(shù)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室），購(gòu)置了教學(xué)中所需大型精密儀器設(shè)備，構(gòu)建了設(shè)備齊全、功能完善的基礎(chǔ)教學(xué)試驗(yàn)平臺(tái)。遵循經(jīng)典與現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合的原則，中心對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了一系列的變革[1]，增加了綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，占比達(dá)到50%以上，同時(shí)為學(xué)生提供更多由其自訂方案、獨(dú)立完成的自選實(shí)驗(yàn)和自擬實(shí)驗(yàn)，致力培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神和創(chuàng)新能力[2]。

（三）實(shí)驗(yàn)教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)化、信息化進(jìn)一步完善

不斷豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心網(wǎng)絡(luò)化、信息化程度，新建了“河南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心網(wǎng)站”。四年來(lái)中心對(duì)網(wǎng)站內(nèi)容不斷進(jìn)行更新維護(hù)，豐富網(wǎng)絡(luò)資源，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教材、實(shí)驗(yàn)多媒體課件、電子教案、教學(xué)案例、科研成果資料等資源網(wǎng)上共享。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)

中心著眼人才培養(yǎng)體系，以創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為出發(fā)點(diǎn)，施行“二維度、三層次、四結(jié)合”的本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。在基本知識(shí)、基本技能熟練掌握的前提下，以增強(qiáng)動(dòng)手能力和提高創(chuàng)新意識(shí)為目的，實(shí)現(xiàn)“厚基礎(chǔ)、重能力、強(qiáng)素質(zhì)”的培養(yǎng)目標(biāo)[3]。

（一）二維度

建立了實(shí)驗(yàn)室教學(xué)和校外大實(shí)習(xí)二維的實(shí)踐教學(xué)體系。除建設(shè)六類(lèi)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室（生理生化教學(xué)實(shí)驗(yàn)室、植物教學(xué)實(shí)驗(yàn)室等）滿足五個(gè)模塊（生理生化教學(xué)模塊、遺傳學(xué)教學(xué)模塊等）的實(shí)驗(yàn)教學(xué)外，中心還建立了十余個(gè)校外實(shí)習(xí)基地（河南新鄉(xiāng)萬(wàn)仙山教學(xué)實(shí)習(xí)基地等）滿足教學(xué)及畢業(yè)實(shí)習(xí)的需求。

（二）三層次

分別是基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、研究創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。

基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生結(jié)合平時(shí)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識(shí)自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，教師檢查實(shí)驗(yàn)結(jié)果并進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果及報(bào)告撰寫(xiě)評(píng)分占課程成績(jī)的10%。如本中心開(kāi)設(shè)的植物學(xué)實(shí)驗(yàn)、動(dòng)物學(xué)實(shí)驗(yàn)等，不僅提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和動(dòng)手能力，更培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是以基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，充分運(yùn)用課程知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)較復(fù)雜的綜合實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容既可以由教師指定，也可以由學(xué)生自主設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)完成后學(xué)生撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，由教師評(píng)分計(jì)入期末成績(jī)。此類(lèi)型實(shí)驗(yàn)?zāi)茏寣W(xué)生充分發(fā)揮學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，逐步探索教學(xué)管理新模式。

研究創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)旨在提高學(xué)生科學(xué)研究和創(chuàng)新能力，實(shí)施個(gè)性化培養(yǎng)。這種開(kāi)放式和多元化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)能使學(xué)生真正感受科研氛圍。通過(guò)開(kāi)放式教學(xué)，學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)上升到更高更寬的層次。

（三）四結(jié)合

理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，全面提高大學(xué)生綜合素質(zhì);室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和校外實(shí)習(xí)相結(jié)合，學(xué)生在了解并掌握基本實(shí)驗(yàn)技能的基礎(chǔ)上開(kāi)闊視野、拓寬知識(shí)面;實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科技創(chuàng)新相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)業(yè)能力;開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與導(dǎo)師科研課題相結(jié)合，深化學(xué)生實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

三、教學(xué)方法改革

生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心采取研究式、啟發(fā)式、自主式、合作式和探索式等多種教學(xué)方法，充分發(fā)揮教與學(xué)的積極性，努力實(shí)現(xiàn)教學(xué)中教師指導(dǎo)作用與學(xué)生主體作用有機(jī)統(tǒng)一。

（一）應(yīng)用先進(jìn)教學(xué)技術(shù)

中心建設(shè)了生物學(xué)多媒體網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室、數(shù)字切片掃描與應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)字化標(biāo)本教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，部分實(shí)驗(yàn)室還配有多功能教學(xué)演示屏等設(shè)備，每個(gè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室均配備了教學(xué)電腦及投影儀，所有實(shí)驗(yàn)課均配有豐富的多媒體資源（包括每門(mén)課程的自制多媒體課件），在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中廣泛使用現(xiàn)代化多媒體技術(shù)，融合多種方式輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有效提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

（二）強(qiáng)化綜合性實(shí)驗(yàn)

將原本簡(jiǎn)略的技能性、知識(shí)性實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，形成一個(gè)探索性試驗(yàn)，學(xué)生既能掌握基本技能又能掌握科學(xué)研究基本方法[4]。如傳統(tǒng)植物學(xué)實(shí)驗(yàn)中，植物有絲分裂及根、莖、葉結(jié)構(gòu)的觀察為4個(gè)實(shí)驗(yàn)，若全部進(jìn)行過(guò)程性實(shí)驗(yàn)需做4次石蠟切片，過(guò)程太長(zhǎng)?，F(xiàn)整合成一個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生播種不同植物的種子，然后分別取根、莖及葉固定進(jìn)行石蠟切片，再對(duì)切片進(jìn)行特殊染色，最后再觀察有絲分裂的過(guò)程以及根、莖、葉的結(jié)構(gòu)。這樣學(xué)生既掌握了石蠟切片的技術(shù)，又強(qiáng)化了理論知識(shí)的掌握，提高了教學(xué)效果。

（三）采取討論式教學(xué)

提前布置實(shí)驗(yàn)計(jì)劃：讓學(xué)生充分查閱資料、制訂計(jì)劃，做到胸有成竹，敢于發(fā)表意見(jiàn)，與老師互動(dòng)討論。強(qiáng)化討論式教學(xué)：學(xué)生預(yù)習(xí)并非簡(jiǎn)單瀏覽實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，而是由教師預(yù)先提出一些啟發(fā)性的問(wèn)題，讓學(xué)生思考并查閱相關(guān)資料，大膽提出自己的想法，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。

（四）積極開(kāi)設(shè)研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)

以科研項(xiàng)目和大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃為載體，以中心各類(lèi)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室為平臺(tái)，鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用自己所學(xué)到的知識(shí)和技術(shù)進(jìn)行初步研究，開(kāi)展創(chuàng)新性工作。對(duì)于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，教師提供實(shí)驗(yàn)題目和基本要求，由學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，經(jīng)指導(dǎo)教師審閱通過(guò)后即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

課外創(chuàng)新模塊鼓勵(lì)部分學(xué)生對(duì)生物學(xué)特定領(lǐng)域探索，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室從事課外作品設(shè)計(jì)和創(chuàng)新實(shí)踐等活動(dòng)時(shí)只需網(wǎng)上預(yù)約登記。該模塊沒(méi)有固定的題目，選題來(lái)自教師的教改項(xiàng)目、科研項(xiàng)目和學(xué)生的創(chuàng)新基金，以公修課的形式供學(xué)生選擇，并計(jì)學(xué)分。

（五）鼓勵(lì)自我設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

改變傳統(tǒng)的教師為主、學(xué)生為輔的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，鼓?lì)學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識(shí)，查閱參考書(shū)或網(wǎng)上資料自行提出實(shí)驗(yàn)課題[5]。學(xué)生掌握主動(dòng)權(quán)，自主解決實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題，教師進(jìn)行輔助性指點(diǎn)，以此培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立科研能力。

（六）靈活考核體系

考核方式因課程而異，對(duì)于大課時(shí)的實(shí)驗(yàn)課如微生物學(xué)、生物化學(xué)等，中心堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)課單獨(dú)開(kāi)課，單獨(dú)評(píng)定成績(jī)。實(shí)驗(yàn)課程考核除書(shū)面考試之外，另增加實(shí)驗(yàn)操作技能單獨(dú)考試。由于單獨(dú)考核操作計(jì)入課程最終成績(jī)，使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)更加重視，實(shí)驗(yàn)技能得到實(shí)質(zhì)性提高。

對(duì)于未單獨(dú)開(kāi)課的實(shí)驗(yàn)課程，中心更加注重以下兩方面考核：首先，強(qiáng)化研究性實(shí)驗(yàn)報(bào)告的寫(xiě)作。要求學(xué)生將重點(diǎn)放在結(jié)果分析與討論上，探討實(shí)驗(yàn)過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的緣由，并提出解決方案及改進(jìn)方法。其次，規(guī)范考核機(jī)制，注重能力考核。考核方面除堅(jiān)持原有實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式外，增加學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和完成綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾?，最后匯總評(píng)定出綜合成績(jī)。由于該種考核方式能檢驗(yàn)出學(xué)生的綜合能力和水平，因此深受學(xué)生歡迎。

四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的服務(wù)與示范作用

（一）人才培養(yǎng)質(zhì)量和教師研究水平顯著提高

中心每年培養(yǎng)生命科學(xué)類(lèi)本科生近10000人次，培養(yǎng)博士、碩士研究生100人次以上。學(xué)生綜合水平明顯提高，創(chuàng)新能力顯著增強(qiáng)。多名同學(xué)獲國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利，在國(guó)家、省“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外科技作品競(jìng)賽中獲獎(jiǎng)，同時(shí)孵化了一批有應(yīng)用價(jià)值的技術(shù)和成果，為中原經(jīng)濟(jì)區(qū)、河南省糧食生產(chǎn)核心區(qū)建設(shè)以及國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展輸送合格人才。依托中心的生物技術(shù)、生物科學(xué)和生物工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生招生形勢(shì)好、就業(yè)率高，就業(yè)趨向?yàn)?∶4∶1（50%考取碩士研究生，40%直接到企事業(yè)單位就業(yè)，10%出國(guó)留學(xué)或考取公務(wù)員）。

四年來(lái)，中心圓滿完成各類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，主編實(shí)驗(yàn)教材3部，獲得國(guó)家教學(xué)成果獎(jiǎng)2項(xiàng)，發(fā)表教研論文12篇，依托本中心的《植物學(xué)》省級(jí)精品課程升級(jí)為省高等學(xué)校精品資源共享課程。中心教師承擔(dān)了863和973專(zhuān)項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金18項(xiàng)，省部級(jí)重大、重點(diǎn)項(xiàng)目21項(xiàng)，獲省部級(jí)科技成果獎(jiǎng)4項(xiàng)，在國(guó)內(nèi)外發(fā)表學(xué)術(shù)論文292篇，其中在PNAS、Nature Communications、Nature Protocols、Diabetes等國(guó)際權(quán)威雜志上發(fā)表SCI論文近100篇。

（二）在卓越農(nóng)林人才培養(yǎng)上具有示范作用

1.中心實(shí)踐成果在促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展上具有示范作用

作為重要的糧食生產(chǎn)區(qū)，河南省肩負(fù)我國(guó)的糧食安全。中心始終面向河南“三農(nóng)”問(wèn)題，立足河南農(nóng)業(yè)主戰(zhàn)場(chǎng)，培養(yǎng)科學(xué)研究和多層次復(fù)合型人才。近年來(lái)，中心每年為河南乃至全國(guó)輸送了近萬(wàn)名實(shí)踐應(yīng)用性和科研創(chuàng)新性人才，許多農(nóng)業(yè)科研成果及時(shí)推廣應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中。此外，中心還支持、推動(dòng)了河南省8個(gè)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的建設(shè)和發(fā)展。面向區(qū)域經(jīng)濟(jì)建設(shè)和生態(tài)文明建設(shè)一線，多途徑服務(wù)農(nóng)業(yè)和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的模式取得了社會(huì)的廣泛認(rèn)可，其效應(yīng)已向周邊地區(qū)輻射。

2.在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)放式管理上具有示范作用

新建的宏觀和微觀領(lǐng)域兩個(gè)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，每天開(kāi)放14h，基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室和學(xué)科實(shí)驗(yàn)室采取定期開(kāi)放和隨時(shí)開(kāi)放相結(jié)合的方式，大型現(xiàn)代化儀器預(yù)約開(kāi)放，在嚴(yán)格執(zhí)行學(xué)校實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放制度的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)開(kāi)放形式多樣化，增大受益面。一方面，學(xué)生可在開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行各種自主科技創(chuàng)新活動(dòng)，提高自身科技創(chuàng)新積極性和自主創(chuàng)新能力[6];另一方面，其他高?；蛏鐣?huì)機(jī)構(gòu)、個(gè)人等可在辦理相應(yīng)手續(xù)后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室或使用相關(guān)設(shè)備開(kāi)展研究工作，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源尤其是中心大型現(xiàn)代化儀器設(shè)備共享，對(duì)全省乃至全國(guó)同類(lèi)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)具有一定的借鑒作用，增強(qiáng)了中心的引領(lǐng)示范作用。

五、結(jié)束語(yǔ)

國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心是一項(xiàng)推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與建設(shè)和促進(jìn)資源整合與共享的教學(xué)改革工程，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院自申報(bào)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心起，不斷創(chuàng)新改革，在教學(xué)和科研上都取得顯著成效，培養(yǎng)了一大批理論知識(shí)扎實(shí)、科研素養(yǎng)好的創(chuàng)新型人才，不僅為河南地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會(huì)建設(shè)做出了巨大貢獻(xiàn)，并且為其他高校示范中心的建設(shè)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

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Discussion on the Construction and Teaching Reform of National Level Center for Biological Teaching and Demonstration

XIE Jiu-feng，XIE Hui，WEN Qing，CHEN Gang，ZHANG Han-lei，YAN Sui-hao

（Henan Agricultural University，College of Life Sciences，Zhengzhou，Henan 450002，China）

Abstract：This paper expounds the achievements since the construction of experimental teaching demonstrative center from the aspects of optimization and improvement of basic conditions，construction of teaching system and reform of teaching methods.Through practical exploration，the teaching service and leading function of the teaching demonstrative center are highlighted，the enthusiasm of teachers is improved，the comprehensive quality of students is further strengthened，the practical operation ability and innovative consciousness are fully exercised，and the experimental teaching level is significantly improved，which has important guiding significance for other universities to establish experimental teaching demonstrative center.

Key words：biology;demonstration center;experimental teaching;reform