高校综合实验课程教学改革新体系的探索

聂三安　林瑞余

摘要：综合实验是高校实验教学环节的重要组成部分，在提高大学生自主学习和动手能力、培养科研思维、发现和解决问题、提升综合素质等方面均有重要的现实和理论意义。当前我国高校综合实验课程存在目标定位不准、内容和方法滞后等问题，不足以满足现代教育需求。为适应社会发展，培养实践和科研能力的创新型人才，必须对传统教学模式进行改进与优化。本文结合生物科学专业综合实验课程的特点，提出新的实验教学内容、组织形式和评价体系，探索构建综合性实验课程新体系，提升适应新形势下大学生的综合能力。

关键词：综合实验；教学改革；生物科学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）34-0163-03

前言

本科人才培養对综合能力的考察至关重要，其中综合能力的培养主要包括实验技能、技术操作及实验设计、分析解决问题的能力。因此综合性实验课程的主要目的是提高学生的自主学习、思考问题的能力，为其创造具有探索性的学习环境[1，2]。

传统的实验课程以老师讲授为主，学生“按部就班”完成实验过程，较难达到自主和创新目的。改革后的综合实验与传统实验课程的对比具有一定优越性，以学生为主，实验题目由老师提示或提出，学生查阅资料完成具体实验步骤，最终以学生的实验方案、实验结果为考评。通过这种教学模式可使学生掌握自主学习、提出问题和解决问题的新方法、新途径[3，4]。然而，生物科学是一门前沿交叉学科，需较扎实的专业基础知识和实验技能，学生没有摆脱从“做实验”到“懂实验”的层面，加之实验题目的重复性设置，存在信息滞后、学生积极性不高的问题，因此当前综合实验课程教学方式既无法满足学生自主学习和探索新知识的积极性，也不利于满足当下新形势对人才培养模式的教育指导需求。目前高校综合实验课程面临新的挑战和机遇，因此有必要建立综合实验课程新体系。本文从实验内容设计、教学组织形式和方法及课程评价体系三方面提出了教学改革方案。

一、调整实验教学内容

1.改进选课制度。选课形式体现个性化发展的培养目标[5]。综合性实验课程的时间要考虑两点：一是须在理论课和基础实验课之后，因此该实验课一般安排在大三及以后；二是不宜硬性规定参加实验的时间，原因是综合性实验项目较多，实验过程不确定因素较多。针对这些问题，该类课程应该设置多个实验项目组和子实验，学生根据专业和兴趣以组为单元参与选课。学院应该首先建立生物科学实验中心课程网站系统，充分调动学院甚至学校科研资源，合理分配并发布课程安排、分组安排及组内实验项目，学生在选课系统上选择课程，然后根据选课界面自动进入实验组。这种方法最大的特点是学生可以依据自己的目标有限选择对自己最有用的实验项目，充分调动学生积极性，将学习内容与自身的发展紧密结合，不再单纯追求实验结果，而是注重实验过程中学到的知识和技能，节省了学生宝贵的时间，利于增强学习的目的性和积极性，激发学生的创造力，可极大地提高学习和教学两方面的效率，以此充分体现个性化发展高校教育的培养目标。

2.改善实验内容的设计。实验综合技能培养锻炼在大学本科专业的培养训练和人才培养过程中十分关键和重要。该过程中的实验综合能力不仅包括实验技能、动手操作能力等基本实验能力，还包括实验方案设计、实验过程中发现并解决问题以及对新知识的探求、应用等创造性实验能力和其他综合能力。培养学生综合实验能力、科学思维和创新精神是综合实验课程的目的[6，7]。可在传统实验课单元形式的单项验证型实验内容的基础上，构建以能力培养为主，从基础性实验和提高性实验两个层面将本学科实验内容设计成具有连贯性的生物科学综合性大实验课程体系，增加与当前生物学科前沿和热点领域等相关内容。在实验教学过程中，要求学生们从查阅相关资料、实验方案、过程控制与成果展示等多方面展开，创设强化实验操作的综合性和设计性体验的教学情境。通过有效展开这些实验，激发学生的学习兴趣、参与热情，锻炼实际动手操作能力，培养同学们严谨认真的科学作风和创新思维的科学素养。实验内容的设计应注重以下两个方面。①科学设计，注重实验内容的综合性。综合性实验课程最重要的特点是多学科多知识点的综合[8]，针对当前生物科学实验教学中存在的问题，以培养全面发展的综合性创新科研人才为目标，应打破原有验证性实验的课程框架，大胆将学科内重点关注的问题有机结合起来，相互补充，突出综合性实验内容综合与方法多元化的特点。赋予实验内容一定的特点，比如一些趣味性实验，充分吸引学生注意力，提升实验和研究兴趣。结合学科特点充分体现学科培养的目的和意义，也可以结合实践提高学生实际应用能力。②增加实验的前沿性和创新性。生命科学的高速发展不断涌现新技术和新方法，这些技术和方法很多只在理论课程或前沿科技平台体现而未真正应用到大学生的实验课程中，当前综合实验课程设置往往存在目标定位过时、内容和信息滞后的问题，因此针对实验内容设计上的改革迫在眉睫。综合院校具有多学科多领域交叉平台，开展综合性实验的最终目的是培养创新人才，因而在实验设计时应注重“新”。这里的“新”有两层含义，一是实验设计和内容的新颖性，二是通过实验可以培养和提高学生的创新能力[9]。因此从选题上就要紧密结合学科前沿和技术革新。

二、优化教学组织形式，提高学生的综合实验能力

1.与教师科研课题结合，学生自主选择实验项目。充分利用现有的科研资源，学生可以根据自己的兴趣特长和发展意向从教师的科研课题中选择实验内容。教学与科研有机结合，相互促进和带动[10]。老师加以辅助，学生自主完成实验，使科研与课程有机相结合。首先，选题后学生以组为单位查阅文献资料，撰写文献综述，设计实验并写出具体的操作过程，老师对其进行适当的指导和纠正，最终确定实验方案。其次，学生自己动手操作，按流程进行实验，过程中做好相关记录。最后将文献综述、实验设计、实验过程和实验结果交给老师批阅。在实践操作过程中，学生们通过发挥主观能动性，掌握科学研究的全过程，从而使自身的科研素养和动手能力得到提升。

2.重视实验结果的讨论，鼓励学生互评。引导大学生运用所学知识对实验结果进行分析讨论。对实验结果与理论的差异不能盲目认为是操作失误或实验误差导致，而应该从多方面分析，查找问题所在，这也是培养学生科学素养的过程[11，12]。例如实验过程中由于实验条件和环境因素的不同，实验结果具有不可预测性，需要学生结合所学知识，综合运用学科专业知识，结合文献查阅和向实验室有经验的人员进行咨询等方式进行分析。这种措施可以升华学生的专业知识，综合实验能力和知识运用能力也得到大力提升。另外，综合性试验通常以组为单元进行，组内成员应该根据各自特点合理分工，各取所长，互补所短，组员也可以相互督促，提高实验效率和结果可靠性。此举增加了评定的公平性，提高了学生参與实验的积极性，培养了学生相互协作的团队意识，有利于为学生从事科研创新铺垫。

3.开放实验室，为学生提供主动实验平台。施行预约制度，适当开放实验室。学生提前预约时间和实验内容，可提高时间的机动性，在老师或实验室管理人员的安排下进行实验有利于及时沟通，发现并帮助学生解决问题。通过开放实验室，为基础薄弱学习困难的人提供学习锻炼的机会；对于基础好、学有余力的学生可选择难度更高的实验，培养其操作技能。总之，通过开放实验室使有兴趣的同学“接近”科研、“感受”科研，激发科研兴趣，历练科研技能，培养科研态度，树立团队精神，为今后的学习和工作培养良好的习惯并打下坚实基础。

4.构建创新能力培养实验平台。学风是大学教育的基础，学风的好坏对大学教育的影响是决定性的。良好的学风和环境能潜移默化地激发学生学习和科研兴趣。可以从以下方面进行引导：适当开放实验室，让实验室成为学生的科技操作室；让学生参与教师的教学科研学术交流和讨论，使学生耳濡目染；成立学科青促会，成员不定期进行学术交流，亲身感受科学文化氛围的熏陶，把大学生培养成既具有本专业的基础知识和动手能力，又具有良好科学素养的应用型人才。

三、优化实验成果与评价体系

以往以实验报告以及平时出勤的评价制度较为单一，需建立完善的过程与实验成果相结合科学的学生成绩评价体系，包括学生实验报告、文献综述撰写与成果展示和教师的综合性成绩考核等。其中文献综述和成果展示是新形势下的新需求，对于学生理解实验科学意义和提炼科学问题具有积极作用。

1.实验成果。①文献综述。选题依据是研究意义和研究内容的理论基础，借助当前国内外研究进展，结合拟解决的关键科学问题论述研究前景。生物科学综合性实验课程的目的不仅仅是让学生掌握现代生物技术，还应该培养学生从事生物科学研究的综合能力。文献综述是对前人研究结果的总结，也是对实验研究内容的重新认识。以往的实验过程存在“重操作、轻理解”的现象，应该将文献综述部分作为评价体系纳入到考核内容中。②成果展示。短期内的实验成果展示可以进展报告（如多媒体课件）的形式呈现，以组为单位集中汇报。报告内容包括研究背景、材料获取、实验设计、初步结果及实验中出现的问题等。汇报过程中学生和老师均可对实验提出问题与疑问，由组内成员进行解答。实验报告内容包括实验结果和分析讨论。通过这种方式一方面可提高学生从制作多媒体课件过程中精练科学问题，锻炼学生的口头表达能力和逻辑思维能力，另一方面通过这种互动模式增强学生对科学研究的热情，提高学生探索科学问题的积极性。

2.评价体系。生物科学综合实验考核的办法主要结合学生实验设计、操作技能和成果展示三个方面，主要考核指标如下：文献综述（10%）：考察学生对研究问题科学意义、研究现状的理解；方案设计（20%）：评价授课学生设计实验的科学性、严谨性以及可行性；操作技能（30%）：实验实施过程中的实际动手操作和解决问题的能力；成果展示（40%）：包括内容的完整性，多媒体课件简洁、完整、图表美观，答辩分析讨论问题是否合理等。

结语

优化后的生物科学综合性实验课程体系可更大程度培养和提高学生提炼问题和解决问题的综合素质。改革后的实验课程学生是课程的主体，教学过程从科学问题的提出、实验设计、操作、结果展示等主要由学生完成。该方案可使学生的主观能动性得到充分发挥，有利于对学习兴趣的培养和实践操作能力的提升，创新意识和团队协作精神得到增强。教育的目的不是灌输知识，更重要的是唤醒和激发。综上，此综合实验新体系的建立可为高校其他综合性实验课程的教学改革提供借鉴。

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