王 甜，王雨昊，林宏輝

(四川大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610064)

分子生物學(xué)創(chuàng)新實驗的開放教學(xué)管理研究

王 甜，王雨昊，林宏輝

(四川大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610064)

為充分發(fā)揮實驗教學(xué)對培養(yǎng)生物學(xué)人才創(chuàng)新精神和實踐能力的重要作用，該文針對實驗室的開放運行管理，實驗教學(xué)中的學(xué)生管理、教學(xué)手段、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)效果進(jìn)行改革實踐，實現(xiàn)以學(xué)生自主實驗和獨立操作為主、教師引導(dǎo)為輔的教學(xué)模式，提高了實驗室儀器的利用率以及實驗室開放的安全性，并對開放式教學(xué)管理的成效與問題進(jìn)行了總結(jié)，為其他實驗教學(xué)課程的開放性教學(xué)管理奠定了基礎(chǔ)，為培養(yǎng)具有綜合科學(xué)素養(yǎng)的生物學(xué)拔尖人才提供了理論依據(jù)。

創(chuàng)新實踐能力；開放式教學(xué)；教學(xué)模式；課程評價

如何培養(yǎng)具有創(chuàng)新實踐能力的高素質(zhì)生物拔尖人才是當(dāng)前高校生物學(xué)科教育的重要目標(biāo)。實驗教學(xué)作為生物學(xué)科教育的重要組成部分, 在對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實踐能力和科學(xué)素養(yǎng)等方面具有不可替代的作用。但大部分實驗教學(xué)主要還是采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法, 固定時間和地點，學(xué)生實驗教學(xué)內(nèi)容沒有選擇，最后交上模式化的實驗報告，這種教學(xué)模式雖然能讓學(xué)生掌握一定的實驗技能，但嚴(yán)重制約了學(xué)生的探索實踐能力，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。為了適應(yīng)現(xiàn)代化的教育理念，改革傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式勢在必行，實行開放式實驗教學(xué)管理，調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，鼓勵并引導(dǎo)學(xué)生主動實驗、自主實驗和創(chuàng)新實驗，對于提高學(xué)生的實踐能力、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識和充分利用實驗設(shè)備資源具有重要意義[1]。

四川大學(xué)生物科學(xué)實驗教學(xué)中心作為國家級實驗教學(xué)示范中心，一直致力于培養(yǎng)高素質(zhì)生物學(xué)科人才，不斷在生物實驗教學(xué)中對學(xué)生管理、教學(xué)方式、內(nèi)容和教學(xué)效果上進(jìn)行改革實踐。中心實驗教師率先在基礎(chǔ)較好的15人實驗班實行了兩年的創(chuàng)新分子生物學(xué)實驗教學(xué)模式[2]，教學(xué)模式成熟后，對大學(xué)本科二年級200多人的分子生物學(xué)實驗課程實行了開放式教學(xué)和管理，取得了較好的教學(xué)效果，為生物學(xué)科其他專業(yè)實驗課程的開放式教學(xué)管理提供了經(jīng)驗，奠定了基礎(chǔ)。

1 開放式教學(xué)管理的模式

1.1 實現(xiàn)實驗室的開放管理

本中心在公共教學(xué)實驗室安裝了門禁系統(tǒng)，中心管理教師可以設(shè)置學(xué)生的一卡通權(quán)限，在固定時段實現(xiàn)學(xué)生自由進(jìn)出教室，并記錄進(jìn)出情況。但要獲得這一權(quán)限，學(xué)生必須經(jīng)過實驗室基本儀器的使用和方法訓(xùn)練，實驗室安全教育考試，以及通過實驗儀器設(shè)備操作指導(dǎo)視頻學(xué)習(xí)儀器使用。考核儀器設(shè)備操作以及基本實驗技能合格者，在課余時間可進(jìn)入實驗室完成實驗，同時可以在教師指導(dǎo)下，計劃和實踐自己的創(chuàng)新實驗，為申請大學(xué)生創(chuàng)新課題做準(zhǔn)備，提高自身的創(chuàng)新實踐能力[3]。

實驗室內(nèi)和走廊監(jiān)控系統(tǒng)，能實時監(jiān)控實驗室內(nèi)學(xué)生的實驗情況，保證發(fā)生突發(fā)事件時能及時處理，實現(xiàn)實驗室一定程度上的時間和空間的開放。

1.2 實驗教學(xué)內(nèi)容的開放

為生命學(xué)院大二學(xué)生開設(shè)多樣化綜合創(chuàng)新性實驗內(nèi)容供學(xué)生自由選擇。例如，藍(lán)白斑篩選、紅黃綠熒光蛋白的克隆與表達(dá)[2,4-5]、pfu酶表達(dá)與純化[4-5]等，以小組形式撰寫實驗計劃，按照自己的實驗計劃進(jìn)行實驗，教師作為引導(dǎo)者參與學(xué)生的實驗，教師由講授角色轉(zhuǎn)變?yōu)榇鹨?、指?dǎo)、監(jiān)督、檢查角色。這樣，學(xué)生在完成教學(xué)大綱所要求的分子生物學(xué)基礎(chǔ)實驗技能的同時，也能鞏固其理論知識，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、綜合實驗設(shè)計能力、實驗團隊協(xié)作精神、提出和分析問題能力。

對于不同層次的學(xué)生制定不同的培養(yǎng)目標(biāo)，采用不同的途徑進(jìn)行培養(yǎng)，為學(xué)生提供多方面的機會鍛煉他們的能力、發(fā)掘他們的潛力[6]。一些思維十分活躍，理論基礎(chǔ)扎實，思路清晰的學(xué)生，在實驗過程中對實驗有自己的獨到見解，不喜歡走尋常路，教師給予這樣的學(xué)生更多的關(guān)心指導(dǎo)，提供實驗條件，鼓勵他們根據(jù)自己的思路設(shè)計實驗，在原有實驗基礎(chǔ)上增減實驗步驟，發(fā)現(xiàn)不同結(jié)果，尋找原因，因材施教地培養(yǎng)他們的探究和科研能力。

有時允許學(xué)生不用上課，而是以大學(xué)生創(chuàng)新項目作為分子生物學(xué)實驗成績。例如，2012級學(xué)生張昭然和申文海的“用RNA干擾技術(shù)探討擬南芥的C2結(jié)構(gòu)域基因功能”實驗項目，這一實驗項目包含了與分子生物學(xué)實驗相關(guān)的實驗技能，學(xué)生在導(dǎo)師實驗室里進(jìn)行實驗，將所做實驗內(nèi)容作為實驗報告，由學(xué)生所在實驗室導(dǎo)師簽字確認(rèn)后交實驗教師作為分子生物學(xué)實驗成績。這樣的開放式實驗內(nèi)容讓學(xué)生不拘泥于教師設(shè)定的實驗教學(xué)內(nèi)容，鍛煉了學(xué)生自己設(shè)計實驗方案，查閱資料，解決問題的能力。這樣的學(xué)生可以不按時間規(guī)定進(jìn)入實驗室學(xué)習(xí)，為學(xué)生提供了更開闊的實驗環(huán)境，注重個性化培養(yǎng)，給予正確的引導(dǎo)，為他們今后的科學(xué)素養(yǎng)的形成提供有利條件。

1.3 實驗教學(xué)方式的開放

以往的實驗教學(xué)過程，實驗教師往往要花0.5～1 h的時間先講解實驗過程及注意事項，學(xué)生是被動地接受知識。有的學(xué)生沒有認(rèn)真聽，做實驗的時候經(jīng)常出現(xiàn)儀器設(shè)備操作不當(dāng)或損壞現(xiàn)象，每次實驗中學(xué)生用來學(xué)習(xí)設(shè)備操作的時間較多，占用了本該屬于思考探索實驗的時間。為了改變學(xué)生被動接受知識，提高其主觀能動性，實驗教師對實驗教學(xué)方式進(jìn)行了改革。實驗教師拍攝了分子生物學(xué)實驗儀器設(shè)備以及基本實驗技能視頻，作為虛擬實驗室教學(xué)資源供學(xué)生訪問觀摩，要求學(xué)生在沒有做實驗之前，先對所要使用的儀器設(shè)備以及基本實驗技能進(jìn)行學(xué)習(xí)訓(xùn)練，虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)實現(xiàn)學(xué)生觀看進(jìn)度和實名認(rèn)證監(jiān)控。因此，在學(xué)生做實驗時，用于學(xué)習(xí)實驗儀器操作和實驗技能的精力變少，就能有更多的時間去思考實驗所遇到的問題[7]。

在常規(guī)實驗技能的培養(yǎng)上，中心已著手建設(shè)生物科學(xué)與技術(shù)虛擬仿真虛擬實驗教學(xué)中心，實現(xiàn)虛實結(jié)合的優(yōu)化資源配置，構(gòu)建普通生物學(xué)、生物化學(xué)、微生物學(xué)、分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)及遺傳學(xué)專業(yè)課虛擬實驗室，把一些耗時較長、高消耗的生物技術(shù)上游產(chǎn)業(yè)的實訓(xùn)內(nèi)容充實進(jìn)虛擬仿真實驗教學(xué)中心，將基礎(chǔ)知識與應(yīng)用型知識結(jié)合，為培養(yǎng)學(xué)生的個性與全面發(fā)展提供教學(xué)平臺。

有了分子生物學(xué)實驗設(shè)備操作和實驗技術(shù)背景知識基礎(chǔ)，在正式開課前，實驗教師給出多個實驗項目的清單供學(xué)生挑選，學(xué)生以小組形式查閱文獻(xiàn)資料，撰寫實驗計劃書，設(shè)計實驗方案和步驟，由教師評價方案的可行性，再進(jìn)入實驗室開始實驗。這樣，學(xué)生做到心中有數(shù)，小組成員間按照計劃配合實驗，不至于有些學(xué)生在實驗中無所事事，讓學(xué)生變被動接受為主動解決問題，潛移默化地培養(yǎng)了他們的科研能力和實踐技能。

1.4 實驗教學(xué)效果的開放式評價

以往的專業(yè)實驗課成績主要由實驗報告和考勤兩部分構(gòu)成，雖然從實驗報告撰寫的好壞能體現(xiàn)部分學(xué)生學(xué)習(xí)的認(rèn)真程度，但也不能排除一些學(xué)生只專注于將實驗報告寫好，而忽略了平時實驗課的學(xué)習(xí)而因為學(xué)生人數(shù)較多，教師無法記住每個學(xué)生的實驗課表現(xiàn)，最終的實驗課成績往往無法真實體現(xiàn)學(xué)生的實驗理論和技術(shù)水平，大部分根據(jù)實驗報告撰寫的好壞來給出評分，實驗教學(xué)效果評價存在偏差。

在實驗教學(xué)內(nèi)容和方式開放式改革基礎(chǔ)上，通過實驗教師的交流與學(xué)習(xí)，吸納校內(nèi)外的先進(jìn)教學(xué)理念，在分子生物學(xué)實驗課程加入了課中考核，每位學(xué)生在進(jìn)入實驗室做實驗時，都要佩戴名牌，便于教師認(rèn)識學(xué)生，教師可以實時地觀察每位學(xué)生的實驗質(zhì)量，區(qū)分學(xué)生間對分子生物學(xué)實驗儀器設(shè)備以及基本實驗技能視頻的學(xué)習(xí)效果，便于在名單上做出標(biāo)注，作為課中考核成績的一部分。并且，整個學(xué)期實驗課中教師會隨機對每位學(xué)生進(jìn)行3次考察，提出包括實驗原理、實驗方法、實驗材料、實驗操作技能等方面的考核，計入課中考核成績。

同時，實驗報告成績中對一些有創(chuàng)新性的建議或結(jié)論給予相應(yīng)的加分，體現(xiàn)出學(xué)生在實驗中的操作能力差異。分子生物學(xué)實驗結(jié)束后，還會以實驗小組形式討論整理出實驗報告，在實驗期間安排各實驗小組交流匯報實驗過程體會，講解實驗遇到的問題和解決問題的方法，動員全班同學(xué)研討評價相互的實驗方案[8]。根據(jù)學(xué)生的實驗計劃、課中考核、實驗報告3個方面給出全面客觀的實驗成績。課中評價方案施行后，學(xué)生在實驗課中的表現(xiàn)更加積極了，因為每位同學(xué)都有可能抽查到，所以大部分學(xué)生在上實驗課時都會覺得有緊迫感，實驗教學(xué)效果凸顯。同時，實驗報告成績中對一些有創(chuàng)新性的建議或結(jié)論給予相應(yīng)的加分，體現(xiàn)出學(xué)生在實驗中的實踐能力差異[9]。

實驗教學(xué)效果評價不僅僅是教師對于學(xué)生的實驗成績評價，也需要學(xué)生對實驗教師的教學(xué)效果進(jìn)行課后評價，這對提高實驗教師的教學(xué)水平具有重要的意義。作為實驗教學(xué)的教師，必須在搞好實驗教學(xué)引導(dǎo)工作的同時，加強自身知識和技能的擴展和更新，達(dá)到知識豐富，技術(shù)熟練，教學(xué)方法科學(xué)而實用的要求。同時，實驗教師還必須全面了解和掌握學(xué)生實驗的整體情況，并對學(xué)生實驗過程、實驗質(zhì)量和實驗結(jié)果作出及時、客觀和公正的考核評價[10]。實驗中心制定了四川大學(xué)生物科學(xué)實驗教學(xué)中心實驗課程評價表，實驗課結(jié)束時，由學(xué)生填寫實驗課程評價表，在實驗教師的教學(xué)方法、教學(xué)手段、教材選用、教學(xué)態(tài)度和教學(xué)效果5個方面進(jìn)行評價，提出改進(jìn)建議。通過學(xué)生反饋的實驗課程評價表，實驗教師可以最快了解學(xué)生的教學(xué)反饋，在教學(xué)中不斷調(diào)整自己的教學(xué)方法手段，使之更適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，同時了解學(xué)生希望開設(shè)的體現(xiàn)學(xué)科發(fā)展的、新穎的實驗內(nèi)容，為今后教師改進(jìn)和充實實驗教學(xué)內(nèi)容提供依據(jù)，相得益彰。

2 開放式教學(xué)管理的成效和存在的問題

通過對分子生物學(xué)實驗室的教學(xué)模式和管理模式的優(yōu)化改進(jìn)，設(shè)置綜合性創(chuàng)新性實驗內(nèi)容供學(xué)生自由選擇，以小組形式撰寫實驗計劃，具有選擇性，學(xué)生更有興趣，提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。實驗教學(xué)內(nèi)容靈活，教師作為引導(dǎo)者指導(dǎo)學(xué)生的實驗，教師由講授角色轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)角色[9]。實驗成績的組成含學(xué)生前期的實驗計劃準(zhǔn)備、實驗中的動手能力和實驗報告的創(chuàng)新點3部分，更能真實的體現(xiàn)學(xué)生的綜合能力和科學(xué)素養(yǎng)。對實驗室的部分開放，實現(xiàn)以學(xué)生自主實驗和獨立操作為主、教師引導(dǎo)為輔的教學(xué)模式，提高實驗室儀器的利用率以及實驗室開放的安全性。同時，提高了教師的自身業(yè)務(wù)水平，為實驗中心其他實驗教學(xué)課程的開放性教學(xué)管理提供了參考和經(jīng)驗。

在開放式實驗教學(xué)的過程中，我們整體考慮實驗的內(nèi)容、方法、手段的改革，逐步地完善了實驗室功能，促進(jìn)了實驗內(nèi)容的更新，優(yōu)化了實驗教學(xué)體系；將傳授知識和培養(yǎng)能力有機地結(jié)合起來，體現(xiàn)學(xué)生的主體地位和教師的主導(dǎo)作用；使常規(guī)實驗教學(xué)和開放式實驗形成良性的循環(huán)，實現(xiàn)教育由被動到主動、由應(yīng)試到素質(zhì)轉(zhuǎn)變的目標(biāo)，促進(jìn)實驗教學(xué)的全面發(fā)展，從而提升實驗教學(xué)的層次[11]。

但在實驗開放式教學(xué)改革中也存在一些不足。例如，對于學(xué)生的實驗課增設(shè)的自選實驗項目越多，實驗教師的工作量就要增加很多。學(xué)生人數(shù)較多，查閱修改學(xué)生的實驗計劃，準(zhǔn)備學(xué)生不同的實驗材料和實驗耗材數(shù)量增加，并且各實驗小組的實驗步驟各不相同，原本充足的實驗儀器設(shè)備臺套數(shù)也凸顯不足，這些都需要實驗中心及學(xué)校有關(guān)部門做好協(xié)調(diào)和支持，推行小班化教學(xué)，增加實驗室建設(shè)資金投入，以及增加教學(xué)教師的人數(shù)等可能成為解決問題的關(guān)鍵。

同時，應(yīng)進(jìn)一步完善實驗室管理制度，從進(jìn)入實驗室的條件審核到開展實驗訓(xùn)練的監(jiān)督等，必須細(xì)化管理規(guī)定與辦法[12]，保障實驗設(shè)備的安全操作和實驗室的正常運行，最大限度地讓培養(yǎng)學(xué)生的獨立自主實驗?zāi)芰εc實驗室的高效運作有機結(jié)合，實現(xiàn)雙贏。

3 結(jié)束語

在分子生物學(xué)實驗教學(xué)中采用開放式的教學(xué)管理方式，與傳統(tǒng)的實驗教學(xué)相比，從實驗內(nèi)容的選擇、實驗計劃的撰寫、實驗儀器設(shè)備的使用、實驗的實施、實驗報告的考核、實驗室管理等方面，都體現(xiàn)出了當(dāng)下教育“以人為本”的新模式，教學(xué)內(nèi)容和程序的重新編排更注重以學(xué)生為教學(xué)主體，教師為引導(dǎo)的創(chuàng)新性實驗教學(xué)理念。實驗教學(xué)與建設(shè)中的虛擬實驗教學(xué)資源有機結(jié)合，在實驗教學(xué)體系中實現(xiàn)“虛實結(jié)合，相互補充”的現(xiàn)代化、信息化的教學(xué)新方法，為培養(yǎng)高素質(zhì)的應(yīng)用型生物學(xué)人才提供良好的教學(xué)平臺。

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Research on Open Teaching Management of Molecular Biology Innovation Experiment

WANG Tian，WANG Yuhao，LIN Honghui

(School of Life Science，Sichuan University, Chengdu 610064, China)

In order to give full play to the important role of experimental teaching in cultivating the innovation spirit and practical ability of biological talents, this paper focus on the reform and practice of open operation management, student management, teaching means, contents and the teaching effect, and thus realizes the teaching mode with students’ independent experiment and independent operation as well as supplement of teachers’ guidance.This paper increases the utilization rate of laboratory instrument and the security of the laboratory open, and summarizes the results and problems of open teaching management.It lays the foundation for the open teaching management of other experimental teaching courses and provides the theoretical basis for cultivating top biological talents with comprehensive scientific literacy.

innovation practice ability; open teaching; teaching mode; curriculum evaluation

2015-05-29；修改日期:2015-06-15

2016年四川大學(xué)實驗課程教改立項建設(shè)項目(2016-108)；四川大學(xué)實驗技術(shù)立項(2015-47)；國家自然基金委四川大學(xué)生物學(xué)基地人才培養(yǎng)支撐條件(J1210013)；國家自然基金委四川大學(xué)國家生物學(xué)人才培養(yǎng)基地(J1103518)。

王甜(1981-)，女，碩士，實驗師，主要從事分子生物學(xué)和動物學(xué)實驗方面的教學(xué)和研究。

林宏輝，教授，hhlin@scu.edu.cn。

G642.43

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2017.01.036