孫玉林，趙春巧，羅琴琴

（1.嶺南師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 廣東 湛江 524048；2.嶺南師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 廣東 湛江 524048）

生物科學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)，主要研究生命活動及變化規(guī)律的科學(xué)。生物科學(xué)專業(yè)主要培養(yǎng)具備生物學(xué)基本理論、知識和技能，了解專業(yè)的發(fā)展歷史和趨勢；把握學(xué)科基礎(chǔ)、前沿和特色，具有良好的創(chuàng)新意識，能運用所學(xué)知識、技能去分析和解決問題；從事與生物學(xué)相關(guān)的教育教學(xué)、科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)及管理等方面工作的復(fù)合型人才[1]。生物科學(xué)專業(yè)包括的課程門類特別多，其核心課程有：植物學(xué)、動物學(xué)、生物化學(xué)、生物化學(xué)實驗、人體及動物生理學(xué)、微生物學(xué)、遺傳學(xué)、免疫學(xué)、細胞生物學(xué)、分子生物學(xué)等，其中生物綜合大實驗是生物類專業(yè)的一門集生物分離工程、基因工程、分子生物學(xué)實驗、細胞生物學(xué)實驗、生物信息學(xué)、植物組織培養(yǎng)等多門課程于一體的綜合性實驗課程，該門課程能較好地提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力。

在生物科學(xué)專業(yè)學(xué)生能力架構(gòu)中，實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是一個重要的環(huán)節(jié)，不可缺少，同時在本科生人才培養(yǎng)方案中也有明確規(guī)定與要求。筆者在對嶺南師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院生物科學(xué)專業(yè)部分本科生的調(diào)研訪談中發(fā)現(xiàn)，有些學(xué)生對生物綜合大實驗的興趣不濃厚，實驗操作技能欠缺，實踐創(chuàng)新能力沒能得到較好的鍛煉與提升。因此，本文旨在探索生物科學(xué)專業(yè)生物綜合大實驗的課程改革，以期提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和實踐創(chuàng)新能力，為他們今后從事相關(guān)工作及繼續(xù)深造奠定扎實的基礎(chǔ)。

1 存在的問題

①學(xué)生的主觀能動性沒有得到充分發(fā)揮。在教學(xué)過程中，教師還是采用“滿堂灌”的教學(xué)模式，即首先集中講解本節(jié)課的重難點和實驗的注意事項，接著進行操作示范，最后由學(xué)生獨立開展實驗。有些學(xué)生沒有課前預(yù)習(xí)，對整個實驗內(nèi)容比較生疏，加上課堂上無法清晰觀察到教師的實驗動作要領(lǐng)，導(dǎo)致實驗過程中操作不規(guī)范，錯誤頻繁發(fā)生，實驗積極性受挫，最后出現(xiàn)一個小組僅有一人動手，十幾個人旁觀的現(xiàn)象，學(xué)生普遍抱著應(yīng)付的心態(tài)，久而久之，不利于學(xué)生實踐動手能力的培養(yǎng)和專業(yè)知識體系的構(gòu)建。

②教師考核方式單一。對該門課程的考核主要以實驗報告為依據(jù)，不能真實反映學(xué)生實際的掌握程度，缺乏對實驗的過程性評價，教學(xué)效果不顯著。學(xué)生的實驗操作欠缺規(guī)范性，無法勝任中學(xué)生物實驗課堂教學(xué)工作。

基于此現(xiàn)狀，本文立足于現(xiàn)行教學(xué)體制條件，對生物綜合大實驗課程內(nèi)容、教學(xué)方式及考核體系進行改革，并加強實驗室的投入間數(shù)、儀器設(shè)備的投入臺數(shù)和加大實驗室的開放力度（增加平時及寒暑假開放時間），為該門課程的開設(shè)提供平臺保障。另外，通過“科研反哺教學(xué)”，將教師的科研項目與生物綜合大實驗教學(xué)內(nèi)容有機結(jié)合，成立“科研興趣小組”，實行本科生導(dǎo)師制，通過導(dǎo)師對學(xué)生的有效指導(dǎo)培養(yǎng)他們從事科學(xué)研究和實踐創(chuàng)新的能力。以上這些改革舉措對提高生物類專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，滿足創(chuàng)新型國家建設(shè)和科教興國戰(zhàn)略都具有重要的理論與實踐意義[2]。

2 生物綜合大實驗改革體系探索

2.1 對生物綜合大實驗內(nèi)容進行改革

將實驗內(nèi)容與教師的最新研究成果相結(jié)合，增加實驗的新穎性。讓學(xué)生更多地接觸學(xué)科前沿的研究動態(tài)和技術(shù)手段，培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)探究的興趣，從而提高他們的實踐創(chuàng)新能力。如依托本院教師的科研項目——“虎斑烏賊內(nèi)臟多糖結(jié)構(gòu)解析及其對膽固醇逆轉(zhuǎn)運（RCT）的作用機理研究”“擬目烏賊活性多糖酶解制備、結(jié)構(gòu)鑒定及降高膽固醇血脂癥作用機制研究”“藍斑背肛海兔卵多糖提取、純化、表征及其免疫調(diào)節(jié)作用機理研究”等，可設(shè)立海洋軟體動物多糖提取及初步純化的綜合性實驗。依托本院教師的教改項目——“基于生物博物館創(chuàng)建粵西青少年生命科技創(chuàng)客體驗中心及創(chuàng)客教育研究”“青少年生命科技創(chuàng)客體驗科普課程研發(fā)—優(yōu)秀科普作品創(chuàng)作”“湛江市珍稀動植物博物館青少年科普教育推廣”等，來提高學(xué)生的實踐能力。此外，在編排生物綜合大實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)上，可增加一些生物學(xué)前沿的內(nèi)容，以適應(yīng)大數(shù)據(jù)時代多學(xué)科交叉、融合發(fā)展的趨勢。在分子鑒定這一塊，利用Primer 5 軟件來對目標引物進行設(shè)計，通過基因bank（NCBI）進行基因序列的比對，采用MEGA 7.0 進行系統(tǒng)發(fā)育樹的構(gòu)建；在基因克隆表達方面，增加生物信息學(xué)的分析內(nèi)容，利用代謝組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)來分析相關(guān)基因的表達情況；在蛋白純化方面，增加AKTA 蛋白純化儀的工作原理、使用方法及技術(shù)要點等。

2.2 對綜合大實驗教學(xué)模式進行改革

2.2.1 運行導(dǎo)師制“科研興趣小組”

生物綜合大實驗課程實施前，教師把自己的研究方向、專業(yè)特長及最新獲得的國家級和省部級科研項目（如國家自然科學(xué)基金、省自然科學(xué)基金及重大科技攻關(guān)項目）列出來供學(xué)生選擇，同時教師也可以根據(jù)學(xué)生擬開展本科畢業(yè)論文的研究內(nèi)容及考研的專業(yè)方向來確定所帶的人選，通過師生互選最后成立導(dǎo)師制“科研興趣小組”[3]，該模式與傳統(tǒng)實驗課程中1—2 名教師給學(xué)生進行集中授課的模式不同，導(dǎo)師制團隊由多名不同系列的教師搭配組成（約5—6 人），包括教師系列和實驗員系列，職稱從正高級到副高級再到中級。首先，根據(jù)課程的設(shè)置，導(dǎo)師先提出一個綜合型實驗題目；接著，各個科研興趣小組的學(xué)生通過查閱文獻，制訂出實驗方案；最后，報導(dǎo)師批準后，選擇合適的時間段進入實驗室開展實驗，可自主完成實驗前的一些準備工作，如實驗材料的準備、試劑配制、實驗裝置的搭建、實驗安全防護等。該模式使學(xué)生在鞏固基礎(chǔ)知識的同時提高了動手能力[4]，同時也為學(xué)生的自主探索營造了良好的氛圍。

2.2.2 信息化教學(xué)模式

生物綜合大實驗教學(xué)活動中可充分利用超星泛雅平臺、慕課、虛擬仿真實驗等現(xiàn)代教學(xué)資源。教師利用這些信息化平臺，在實驗課前與學(xué)生進行溝通，學(xué)生可在實驗前對實驗設(shè)計方案進行調(diào)整；課后教師在平臺上對學(xué)生的實驗進行分析點評。此外，虛擬仿真實驗可以打破時間和空間的限制[5]，為學(xué)生提供進一步了解實驗內(nèi)容的機會，從而更好地提高學(xué)生的動手操作能力。

2.2.3 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式

翻轉(zhuǎn)課堂是一種新的教學(xué)模式，以學(xué)生為主體，自主式地進行學(xué)習(xí)。教師事先將錄制好的教學(xué)視頻提前發(fā)放給學(xué)生，學(xué)生按照要求提前觀看學(xué)習(xí)，正式上課時，學(xué)生將所理解的內(nèi)容講述出來，并將困惑也一一列舉出來，然后大家一起討論，從而進一步加深了對所學(xué)知識點的理解與掌握。以生物綜合大實驗中的基因工程實驗為例，具體步驟如下：

①教師將事先錄制好的基因克隆、載體構(gòu)建、蛋白表達純化等相關(guān)視頻發(fā)放給學(xué)生，并提出實驗?zāi)康暮鸵蟆?/p>

②學(xué)生根據(jù)本章課程安排及要求，觀看教師發(fā)放的視頻材料，調(diào)研文獻，進行實驗方案的設(shè)計和實驗前的準備工作。

③教師對學(xué)生設(shè)計的實驗方案進行完善、優(yōu)化，引導(dǎo)學(xué)生對實驗過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象進行分析與討論，師生互動，最后順利完成整個實驗。

翻轉(zhuǎn)課堂能夠讓學(xué)生在課前產(chǎn)生想法，然后帶著問題去實踐。實踐過程中，由于學(xué)生在課前已經(jīng)對相關(guān)知識點有了較為深入的思考，因此人人均可以獨立開展實驗，不再出現(xiàn)圍觀的現(xiàn)象，學(xué)生的實驗參與度與積極性都能得到較大幅度的提升。此時教師的角色轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)生身邊的引導(dǎo)者”，引領(lǐng)學(xué)生在實驗探究過程中不斷進行思考，不斷積累經(jīng)驗，逐步提升學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力。

2.3 對生物綜合大實驗考核體系進行改革

實驗課程考核體系的內(nèi)容涉及實驗方案設(shè)計評價、實驗過程評價、協(xié)作能力評價、實驗報告撰寫、理論考試和實踐實操等方面[6]。在以往的實驗課程考核體系中，僅僅以學(xué)生提交上來的實驗報告作為評分的唯一標準，而對學(xué)生的實驗過程關(guān)注過少，以致學(xué)生在實驗中容易出現(xiàn)不主動、不操作、不認真觀察實驗現(xiàn)象等懈怠行為，而且實驗報告較難體現(xiàn)學(xué)生對實驗的掌握程度，對學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)效果不顯著。因此，改革生物綜合大實驗教學(xué)內(nèi)容及方式的同時，考核體系也需進一步完善。實驗課程總評成績由平時成績、期中成績和期末成績構(gòu)成。其中平時成績包括學(xué)生考勤、實驗參與度、小組協(xié)作精神、實驗報告的撰寫等；期中成績包括實操考核成績；期末成績由理論考試和現(xiàn)場問答構(gòu)成，這三部分所占分值的百分比為40%∶30%∶30%。

3 生物綜合大實驗教學(xué)改革的效果

自2021 年實施該課程改革以來，2018—2020 級生物科學(xué)專業(yè)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力均有較大幅度的提升。在課程改革和新的評價體系驅(qū)動下，學(xué)生都較早地進入各自的科研團隊和實驗室，能結(jié)合課程內(nèi)容及導(dǎo)師的科研項目，進行文獻查閱和實驗方案制訂，其學(xué)習(xí)興趣和積極性逐漸增強。近3 年，嶺南師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院生物科學(xué)專業(yè)的學(xué)生在第五、六、七屆全國大學(xué)生電子商務(wù)“創(chuàng)新、創(chuàng)意、創(chuàng)業(yè)”大賽廣東賽區(qū)、第六、七、八屆全國大學(xué)生生命科學(xué)競賽、廣東省第十四、十五、十六屆“挑戰(zhàn)杯”、2021—2022 年廣東省大學(xué)生生物化學(xué)實驗技能大賽等多項大賽中獲獎60 余項；參與發(fā)表學(xué)術(shù)論文100 余篇，其中第一作者論文30 余篇；申請專利30 余件。另外，2018 級與2019級學(xué)生的考研率較2017 級穩(wěn)步提升，2018 級考研率為19.4%，2019 級考研率躍升到24.6%，而2017 級考研率僅為13.5%。專業(yè)就業(yè)對口率方面，2018 級與2019 級分別為86.9%和88.5%，較2017 級的80%而言，分別提高了8.63%和10.63%。綜上，生物綜合大實驗教學(xué)改革的效果逐漸凸顯出來，提高了學(xué)生的生物綜合實驗素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，增強了他們就業(yè)競爭的優(yōu)勢，同時也為他們繼續(xù)深造奠定了堅實的基礎(chǔ)。