从科研训练和科研立项内容开发综合性实验教学项目

2013-11-23张润锋李运涛侯建军王卫东汪劲松潘继承

实验技术与管理 2013年11期

张润锋，李运涛，陈亮，侯建军，王卫东，汪劲松，潘继承

（湖北师范学院国家级生物学实验教学示范中心，湖北黄石 435002）

1 问题的缘起

综合性实验教学改革与创新是实验教学研究的热点［1－5］。一直以来，湖北师范学院生命科学学院注重将教师科研成果转化为综合性实验教学项目［6］。在实验教学中心建设过程中，这些综合性实验教学项目被整合建成一门综合类实验课程——“生物学综合实验”［7］。该课程于2010年成功获批为国家级精品课程。然而，国家级精品课程的获批不应该是课程建设的结束，更应该是一个新的起点。因此，如何在完善已有实验教学项目基础上，不断开发新的综合实验项目，实现“生物学综合实验”精品课程的可持续发展，将其建设成为动态、开放的课程，这一问题是我们面临的新挑战。

2 利用科研训练和科研立项探究内容开发综合实验教学项目

湖北师范学院国家级生物学实验教学示范中心（下称中心）一贯坚持“夯实基础，注重理论知识、实践能力、科学素质协调发展”的教育理念，加强实验教学队伍建设，完善实验教学平台，不断优化实验教学体系，深化实验教学内容改革，强化实践育人环节。中心鼓励学生结成小组，积极参加学校和中心两级的本科生科研立项计划，充分利用课余时间，在教师指导下进行科学研究和探索。同时，中心也鼓励学有余力的学生积极参与本科生科研训练计划，到生物学开放实验平台和教师科研实验室训练生物学实验技能，提高科学研究素养［8］。

“生物学综合实验”精品课程原有的实验教学项目是以教师为主体、由科研成果成熟转化而来［9］。由于教师的科研项目周期长、科研成果成功转化为实验教学项目数量少，不能完全适应“生物学综合实验”精品课程可持续的良性发展和动态、开放的课程建设要求。因此，在不断完善原有实验教学项目和坚持教师科研成果转化为实验教学项目的基础上，探索新途径，开发新的综合实验教学项目显得尤为重要。

经过3年多的摸索与实践，我们发现，基于优秀本科生科研训练计划和本科生科研立项计划内容开发新的综合实验教学项目不失为另一个很好的途径（见图1和图2）。

图1 开发生物学综合实验教学项目的两条途径

图2 利用科研训练和科研立项开发综合实验教学项目流程

2.1 优秀本科生与指导教师的双向选择

在本科生科研立项计划和科研训练计划中，充分调动和发挥学生进行科学探究的主动性和积极性，是将其科学探究结果成功转化为综合实验教学项目的关键因素。学生可以从生命科学学院的宣传橱窗、网站和生物学实验教学中心网站、班主任和高年级学生及任课教师的介绍中了解教师和各科研实验室的研究情况，然后依据自己的兴趣，申报科研立项计划或申请参加指导教师的科研训练计划项目。

指导教师以学生个性化培养与发展为前提，尊重学生科学研究兴趣，在综合了解学生责任心、组织策划和沟通交流能力、知识水平和动手能力等方面情况的基础上，完成师生间的双向选择。

2.2 从文献查阅到研究方案确定

优秀本科生科研训练计划和科研立项计划以项目的形式运行。结合开放实验平台和科研实验室实际条件、学生科研兴趣和指导教师的具体指导来确定研究方向。如动物系统发育和功能基因分析实验室长期从事中国黄牛的遗传多样性分析，指导教师熟悉和擅长分子标记技术和遗传多样性分析，在与指导教师充分交流和探讨、开展文献调研活动后，确定了分别从Y染色体和常染色体2个方面分析中国黄牛遗传多样性的研究方向。

文献获取方面，教师指导学生充分利用学校数据库资源，以关键词查询中国学术期刊网（CNKI）、万方、重庆维普中文科技期刊、SpringLink、EBSCO等数据库来获取与研究方向相关的文献。同时，鼓励学生利用Internet资源，学习并使用Google（学术）搜索引擎获取文献，开展相关学术论坛上的交流和互助，并积极鼓励学生与文献作者或某方面的权威利用E－mail进行交流［10－12］。

文献阅读采用“中文权威期刊＋SCI权威期刊”相结合的方式进行。学生可以先阅读中文权威期刊文献，掌握研究方向的基本知识理论和技术方法，再阅读SCI权威期刊文献，扩大视野，拓展思路。这样从中文过渡到英文，从易到难，学生易于接受，克服了学生的畏难情绪，为后续研究主题和研究方案的确定奠定坚实基础。

在文献阅读的同时，鼓励和督促学生坚持进行文献总结和小组研究进展报告，以文字形式明确记录下来，在组内和组间展开讨论和交流。这个过程是学生对文献知识的梳理和内化重构的过程，可以极大锻炼和提高学生的科研思维能力和水平。对研究进展报告的讨论交流更加促进了学生科研沟通交流能力，使学生明确了研究方向目前进展状况及存在的科学问题，再结合我们自身的各方面条件，明确我们到底能够做什么，从而确定了研究主题。

研究方案的确定采用“权威SCI期刊＋优秀硕、博士论文”相结合的方法，借鉴权威SCI期刊论文获得技术路线，从优秀硕、博士论文中学习技术路线涉及的技术方法。这个借鉴学习的过程，极大地减小了学生实验设计的盲目性和设计的难度，使研究方案目的性、可操作性和实现目标的可能性增加，同时也能从方法论角度教授学生如何设计研究方案，解决科学问题。

2.3 研究方案的实施和总结

学生一般3～5人结成小组，利用周末和暑假完成项目的科学探究。小组内部选举产生组长，负责整个项目的实施工作。小组成员合理分工，各司其职。在研究方案实施过程中，始终以学生为主体，指导教师主要出主意、想办法，监督项目进展。科学探究对学生是个新事物，难免会遇到困难，因此指导教师的另一项重要工作就是鼓励学生，消除学生的畏难情绪，督促学生将项目坚持到底。

在项目实施过程中，研究小组要定期进行阶段性小结，项目研究结束后要进行实验总结，包括实验数据的分析和实验报告的撰写。指导教师以示例形式讲授相关数据的整理和软件分析，由研究小组独立完成实验数据的分析工作；要求学生根据实际的实验操作，实事求是地完成实验报告，最后由指导教师审定。

以本领域国内某一权威期刊的稿件要求为标准，以该期刊的发表论文为模板，研究小组和指导教师分别独立撰写研究论文或研究报告，然后相互交换、修改、学习。指导教师以该研究论文（研究报告）写作为例，具体讲授论文写作的相关知识，这样就避免了生硬晦涩的理论说教，让学生在实战中学习科研论文写作。

3 综合实验教学项目开发与实施效果

优秀本科生科研训练计划和科研立项计划结束后，由指导教师提交相关申请材料，经教学委员会审核，对于能够成熟转化为综合实验教学项目的申请提出修改意见。指导教师根据修改意见和实际教学条件进行修改完善后，纳入“生物学综合实验”课程教学计划，并跟踪评价教学效果。截至目前，综合实验教学项目的开发和实施效果较理想，先后从本科生科研立项和科研训练计划中成功开发出多个综合实验教学项目，如“黄牛 Y－STR和 Y－SNP多态性分析”、“地衣芽孢杆菌普鲁蓝酶基因的克隆与表达”、“植物旱生型和水生型叶形态结构差异性比较”等。这些新的实验教学项目充实和丰富了“生物学综合实验”国家级精品课程内容，促进了课程的良性发展。以综合实验教学项目“黄牛Y－STR和Y－SNP多态性分析”为例，已有3个批次学生完成了该综合实验项目的训练，基本掌握了PCR－STR和PCR－SSCP分子标记技术，掌握了以问题为导向、以项目为依托的科研思维和科学探究方法。该研究小组先后在国内科技期刊和会议论文集上发表文章2篇，参加全国性学术研讨会1次。

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［1］朱莉.改革实验教学，培养创新能力：关于开设综合实验的总结［J］.实验技术与管理，2003，20（1）：70－72.

［2］苗艳丽.关于提高学生创新精神和实践能力的对策研究［J］.实验室研究与探索，2003，23（2）：9－11.

［3］杨建华，严冰，李明春，等.构建在科研平台上的微生物综合实验教学体系［J］.实验室研究与探索，2007，26（3）：86－88.

［4］高冬梅，张民生，洪波.环境微生物综合实验教学的改革和实践［J］.实验室科学，2011，14（3）：54－56.

［5］刘洪艳，徐仰仓.海洋生物综合实验教学模式探索［J］.实验室科学，2012，15（4）：41－43.

［6］湖北师范学院生物学实验教学中心.开拓奋进传承跨越［C］／／国家级实验教学示范中心生物学科和食品学科联合会.稳步建设，持续发展：生物学科和食品学科国家级实验教学示范中心建设成果.北京：高等教育出版社，2010：113－120.

［7］潘继承，王友如.生物学综合实验［M］.武汉：华中科技大学出版社，2011.

［8］任雪峰，林敏，吴冬青，等.在课外科研活动中培养大学生的实践能力［J］.甘肃科技，2009，25（3）：176－177.

［9］董社英.以科研项目为依托构建多层次学生科研创新能力培养模式［J］.西安建筑科技大学学报：社会科学版，2006，25（2）：91－94.

［10］崔云，陈霞，周文雄，等.利用Google Scholar与文献数据库获取学术文献比较分析［J］.农业网络信息，2010（2）：59－62.