增强综合开放实验课程教学效果措施探索

孔 宇，张雅利，莫晓燕

(西安交通大学，生命科学与技术学院，陕西 西安 710049)

生物类学科是实验性很强的学科，在实施专业人才培养时，实验环节教学效果的好与坏直接关系到人才培养的成败。如何提高实验环节的教学效果，保障综合型、创新型人才的培养质量也是各校生物类专业面临的课题之一。不少学者也对此方面进行了有益的探索[1-4]，“在实践教学环节中增设综合性、开放性实验”已成共识。

西安交通大学生物工程专业旨在培养掌握生命科学基础知识和生物工程基本理论，具备较高外语水平和较强的计算机应用能力，能够在生物工程、生物化工、生物制药等相关学科领域从事研究开发、工程设计、系统分析、生产技术管理等方面工作的研究型、综合型和创新型人才。在实验教学环节实施与学生综合、创新能力培养效果方面提出了更高的要求，综合开放实验的开设势在必行。

1 综合开放实验课程的开设目标

针对专业培养特点和要求，西安交通大学生物工程专业从2006年开始设置综合开放实验系列课程，其目的在于将过去简单的、独立的实验转变为学科内容贯通的、综合性、自主设计性实验，在实验中提高学生的查阅资料能力、动手能力、数据处理能力，以及发现问题、提出问题和解决问题的能力，提升学生的实验能力、研究创新能力和综合素养[5]。

2 综合开放实验的实施的总体过程

开展4门次综合开放实验课程时，严格按照论证选题、实验方案设计修缮、实验内容实施、成果汇报考核4个环节来实施，以保证教学效果[6-8]。

(1) 论证选题。具体指建立课题组，由教师选定完整性、可行性、拓展性、综合性强的实验项目，并在学期初向学生公布，学生自由分组、选题。

(2) 实验方案设计修缮。指学生自行设计实验方案，提交指导教师修改，“三上三下”后确定实验方案。

(3) 实验内容实施。要求课题组独立完成实验方案实施的全过程，教师只适度点拨，把握进度。

(4) 成果汇报考核。要求学生按科研论文的形式写出规范的研究报告，并分组答辩。

教师根据学生资料查询、实验方案设计、实际操作、实验报告写作、答辩记录等几个方面综合评定学生成绩。规范的实施流程，从制度上保证了教学效果，然而在具体实施过程中还会出现一些问题，如学生对已实施题目缺乏兴趣，实验积极性不高、教师指导尺度与实验自主性的矛盾、实验课时、经费限制等，或多或少影响到教学效果。针对这些具体问题，我们尝试采取了一些保障措施，来保证良好的教学效果。

3 实施过程采取的措施

3.1 综合开放实验课程体系革新

自2006年开始，本专业针对生物工程“上、下游”两个层面，开设了综合性实验课程(大肠杆菌IL-2质粒构建、鉴定和表达以及大豆中脲酶的提取、分离、鉴定、活性以及反应动力学参数的测定)，实验内容涉及原核系统的建立、表达、分离，生物活性有效成分的提取、分离、纯化、活性测定、定性定量检验等数10个综合性、设计性实验，取得了好的教学效果和高的学生认同度，但综合开放实验在实验环节以及整体教学中的比例相对较低。为此，在制定2010版培养计划时，将已有的2门综合开放实验课程(综合开放实验Ⅰ/Ⅱ，共计128学时)增加为4门次、涵盖生物工程上、中、下游的系列实验课程(基因工程综合开放实验、发酵工程综合开放实验、细胞工程综合开放实验和分离工程综合开放实验，共计48×4=192学时)，分别在4、5、6、7学期完成，做到大二大三每学期都有综合开放实验，从课程设置和实验课时层面保证了综合开放实验课程的教学效果。此外配合学校小学期制，尝试将综合开放实验具体实验实施和成果汇总考核阶段集中在小学期展开，充分利用和发挥小学期时间方面的优势，保证了实验课时的连续性，避免了普通学期课程学习对实验的影响。

3.2 保持实验内容不断更新，保证学生兴趣和教学效果

综合开放实验内容的更新十分重要，从学生课后调查问卷中获得的课程反馈信息也表明，多数学生对于已开展过的实验内容有抵触情绪，也存在着不同年级学生之间实验方案共享、传承的问题，这些都会影响到教学效果。针对这种情况，本专业要求每门综合开放实验需建立课程备选“项目库”，如分离综合开放实验课程经过多年积累，项目库中可执行题目数已达10多个，每年随机或针对性地开展一个或数个项目，并保证题目4年内无重复，杜绝了上述问题的发生，增加了学生的参与性、积极性和保证了教学效果。

3.3 坚持“双向开放，研教结合”，保证课程内容的研究性和前沿性

“双向开放”指：

(1) 允许一学期内由不同教师开设多个综合开放实验项目，即课程面向专业内所有教师开放，不归属于固定的指导教师，每学期初统计需要开设综合开放实验项目的教师以及项目内容，汇总、审核后确定可选项目清单。

(2) 所有项目向专业全体学生公布，学生以“兴趣”为导引，师生之间进行自由选择和组合。

“研教结合”具体指要求本专业教师4年内至少提供1个与自己科研密切相关的、具备可行性的小课题作为综合开放实验的内容[9]，这样在教学内容保持更新的同时，可使学生更早地参与到科研当中，了解到学科领域的前沿进展，加深学生对科研和创新的认知和兴趣。

3.4 坚持“学生为主、教师辅之”原则，严格保障学生自主性

在具体的课程实施过程中，综合开放实验系列课程操作有指导性流程，来保障学生的自主性[10]：如学期初将备选题目向学生公布，双向选择后，由指导教师要求学生自行查阅资料、自行设计实验方案，并于2个星期后提交实验方案第一稿；上交后的实验方案经指导教师修改后，返还学生再次修正，最终在实验实施前至少进行3个轮次修改。实验阶段须在2～4周内完成，并详细记录实验数据，撰写论文格式的实验报告，并集中答辩。此外，整个过程中还要求教师必须把握指导尺度，只进行针对性的、适度的点拨，如在酶的提取、分离、纯化、活性鉴定综合开放实验中，提取的酶活性不足时，不给出具体解决方案，只引导学生从影响酶活因素的角度去思考和解释实验现象，启发学生自主解决问题[11-12]。

3.5 实施个性发展与强调团队精神并进

实验方案修改过程中，指导教师应充分尊重学生的兴趣和意愿，允许个人独立完成整个过程，在可行的前提下应最大限度地保证学生方案的多样性和差异性，并对不同的小组或个人进行有针对性的建议和指导。如在黄酮类物质提取及活性鉴定综合开放实验过程中，对提取的物种、方法不做限制，结果10多个小组的设计方案均不相同。实验过程中小组间不能抄袭，但可以交流借鉴。总结汇报阶段相互交流后收获更大，有事半功倍的效果。另一方面，建议学生应组成2～3人实验小组，旨在培养学生分工合作、交流沟通、组织协调能力。

3.6 递交“科研论文形式”的实验报告，提高学生写作能力

传统的实验报告模板往往是罗列实验数据、对实验过程的简单复述。综合开放实验结束后，要求学生以科研论文(毕业设计论文)的形式撰写实验报告。强调用科学的精神、规范的专业术语描述和分析实验过程及结果，做到实事求是、数据可靠、格式规范、分析得当、结论正确。如要写好实验目的，包括研究意义、国内外研究进展等，学生就需要自觉地查阅大量资料，因此查阅文献、综述实验课题发展的能力得到了提高。

3.7 革新考核体系保障、增强教学效果

实验成果汇报总结环节也是增效的途径之一，多元化、参与性强的考核体系颇具优势。我专业将考核内容分为4个部分：实验设计占30%、实验过程综合表现占30%、实验课程论文占30%、答辩占10%。考核标准在实验开始前予以公布，强调考核成绩不是单纯以实验结果好坏评定，而且要看学生实验的综合能力，包括对实验原理的理解程度、实验操作技术、实验结果及分析等。打破以教师为主的单一评价主体模式，逐步形成由教师、学生、实验技术人员，甚至包括专业研究人员共同参与的交互过程。将评价变成主动参与、自我反思、自我教育、自我发展的过程，充分调动学生的学习积极性。

3.8 其他措施

学生对课程的反馈信息、评价或建议对于课程建设来说也非常重要，本专业坚持在每门综合开放实验课程结束后，向全体学生发放无记名调查问卷，问卷内容涉及实验内容、实验设备与设施、实验过程、教师指导情况等各个环节，通过认真分析学生的问卷，可及时了解学生对课程的看法、要求和建议，作为进一步拓展、完善后续实验课程的依据。此外，实验硬件设施建设和经费投入也是综合开放实验顺利开展的必要条件。结合学校教学平台建设，本专业加大了综合开放实验设施的投入比例和运行经费投入，从2006年起，持续投入累计达200余万元，保证每组(2～3人)均有独立的基本实验设施和器材、耗材等，较大程度地保障了综合开放实验的开设效果。

4 运行效果

综合开放实验的开设对于学生查阅文献能力、实验设计、动手能力、创新能力、综合素养的培养有重要意义。在综合开放实验过程中，学生与指导教师建立了良好的联系，部分学生对实验内容进行拓展，或选择继续参与指导教师的项目研究，并将拓展的内容积极申报国家、省、校级的本科生创新项目，提高了学生的科研兴趣，学生收获很大，如2006年以来，学生作为项目负责人申报与综合实验内容相关的创新研究项目共计30余项，其中国家级项目近10项，学生参与发表相关论文10余篇，其中SCI 4篇。

5 结束语

我校实施综合开放实验后虽然取得了较好的效果，得到了师生的好评，但运行过程中仍存在着亟待解决的问题，需要在今后实践过程中不断解决。我们体会到，提高学生和教师参与的积极性十分重要，应在课程体系建设和课时分配、管理运行体系完善、软硬件保障、评价考核奖惩体系以及信息反馈体系建设等方面进一步优化，确保取得更良好的实验教学效果。

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