加强实验教学示范中心建设 为创新人才培养搭建平台

孙智杰，李 勤，邓玉林，刘 芳，曹 群

(北京理工大学 生命学院，北京 100081)

北京理工大学生物实验教学中心2008年被批准成为北京市实验教学示范中心。在5年的建设和发展过程中，生物实验教学中心根据生命科学的特点以及学校的工科优势，坚持以学生为本，以能力培养为核心，在实践教学体系和实践教学平台建设上突出理工结合、医工结合，建立了以生命科学实验课群的知识体系为主线，由基础型、综合型、研究型实验和工程研训为内涵的“多层次、贯通式”的实践教学体系，构建了以激发学生求知欲的、符合开放式教学需要的、能够体现生命科学最新发展的 “开放式、研究型”的实践教学平台。实现了将生物实验教学示范中心建成具有很好示范作用，并且特色鲜明的生命科学实践教学平台的建设目标。

1 以能力培养为主线的实验教学体系的构建与实践

北京理工大学作为培养优秀理工科人才的重要基地，学生动手能力强是学校人才培养的优势和特色所在。我们以实验教学示范中心建设为契机，着力构建实践教学新体系,推动了实践教学内容、教学方式的改革与创新。

1.1 “多层次”实验课程体系

生物实验教学中心奉守“实验教学要贯彻因材施教，重在培养学生科学思维和实践能力[1-3]”的教学理念，在实践课程体系的建立、教学内容的安排等方面体现出层次性，以满足不同学生的发展需要。同时遵循学科知识体系和专业课程特点，注重课程之间的内在联系，组成生命科学实验课程群，与理论课程群和其他实践环节相辅相成，使实验课程体系自然地融合于整个教学计划中。以基础型、综合型、研究型实验和工程研训为内涵的“多层次”的实验课程体系具体如下：

(1) 基础型实验：包括演示性实验、验证性实验、基本操作技术训练等基础性实验。教学目标是培养学生掌握规范的基本实验技能和科学的思维方式，使学生初步掌握生命科学的实验方法和实验设计思想，并强化对理论课程内容的理解。

(2) 综合型、设计型实验：综合型实验涉及多门课程的专业理论，实验内容、实验方法比较复杂，实验中融入了现代生命科学技术成果；设计型实验是学生自主选题，独立设计实验方案，是探究性自主实验。综合型、设计型实验旨在培养学生综合运用知识的能力，培养学生自主学习的意识和能力以及初步的科学思维、科研能力和创新精神。

(3) 研究型实验：包括课程设计类实验、开放实验、大学生创新计划(SRIT)、科技夏令营、野外生态科考实习、毕业论文和工程实习等。研究型实验活动是学生针对研究任务独立或在教师的指导下设计实验方案，进行科学实验、理论研究等实践探索。研究型实验能使学生在较为复杂的实验过程中得到更多的锻炼，培养科研能力和创新意识。

1.2 “贯通式”培养的实践教学模式

生物实验教学中心以培养学生的实践能力、创新能力和综合素质为目标[4-6]，建立了“贯通式”培养的实践教学模式，即：时间贯通、内容贯通、能力贯通。

(1) 时间贯通：实践教学贯通于大学一年级到四年级。从一年级的基础生物学实验教学开始，让学生在4年的大学教育中均能接受到不同层次的实验技能训练，使其实验技能逐步提高，分析问题和解决问题的能力、科研素质和创新精神不断增强。

(2) 内容贯通：从基础性实验、综合设计性实验到个性化实验、科研实验的贯通。在各层次的实验课程教学中，通过对知识、实验内容、实验方法和实验手段的综合，使整个实验内容由浅入深，实验技术由易到难，对学生所学知识、实验能力和实验素质形成综合训练与培养。

(3) 能力贯通：从基本能力、综合能力到科研和工作实践能力的贯通。为实行因材施教、鼓励学生个性化发展，利用创新实验室、教师科研室面向优秀学生和有兴趣爱好的学生开展个性化创新实验项目、开放实验项目、工程研训等项目。这类实验内容是教师科研课题的一部分，因而能使学生接触到学科的前沿或工程技术的前沿。参与完成这样的实验，使学生从文献查阅、科研选题、实验设计、实验操作、数据整理、结果分析、撰写论文、报告与答辩等各个环节都能得到较为全面的科学研究思想和方法的训练。

1.3 以实验课群建设促进整体实验教学水平的提升

生物实验教学中心以实验课群建设为切入点，将所有实验课程按其内在联系组成生命科学基础实验课程群和专业实验课程群。对基础实验课群中的基础生物学实验、生理解剖学实验、生物化学实验、微生物学实验、细胞生物学实验和分子生物学等实验课程的教学内容进行全面整合和优化。在保证一定比例的验证性实验基础上，增加了系统性强、综合与设计性为主的实验，以加强学生对专业基础理论的理解和专业基本技能的训练。在实验教学过程中，成立由3～4名教师和实验技术人员组成的教学实验课程小组，由教学经验丰富的教授、副教授任课程负责人，具体落实实验内容和教学实验的实施。

1.4 “课题研究式”的专业实验教学方法

为提高学生自主实验能力和科学研究能力，中心将生物工程综合实验和生物技术综合实验以课题研究的形式，以完全开放的方式在教师科研实验室进行。具体做法是：由2～3名学生组成研究团队，以参与教师科研项目的形式进行实验。教师先公布自己的研究项目、内容、特色和预期结果，学生可凭兴趣自由选择实验题目，经过双向选择后，确定参与科研实验的题目；实验过程由学生自己设计，自己动手操作，教师提供咨询、指导以及实验条件，各组学生利用一个学期的时间完成开题、中期检查、总结报告各个环节，最终以符合发表要求的论文形式提交实验报告；后由学院组织专家进行评审、评定成绩。此种教学模式，将48 h的实验延伸到整个学期，为学生充分利用学院的科研资源进行科学研究和科技创新活动提供了坚实的物质基础和时间保证；同时，学生参与教师的科研课题研究，可随时得到教师全方位的指导和培训，既有利于提高学生的科研能力和科学素养，也锻炼了学生的实际工作能力，为其今后从事科学研究工作奠定了基础。科研型开放实验教学作为基础实验课程的补充，是一种崭新的教育模式，对于深化教育改革，全面推进素质教育具有重要意义[7-9]。

1.5 依托科研室进行“个性化”实验教学

为实行因材施教、鼓励学生个性化发展，中心实施了“基础实验室—创新实验室—科研实验室”全方位的开放，并利用课余时间和实验室开放日组织低年级学生参观各类实验室，增加他们对实验室和生命科学各类实验的感性认识；利用暑假接收部分低年级学生进入实验室，鼓励其自带课题或选做各类开放实验课题，以增加他们的实践机会，引导他们进行科研思维和科研方法的训练，为科技创新营造氛围，奠定基础；利用良乡校区生物实验教学中心创新实验室建立生物医学工程大学生创新基地，由专业教师指导，开展科技创新活动；对高年级优秀学生及部分希望尽早个性化发展的学生开放科研实验室，让他们选择感兴趣的研究方向和课题，利用课余时间进入教师科研实验室工作，使其在浓厚的科研气氛中迅速成长；鼓励教师结合自己的科研课题开设科研型开放实验。鉴于多数学生对参加科研创新活动有很高热情，但不知从何入手，也缺乏必要的经费和条件支撑，而学院教师承担了很多科研课题，需要部分学生协助进行实验研究，因此中心鼓励教师根据自己的课题提炼出可作为开放实验的项目，申报为学校实验室与设备管理处的开放实验项目。目前，每年由教师科研课题开设的科研型开放实验项目达30多项，参加开放实验的学生人数达200人次。科研型开放性实验教学，为学生提供了有利于个性发展和自主学习的宽松学习环境，使学生各个方面的能力得到了充分的培养和锻炼，有利于学生工程素质和创新能力的培养。

2 构建以学生自我训练为主的生命科学实践教学平台

根据生命科学各专业的特点和发展趋势，生物实验教学中心将实践教学平台分为实验教学平台(实物实验室)、网上实验教学平台和实习基地3个部分，目的是建设一个能够激发学生求知欲的、符合开放式教学需要的、能够体现生命科学最新发展的 “开放式、研究型”的实践教学平台[10-12]。

2.1 实验教学平台(实物实验室)建设

在实验室建设方面，中心按模块化和功能化设计思路，在中关村和良乡2个校区建设了基础生物学实验室、多媒体互动显微实验室、生物医学工程实验室、虚拟仿真生物学实验室、多功能生物学实验室、学生创新实验室和工程研训7个功能实验室。在实验教学仪器设备的配置方面，除满足中心实验教学正常开出所需求的基本仪器设备外, 为跟上生命科学快速发展的步伐、建设高水平的实验教学平台、培养学生的工程素质和创新能力，中心购置了凝胶成像系统、微量紫外分光光度计、双向电泳仪、发酵设备、生物分离设备、高压液相色谱仪和虚拟仿真装置等仪器设备。高水平的实践教学平台建设，使实验教学硬件建设获得了显著改善,更为开设新的实验教学项目、提高实验教学水平提供了保证。

2.2 网上实验教学平台建设

随着校园网络技术的不断发展和完善,为开放式生命科学网络实验教学平台的建设创造了有利条件。中心在实验教学平台基础上，以校园网为基础，建设开放式网络实验教学平台,以满足现代教育教学的需要。网上实验教学平台利用先进的信息化手段和工具，实现了从环境(包括实验室、教室、设备等)、资源(如题库、讲义、课件等)到活动(包括教学、实验、管理等)的网络信息数字化。网上实验教学平台的建设，实现了以学生为主体、以学生自我训练为目标的实验教学模式，能及时将生命科学的最新研究成果在生物学相关实践教学中得到充分体现，能实现实验教学管理的网络化、现代化，实现实验室设备资源和技术资源的共享。

2.3 实习基地建设

工科大学生的素质教育、实际工程能力的培养，在很大程度上是通过实践实现的。中心在建设发展中特别注意与企业建立密切合作关系。中心与安徽丰原集团建立了“国家级工程实践教育中心”，共同承担生物工程专业“卓越工程师”计划人才培养的工程实践教学任务；与北京大基康明医疗设备有限公司共建了生物医学专业“卓越工程师”计划人才培养的专业实践平台；与解放军总医院联合建立了“临床医学检验工程中心”。与企业共建的工程实践教育中心或联合实验室，既保证了实践教学技术的先进性，又与科研、工程和社会应用相结合，实现了资源共享，探索了实践教学平台建设与社会发展互动的模式。

3 实验教学示范中心建设成果

以“实物实验室、网上实验教学平台、实习基地”为主要内容的研究型生命科学实践教学平台建设，形成了与“多层次、贯通式”实验教学体系相适应的实验室结构体系，为实践教学水平的提高和学生创新实践活动的开展提供了良好的条件。

目前，中心为本科生开设的实验课程数已由10门增至22门，年接收实验学生7 556人∕次，完成实验教学工作量35 000人时∕年。每学期开设的开放实验课程在30门左右，培养学生近200人次。中心教师近5年共获得北京市和校级优秀教学成果奖12项，发表教改论文18篇，自编实验讲义8本。

生命学院的本科生多数都能在大学二年级就开始有计划、有目的地进入到学院的各科研室，参加开放实验及教师的课题研究、生态科考和科研夏令营活动。通过参加开放实验和科研训练，使学生的实践能力、创新意识和科学精神、综合素质有了明显的提高[11-12]。近5年由本科生在各类刊物发表的包括被IE检索的科研论文有27篇，申请专利4项；多个项目在“挑战杯”全国和首都大学生课外学术科技作品竞赛获奖；申请到国家级、北京市、校级大学生创新性实验计划项目30余项；有多人被保送北大、清华、中科院或出国读研深造。

4 结束语

经过5年的建设，实验教学中心在构建“多层次、贯通式”实验教学体系和“开放式、研究型”实践教学平台方面已经显现明显成效，在服务于生命学院3个专业本科生实验实践教学的同时，通过开放实验课和通识实验选修课体系，实验教学中心也为北京理工大学非生物类专业的学生提供了一个了解、学习和研究生命科学前沿知识的实验平台。实验教学示范中心的建设是一项长期的系统工程，中心将进一步加强网络实验教学平台建设, 扩大资源共享与开放, 为院内外、校内外实验教学服务,为培养高素质生命科学人才提供优质实验教学环境。

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