构建基于协同创新的生物学综合创新型实验教学体系

王友如, 潘继承, 陈雄文, 王卫东, 侯建军

(湖北师范学院 生命科学学院 国家级生物学实验教学示范中心, 湖北 黄石 535002)

构建基于协同创新的生物学综合创新型实验教学体系

王友如, 潘继承, 陈雄文, 王卫东, 侯建军

(湖北师范学院 生命科学学院 国家级生物学实验教学示范中心, 湖北 黄石 535002)

以协同创新思想为指导,将“学研教”的协同教学理念融入生物学实验教学,以开放式组织教学、以教师的科学研究为载体、以本科生实验综合创新能力提高为落脚点,实现“学研教”在实验教学上的有机协同，最终建立了项目化的“综合实验—科研训练—科研立项”分层次、分类的生物学实验教学体系。实践证明，分层次、分类的实验教学体系有利于因材施教,提高创新人才培养质量。

生物学实验； 学研教； 教学体系

生物学是一门实验学科,高等学校的生物学实验教学创新要以培养创新人才为背景,创新其理念；以新理念为目标,创新实验教学体系；以新体系为核心,创新实验教学内容；以实施新体系和新内容为目的,创新实验教学方法与手段[1-4]。

针对生物学实验教学中的普遍问题,运用协同创新理论,将学生的“学习”、教师的科学研究、教师的“教学”紧密结合、协调统一、相互促进,将“学研教”协同理论引入生物学实验教学,完善实验内容项目化和教师成果的渗入化的协同机制,对项目化生物学实验的课程体系进行顶层设计,组建跨生物学二级学科的更加完善、分层次、分类的生物学实验协同创新教学体系,探索基于协同创新的地方高校生物学综合创新型实验教学体系和人才培养模式,为实验教学改革培养创新型人才提供借鉴[5-8]。

1 基于协同创新的实验教学体系的设计

(1) 总体设计理念。在“学研教”协同思想指导下,培育协同教学的内在机制,完善学、研、教之间的协同创新育人机制。对生物学综合创新型实验的课程体系进行顶层设计,逐步形成基于协同创新的“项目化综合创新型实验”地方高校生物学实验教学体系和创新型人才培养模式[9-10]。

(2) “学研教”协同理念是一种新型的现代高等教育教学理念。所谓“学研教”协同(“Learning-Research-Teaching”synergy,LRT synergy),是指高校学生的“学习”、教师的“教学”与科学研究紧密结合、协调统一、相互促进。“学研教”协同强调高等教育中教与学的互动以及高等学校中教学与科研统一,其中教与学的互动以教师和学生都参与科学研究为联结纽带,教学与科研的统一以学生参加科研为条件[11-12]。目前已经有许多学者认识到科研和教学统一的重要性,但忽视了学生在教学和科研过程中的重要作用以及教学、科研和学习三者之间的协同作用[13-14]。而“学研教”协同的教育教学理念正是突出了学生为主体、教师为主导、科学研究为载体的三者之间的协同统一的作用机制。我们将“学研教”协同理念引入项目化的生物学实验教学体系的教学改革和建设中,提出以学生为主体,实验教师为主导,科研为载体,基于实验教学、教师科研、学生学习互动协调的生物学教学组织方式的创新活动,达到学生综合素质的提高和创新型人才的培养目标。

2 生物学综合创新型实验教学体系

2.1 “三位一体”的课程体系

培育和运行基于“学研教”协同的生物学综合创新型实验教学内在机制,建立“综合实验—科研训练—科研立项”三位一体、依次递进的3个层次的课程体系。

2.1.1 基于协同创新的生物学综合实验项目化教学体系

“生物学综合实验”是国家精品资源共享课,其教学内容全部来自教师的科研成果转化而来的实验项目。本层次教学体系已建立了基于“学研教”协同教学机制,将学生的“学习”、教师的“科学研究”、教师的“教学”紧密结合、协调统一、相互促进；本体系将继续完善实验内容项目化和教师成果的渗入化的协同机制,构建更加完善的、分层次的生物学综合实验协同教学体系。这一层次即“教会学生怎样去科研”。

本层次的教学体系以实验项目的方式构建教学内容,以模拟科研过程的思路组织教学,培养学生综合运用知识、技术等的创新能力。我们开发了20余个综合实验项目,使实验课程训练系统化和规范化。本层次的教学体系特点:

(1) 实验内容项目化。学生4～6人自行组成小组,对实验项目和技术路线自行选择和设计,以研究形式开展实验,为学生自主学习与创新提供了条件,培养学生自主实验、主动探索、科学思维的能力。

(2) 实验内容综合化。所有实验项目强调学生有效地运用多种实验技术方法,解决项目研究中的问题。

(3) 实验项目科研化。模拟科研过程并组织教学,设立实验项目库,由学生成立课题小组,合作完成文献查阅、实验设计与实施、实验结果讨论、分析和总结、论文撰写等环节任务,帮助学生熟悉科研基本规范,激发他们的探索兴趣。

2.1.2 基于本科生科研训练的创新型实验教学体系

本层次的教学体系是基于教师科学研究和学生科研训练的协同教学,学有余力、对科学研究感兴趣的本科生,进入导师的研究室,在导师的指导下,立足于导师的科研项目,学生完成探究式科研训练,既完成了教师的科研任务,也培养了创新能力，提高了科研水平。这一层次即“让学生体验怎样去科研”。基本程序是学生申请、导师面试、科研训练、科研训练汇报和总结等环节。我院共有硕士生导师18名,各类研究室15个,每年可接受200余名学生参与科研训练。

2.1.3 基于本科生科研项目立项的协同创新实验教学体系

这一层次即“学生自主开展科研”。经过前面2个层次的教学体系训练后,特别优秀的本科生结合导师的纵向或者横向项目,以项目化的方式完成导师的研究项目中的部分或者全部研究内容；或申报完成院级、校级学生科研立项项目；或申报省级或国家级大学生创新训练项目。利用我院国家级生物学实验教学中心平台,学生每年获批校级科研立项20项,院级学生科研立项重点项目10项,一般项目15项,指导性项目10项。以每项3人计算,每年参与校院科研立项的学生人数在140人以上。我院本科生每年申报国家级、省级大学生科研立项10余项,这样,我院有超过60 %的本科生参与科研训练，践行学生科研立项教学体系。

我们还在探索优秀本科生参与实习实训单位生产实践的同时,申请实习实训基地项目,解决或优化企业生产中的问题,这是基于学校、实训基地、生产协同创新的生物学创新型实验教学体系,重在培养学生的综合创新能力。

2.2 开放式实验教学形式

本教学体系是在教师引导下的学生自主创新实践的教学模式,融入了开放式和多元化的实验教学形式,学生有充分自由发挥的空间。开放式实验教学模式,是指实验时间、空间、内容、手段及教学方法等都是开放的,学生可以根据自己的专业、能力和爱好,选择相应的实验项目,也可以将自己的创意带到实验室来实现,让学生体验创造性学习的乐趣,激发学生的创新意识,提高学生的实践技能。营造开放式的教学环境,把学习的主动权还给学生,学生真正成为课堂的主人。开放式实验教学体现了以人为本的教学观念,让学生成为实验的主体,给学生提供了一个主动获取实践知识与发展潜能的良好环境,使学生由被动式实验转变为主动探索式实验。实践证明,本教学体系采取的开放式实验教学模式是一种有效的培养学生思维能力、实践能力和创新能力的教学模式。

2.3 实验教学管理体系

我院国家级生物学实验教学示范中心专职副主任全面负责该课程体系的教学与课程项目的实施。请教学经验丰富、教学水平较高且管理能力较强的教师担任各实验项目主管教师。各职能部门为课程教师提供服务，并参与进行检查、监督与考核。

2.4 学生成绩考核体系

对于第一层次的的实验教学体系,在评价标准设定上主要侧重对学生综合实验能力和素养的评价,在评价内容上更多关注实验实施的参与过程、技能提高、实验设计与研究能力、实验结果与分析能力等。具体评价和考核方法是:实验设计的科学性(考核实验设计方案格式、合理性、可行性、创新性、文献资料运用情况等)；研究性小论文(每个设计综合实验项目书写一篇研究性小论文,评价实验论文格式、实验论文数据及图表结果、实验讨论分析、引用文献、观点阐述、最新实验技术应用等)。考核分数比例分配:实验设计占30 %,研究小论文30 %,实践能力占30 %,出勤、卫生、安全占10 %。

对于第二层次的教学体系,考核方法是:参与科研训练的学生,每人配备专门的实验记录本,指导教师定期检查实验记录,每学期提交实验总结,考核方式以科研训练总结报告和实验记录为主。对于第三层次的教学体系采取项目立项人答辩、项目总结论文的方式进行考核。

2.5 教学成效

通过这几年的实践,本课程体系改革取得了明显成效,教学平台建设日益加强,教学研究氛围日益浓厚,学生培养质量明显提高。“生物学综合实验”被评为国家精品资源共享课程。近年来,本课程体系教师先后承担省级教改项目10余项,校级教改项目20余项,教改项目获得各级教学改革奖励9项,其中省级教学成果奖5项；发表教改论文30余篇,出版包括《生物学综合实验》在内的生物实验教材8种。本科生整体创新能力强,先后完成科研项目80余项,18 人次在省级挑战杯等竞赛中获奖,12人次在省级实验操作大赛中获一、二等奖,10余项成果获湖北省大学生优秀科研成果奖；近3年来,本科生在核心期刊上发表论文20余篇,每年超过40 %的应届本科毕业生考取国内重点高校和科研院所的研究生。

3 结束语

基于“学研教”的生物学综合创新型实验教学体系将“学研教”的协同教学理念融入实验教学,以开放式形式组织教学,以教师的研究为支点,以学生实验综合能力提高为落脚点,实现了”学研教”在实验教学上的有机协同。最终建立了基于项目化的、分层次的协同创新生物学实验教学体系。该实验教学体系有利于因材施教,提高创新人才培养质量。

References)

[1] 毛宗万,吴京洪,童叶翔,等.完善创新实验体系培养创新型专门人才[J].中国大学教学,2003(10):25-26.

[2] 郝刚,侯燕芝,董小黎,等.跨学科、多平台综合设计性实验的探索与实践[J].实验技术与管理,2011,28(11):14-16.

[3] 陈鹏勇.创新实践教学模式培养高素质创新人才[J].中国大学教学,2010(10):83-85

[4] 陈剑锋,陈菁,谢航,等.构建生物工程学科创新实验教学体系提高学生的动手实践能力[J].实验技术与管理,2010,27(3):22-24.

[5] 粟桂娇,莫祺红,阎欲晓,等.生物工程综合实验独立设课及教学改革[J].实验室研究与探索,2008,27(7):107-110.

[6] 严赞开,陈樱,衷明华.综合性实验教学模式的探索与实践:以肉桂酸的合成实验教学为例[J].实验技术与管理,2013,30(9):140-142.

[7] 蒋群,李志勇,张雪洪.生物工程综合实验教学的探索与实践[J].实验室研究与探索,2007,26(9)88-90.

[8] 潘涌璋,唐启红,张秋明,等.大学生创新性实验计划项目管理模式探讨[J].实验技术与管理,2012,29(6):146-149.

[9] 张军香,董韶鹏,袁梅,等.科研课题向实验教学的转化模式研究[J].实验技术与管理,2010,27(5):18-22.

[10] 何林锦,翟云波,李彩亭,等.项目式实验教学模式及其可行性评价方法[J].实验室研究与探索,2010 ,29(2):93-96.

[11] 汪芳吴肖丽.学研教协同教学组织方式创新研究[J].现代商贸工业,2013(9)：132-133.

[12] 侯向锋,周兆丰,司佑全,等.学研教协同在传感技术及应用课程中的应用[J].湖北师范学院学报：自然科学版,2014,34(3):92-94.

[13] 汪锋.构建研究型大学的教学科研互动机制[J].中国高等教育,2011(6):61-62.

[14] 郭传杰.坚持教学与科研结合培育创新型人才[J].中国高等教育,2010(6):18-21.

Construction of biology comprehensive-innovative experiment teaching system based on synergetic innovation

Wang Youru, Pan Jicheng, Chen Xiongwen, Wang Weidong, Hou Jianjun

(National Experimental Teaching Center of Biology, College of Life Sciences Hubei Normal University,Huangshi 435002,China)

In the guidance of collaborative innovation thought, the “Learning-Research-Teaching” synergy is effectively assimilated into the biology experimental teaching system,which is organized via the open teaching mode, taking the scientific research as guideline and foundation,In the experiments for undergraduates’ comprehensive innovation ability improvement as the foothold,an organically cooperative system is established between “Learning-Research-Teaching” and comprehensive and innovative experiment teaching system.And eventually, the biology teaching system is constructed which is characterized by three stages including “Comprehensive experiment-Scientific research training-Scientific research project.” It is proved that the multi-level and classfication teaching system is good for individual development and improving the quality of innovative talents.

biology experiment; learning-research-teaching synergy; teaching system

2014- 11- 11

教育部 财政部2010 年度国家级精品课程“生物学综合实验”建设项目(教高函[2010]14 号) ; 教育部本科教学质量与教学改革工程建设项目(教高司函[2013]132 号),湖北省教育科学“十二五”规划重点课题之一(2014A20)；湖北师范学院教学研究重点项目(2014B18)

王友如(1972—),男,湖北孝感,理学博士,副教授,主要研究方向为植物分子生物学与基因工程、实验室建设和实验教学改革探索与实践.

E-mail：wyr1972918@sohu.com

G642.0

A

1002-4956(2015)7- 0013- 03