高校生物科学专业本科教学中综合性、设计性实验课程开设的若干问题及分析

马 军 李麒麟 王沛政 张 燕

(琼州学院热带生物与农学院)

生物科学专业人才培养的内容包含生物科学理论和生物技术两个方面，注重对学生技能的培养，其培养任务是学生在掌握基本理论知识的同时，接受一定程度的实践训练，培养学生良好的科学素养及科研能力。因此，实验课程的开设是生物科学专业人才培养的重要环节。

当今高校人才培养目标的重点是培养创新型、应用型人才。相对理论教学来说，实验教学更多的承担了培养学生创新性、应用性、自主性能力的任务。教育部《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》(教高［2005］1 号)中指出高校在实验教学中要增加综合性与创新性实验的比例，从而提高学生对本学科领域的自主学习和独立研究能力。《关于加强“质量工程”本科特色专业建设的指导性意见》(教高［2008］208 号)中也指出，高校特色专业建设应特别注重加强实验教学，改革创新实验教学内容和实验教学方法，建立基础性、综合性、创新性、研究性等多种实验构成的实验教学体系。因此，对于生物科学专业来说，建立健全实践教学体系是人才培养的关键部分，其中实践教学体系中综合性、设计性实验课程的定位则尤为重要。

一、综合性、设计性实验的定位

教育部《普通高等学校本科教学工作水平评估方案》中指出，设计性实验是指给定实验目的、要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现的实验，而综合性实验是指实验内容涉及本课程的综合知识或相关课程知识的实验。综合性实验具有实验内容紧密，实验方法多元，实验结果综合的特点，而设计性实验具有实验内容自由，实验方法多元，实验结果多样的特点，这与单一的基础性和验证性实验有很大区别。因此，综合型和设计性实验从定位上应高于基础性和验证性实验，应在基础性和验证性实验的基础上进行综合性和设计性实验的开设。

二、综合性、设计性实验开设的限制因素

《普通高等学校本科教学工作水平评估方案》中对开设综合性、设计性实验课程占总实验课程的比列有一定要求:综合性、设计性实验课程开设达到80%以上为实验教学效果好，达到50%～60%为效果较好。但是在实践教学过程中，大多数高校，尤其是新建本科院校的生物科学专业，其综合性、设计性实验的开设率很难达到50%，并且在实际教学过程中存在诸多的限制因素。

1.实验课程安排的盲目性

开设综合性和设计性实验课程，需要先考虑如何安排专业实验课程。生物科学专业的实验课程主要由专业基础课、专业方向课和专业选修课组成。专业基础课包含生物化学、分子生物学、细胞生物学、微生物学、植物学、动物学、植物生理学、动物生理学等，所涉及的实验知识和技能是整个生物科学专业培养课程的基础和核心。专业方向课是在专业基础课的基础上进一步深入和扩展的针对性较强的专业课程，如基因工程、发酵工程、酶工程等。专业选修课是专业方向课的补充和扩展，如蛋白质组学、分子遗传学、生物技术制药等，学生可以根据自身的需要和接受程度自行选修相应的实验技能，从而针对性地提高专业技能。

基础性、验证性、设计性、综合性等类型的实验内容在开设的过程中需要考虑各专业课程的性质。不同的专业课程对实验的要求存在一定差异。目前，绝大多数高校在开设综合性、设计性实验课程时很少去区分专业基础课、专业方向课和专业选修课的课程性质，仅仅是为了满足教育部的评估要求而盲目的增加综合性、设计性实验课程，这导致学生在上专业基础课时无法适应综合性、设计性实验内容，而上专业方向课和专业选修课时又对综合性、设计性实验中涉及的基础性实验内容没有完全掌握，从而产生专业实验技能培训的混乱现象。

2.实验课时分配的不合理性

综合性、设计性实验内容覆盖广，对实验技术要求高，所以需要更多的教学时数支撑。如《分子生物学》实验中仅PCR 过程至少需1 小时、《生物化学》的蛋白质分离纯化实验需3～4 小时、《微生物学》的细菌培养需1～2天等，这在有限的学时下很难完成教学任务。

通常，实验课程的课时分配需要结合总课时量的分配情况，再安排不同专业课程的理论和实验课时比例。理论课时和实验课时分配本身就存在矛盾，如果再增加对综合性和设计性实验分配比例的考虑，势必会造成这种矛盾的加剧。部分高校能够将一部分专业基础课的实验内容独立出来，如生物化学实验、分子生物学实验、微生物学实验等，保证该实验课程拥有较多的课时。而大多数高校能独立出来的实验课程相对较少甚至为零，实验内容只能附属于理论课程之下，导致实验课程教学时数较少，教学内容不完整，这是制约高校实验课程改革的重要的问题之一。

3.实验教学模式的保守性和封闭性

受传统教育思想的影响，我国高校生物科学专业的实验教学基本上延续了以理论知识为主，实践技能为辅的教学模式。实验课程教学模式更是偏重于基础性、验证性、演示性实验。这些实验内容简单、固定，实验内容之间很少有过渡和衔接，甚至部分课程之间的实验内容存在大量的重复。

综合性、设计性实验课程的开设，要求实验教学模式多样化、开放化和灵活化。不同的实验场地、实验对象、实验内容和实验方法可能会在一个实验项目中涉及，这不同于传统、单一、封闭的实验教学模式。无论从时间、空间，还是内容和方法上，对高校生物科学专业的专业建设和实验教学模式都提出了新的挑战。

4.实验室管理模式的固定

传统实验教学模式产生了传统的实验室管理制度，其要求实验课程的开设应在规定的时间和地点完成教学任务，仪器设备和试剂的管理都是统一的，任课教师为了在不违反实验室管理制度的前提下完成实验教学任务，只能尽可能多的开设传统的、简单的实验内容，这也是基础性和验证性实验内容比例较高的原因之一。综合性和设计性实验需要开放的实验室管理制度相配套，传统的实验室管理体制与之存在严重的矛盾，这是限制高校生物科学专业实验课程教学改革的重要因素之一。

5.实验资源的不合理分配和使用

实验设备及经费的分配是限制高校生物科学专业实验课程改革和发展的瓶颈之一。生物科学专业对仪器设备、实验材料和经费的依赖较高，尤其是分子生物学相关实验涉及的仪器，动辄十几万到几十万元一台，这对于部分新建本科院校来说是个门槛。也因此受到了限制，大多数高校在开设综合性、设计性实验课程的时候往往需要考虑已有的实验仪器设备、配套设施等是否满足课程需要，而不是去考虑如何合理的设置实验内容，这违背了综合性、设计性实验开设的宗旨。

三、综合性、设计性实验开设及实施的建议

1.实验课程的层次化和实验内容的模块化

综合性、设计性实验课程的开设，需要根据人才培养方案的目标和任务，制定专业基础课、专业方向课和专业选修课的课程群，在实验课程的安排上要严格区分不同性质的专业课程对不同类型实验的需求，使实验课程形成完整的技能链条，具有明显的层次，即实验内容由浅入深，实验方法由少变多，实验原理由简入繁。

实验课程模块化是解决实验课程课时不足的有效途径。根据人才培养方案中实验课程涉及的实验技能，精炼实验内容，做到一个基础性实验包含一个实验方法和原理，形成基础实验模块，并使该实验模块能在今后的专业方向课和选修课中被涉及。这样在专业方向课和选修课的实验课程中将基础实验模块进行组合，从而建立综合性、设计性实验课程内容，使专业基础课、专业方向课和专业选修课的实验课程形成有机的整体。

实验课程层次化能够明确不同课程的教学目标和任务，避免课程之间知识和技能的重复和断裂，建立课程之间良好的过渡和衔接。实验课程的模块化能够更好的细化知识和技能，避免专业课程之间实验内容的无序和重复。

2.实验课程课时的分配及设置

根据专业课程的性质，将专业基础课的实验独立出来，分配较多的课时，使专业基础课能够开设更多的基础性和验证性实验。这些实验通常能够在1～2 个课时完成，内容简单，使学生能够在较短的时间内掌握。每学期一门专业基础课安排至少20 课时的基础性实验，这能够充分培养学生的基本实验技能，为将来的综合性、设计性实验的学习打好坚实的基础。

专业方向课和专业选修课的实验内容以综合性、设计性实验为主。综合性和设计性实验在课时安排上不局限理论与实验课时的分配比例，实验和理论课时可以灵活调度，将实验内容作为理论内容的延续和补充，同时也能在实验内容中进一步深入理论内容，实现“从做中学，边学边做”的教学效果。

3.开放式、信息化的实验教学模式及管理方式

开放的实验教学模式是综合性、设计性实验开设的必要保障。在开放式实验环境中，学生以分组的方式进行实验，可以自行安排实验时间，从而避免实验室学生人数过多，实验资源紧张的情况，同时也能使教师最大限度的指导学生;学生可以选择内容进行实验，避免实验资源的不合理分配，提高仪器的利用率;学生在一定范围内自由选择实验方法及手段，避免实验教学的单一性和局限性。开放式实验教学模式不仅解决实验教学课时紧张、实验资源的不合理分配问题，还可以调动学生实验操作的积极性，使学生在实验中变被动为主动，提高学生的综合素质。

在开放式实验环境中，实验室应根据不同学科将实验室进行分类，以实验仪器设备的利用率及价值进行分区，不同分区有专人负责管理。开放式实验室可建立信息化管理方式，统计实验室及仪器的使用频率，对频率较高的实验室采取开放式管理，对频率较低的实验区域进行统筹管理。此外，考虑到生物科学专业的一些仪器设备价格昂贵，可以专人专管，并使用网络信息系统建立预约机制，采取计划性、集中性安排仪器的使用时间，实行半开放策略。

四、结语

综合性、设计性实验的开设，是对高校实验课程教学模式的革新。综合性、设计性实验课程开设的宗旨，是培养学生实验技能的独立性和创新性，满足国家对新时期人才培养的要求。对生物科学专业而言，需要从传统的实验教学模式和实验管理制度中解放出来，统筹全局，优化人才培养方案，安排好实验课程的层次，模块化基础性实验内容，筛选综合性、设计性实验内容，开放化实验室管理制度，才能在高校教学改革中建立并发展综合性、设计性实验课程。