分子生物学创新实验的开放教学管理研究

王 甜，王雨昊，林宏辉

(四川大学 生命科学学院，四川 成都 610064)

分子生物学创新实验的开放教学管理研究

王 甜，王雨昊，林宏辉

(四川大学 生命科学学院，四川 成都 610064)

为充分发挥实验教学对培养生物学人才创新精神和实践能力的重要作用，该文针对实验室的开放运行管理，实验教学中的学生管理、教学手段、教学内容和教学效果进行改革实践，实现以学生自主实验和独立操作为主、教师引导为辅的教学模式，提高了实验室仪器的利用率以及实验室开放的安全性，并对开放式教学管理的成效与问题进行了总结，为其他实验教学课程的开放性教学管理奠定了基础，为培养具有综合科学素养的生物学拔尖人才提供了理论依据。

创新实践能力；开放式教学；教学模式；课程评价

如何培养具有创新实践能力的高素质生物拔尖人才是当前高校生物学科教育的重要目标。实验教学作为生物学科教育的重要组成部分, 在对培养学生创新实践能力和科学素养等方面具有不可替代的作用。但大部分实验教学主要还是采用传统的教学方法, 固定时间和地点，学生实验教学内容没有选择，最后交上模式化的实验报告，这种教学模式虽然能让学生掌握一定的实验技能，但严重制约了学生的探索实践能力，不利于培养学生的创新意识。为了适应现代化的教育理念，改革传统的实验教学模式势在必行，实行开放式实验教学管理，调动学生的主观能动性，鼓励并引导学生主动实验、自主实验和创新实验，对于提高学生的实践能力、激发学生的创新意识和充分利用实验设备资源具有重要意义[1]。

四川大学生物科学实验教学中心作为国家级实验教学示范中心，一直致力于培养高素质生物学科人才，不断在生物实验教学中对学生管理、教学方式、内容和教学效果上进行改革实践。中心实验教师率先在基础较好的15人实验班实行了两年的创新分子生物学实验教学模式[2]，教学模式成熟后，对大学本科二年级200多人的分子生物学实验课程实行了开放式教学和管理，取得了较好的教学效果，为生物学科其他专业实验课程的开放式教学管理提供了经验，奠定了基础。

1 开放式教学管理的模式

1.1 实现实验室的开放管理

本中心在公共教学实验室安装了门禁系统，中心管理教师可以设置学生的一卡通权限，在固定时段实现学生自由进出教室，并记录进出情况。但要获得这一权限，学生必须经过实验室基本仪器的使用和方法训练，实验室安全教育考试，以及通过实验仪器设备操作指导视频学习仪器使用。考核仪器设备操作以及基本实验技能合格者，在课余时间可进入实验室完成实验，同时可以在教师指导下，计划和实践自己的创新实验，为申请大学生创新课题做准备，提高自身的创新实践能力[3]。

实验室内和走廊监控系统，能实时监控实验室内学生的实验情况，保证发生突发事件时能及时处理，实现实验室一定程度上的时间和空间的开放。

1.2 实验教学内容的开放

为生命学院大二学生开设多样化综合创新性实验内容供学生自由选择。例如，蓝白斑筛选、红黄绿荧光蛋白的克隆与表达[2,4-5]、pfu酶表达与纯化[4-5]等，以小组形式撰写实验计划，按照自己的实验计划进行实验，教师作为引导者参与学生的实验，教师由讲授角色转变为答疑、指导、监督、检查角色。这样，学生在完成教学大纲所要求的分子生物学基础实验技能的同时，也能巩固其理论知识，培养学生自主学习能力、综合实验设计能力、实验团队协作精神、提出和分析问题能力。

对于不同层次的学生制定不同的培养目标，采用不同的途径进行培养，为学生提供多方面的机会锻炼他们的能力、发掘他们的潜力[6]。一些思维十分活跃，理论基础扎实，思路清晰的学生，在实验过程中对实验有自己的独到见解，不喜欢走寻常路，教师给予这样的学生更多的关心指导，提供实验条件，鼓励他们根据自己的思路设计实验，在原有实验基础上增减实验步骤，发现不同结果，寻找原因，因材施教地培养他们的探究和科研能力。

有时允许学生不用上课，而是以大学生创新项目作为分子生物学实验成绩。例如，2012级学生张昭然和申文海的“用RNA干扰技术探讨拟南芥的C2结构域基因功能”实验项目，这一实验项目包含了与分子生物学实验相关的实验技能，学生在导师实验室里进行实验，将所做实验内容作为实验报告，由学生所在实验室导师签字确认后交实验教师作为分子生物学实验成绩。这样的开放式实验内容让学生不拘泥于教师设定的实验教学内容，锻炼了学生自己设计实验方案，查阅资料，解决问题的能力。这样的学生可以不按时间规定进入实验室学习，为学生提供了更开阔的实验环境，注重个性化培养，给予正确的引导，为他们今后的科学素养的形成提供有利条件。

1.3 实验教学方式的开放

以往的实验教学过程，实验教师往往要花0.5～1 h的时间先讲解实验过程及注意事项，学生是被动地接受知识。有的学生没有认真听，做实验的时候经常出现仪器设备操作不当或损坏现象，每次实验中学生用来学习设备操作的时间较多，占用了本该属于思考探索实验的时间。为了改变学生被动接受知识，提高其主观能动性，实验教师对实验教学方式进行了改革。实验教师拍摄了分子生物学实验仪器设备以及基本实验技能视频，作为虚拟实验室教学资源供学生访问观摩，要求学生在没有做实验之前，先对所要使用的仪器设备以及基本实验技能进行学习训练，虚拟仿真实验教学系统实现学生观看进度和实名认证监控。因此，在学生做实验时，用于学习实验仪器操作和实验技能的精力变少，就能有更多的时间去思考实验所遇到的问题[7]。

在常规实验技能的培养上，中心已着手建设生物科学与技术虚拟仿真虚拟实验教学中心，实现虚实结合的优化资源配置，构建普通生物学、生物化学、微生物学、分子生物学、细胞生物学及遗传学专业课虚拟实验室，把一些耗时较长、高消耗的生物技术上游产业的实训内容充实进虚拟仿真实验教学中心，将基础知识与应用型知识结合，为培养学生的个性与全面发展提供教学平台。

有了分子生物学实验设备操作和实验技术背景知识基础，在正式开课前，实验教师给出多个实验项目的清单供学生挑选，学生以小组形式查阅文献资料，撰写实验计划书，设计实验方案和步骤，由教师评价方案的可行性，再进入实验室开始实验。这样，学生做到心中有数，小组成员间按照计划配合实验，不至于有些学生在实验中无所事事，让学生变被动接受为主动解决问题，潜移默化地培养了他们的科研能力和实践技能。

1.4 实验教学效果的开放式评价

以往的专业实验课成绩主要由实验报告和考勤两部分构成，虽然从实验报告撰写的好坏能体现部分学生学习的认真程度，但也不能排除一些学生只专注于将实验报告写好，而忽略了平时实验课的学习而因为学生人数较多，教师无法记住每个学生的实验课表现，最终的实验课成绩往往无法真实体现学生的实验理论和技术水平，大部分根据实验报告撰写的好坏来给出评分，实验教学效果评价存在偏差。

在实验教学内容和方式开放式改革基础上，通过实验教师的交流与学习，吸纳校内外的先进教学理念，在分子生物学实验课程加入了课中考核，每位学生在进入实验室做实验时，都要佩戴名牌，便于教师认识学生，教师可以实时地观察每位学生的实验质量，区分学生间对分子生物学实验仪器设备以及基本实验技能视频的学习效果，便于在名单上做出标注，作为课中考核成绩的一部分。并且，整个学期实验课中教师会随机对每位学生进行3次考察，提出包括实验原理、实验方法、实验材料、实验操作技能等方面的考核，计入课中考核成绩。

同时，实验报告成绩中对一些有创新性的建议或结论给予相应的加分，体现出学生在实验中的操作能力差异。分子生物学实验结束后，还会以实验小组形式讨论整理出实验报告，在实验期间安排各实验小组交流汇报实验过程体会，讲解实验遇到的问题和解决问题的方法，动员全班同学研讨评价相互的实验方案[8]。根据学生的实验计划、课中考核、实验报告3个方面给出全面客观的实验成绩。课中评价方案施行后，学生在实验课中的表现更加积极了，因为每位同学都有可能抽查到，所以大部分学生在上实验课时都会觉得有紧迫感，实验教学效果凸显。同时，实验报告成绩中对一些有创新性的建议或结论给予相应的加分，体现出学生在实验中的实践能力差异[9]。

实验教学效果评价不仅仅是教师对于学生的实验成绩评价，也需要学生对实验教师的教学效果进行课后评价，这对提高实验教师的教学水平具有重要的意义。作为实验教学的教师，必须在搞好实验教学引导工作的同时，加强自身知识和技能的扩展和更新，达到知识丰富，技术熟练，教学方法科学而实用的要求。同时，实验教师还必须全面了解和掌握学生实验的整体情况，并对学生实验过程、实验质量和实验结果作出及时、客观和公正的考核评价[10]。实验中心制定了四川大学生物科学实验教学中心实验课程评价表，实验课结束时，由学生填写实验课程评价表，在实验教师的教学方法、教学手段、教材选用、教学态度和教学效果5个方面进行评价，提出改进建议。通过学生反馈的实验课程评价表，实验教师可以最快了解学生的教学反馈，在教学中不断调整自己的教学方法手段，使之更适应学生的学习效果，同时了解学生希望开设的体现学科发展的、新颖的实验内容，为今后教师改进和充实实验教学内容提供依据，相得益彰。

2 开放式教学管理的成效和存在的问题

通过对分子生物学实验室的教学模式和管理模式的优化改进，设置综合性创新性实验内容供学生自由选择，以小组形式撰写实验计划，具有选择性，学生更有兴趣，提高了学生的自主学习能力。实验教学内容灵活，教师作为引导者指导学生的实验，教师由讲授角色转变为引导角色[9]。实验成绩的组成含学生前期的实验计划准备、实验中的动手能力和实验报告的创新点3部分，更能真实的体现学生的综合能力和科学素养。对实验室的部分开放，实现以学生自主实验和独立操作为主、教师引导为辅的教学模式，提高实验室仪器的利用率以及实验室开放的安全性。同时，提高了教师的自身业务水平，为实验中心其他实验教学课程的开放性教学管理提供了参考和经验。

在开放式实验教学的过程中，我们整体考虑实验的内容、方法、手段的改革，逐步地完善了实验室功能，促进了实验内容的更新，优化了实验教学体系；将传授知识和培养能力有机地结合起来，体现学生的主体地位和教师的主导作用；使常规实验教学和开放式实验形成良性的循环，实现教育由被动到主动、由应试到素质转变的目标，促进实验教学的全面发展，从而提升实验教学的层次[11]。

但在实验开放式教学改革中也存在一些不足。例如，对于学生的实验课增设的自选实验项目越多，实验教师的工作量就要增加很多。学生人数较多，查阅修改学生的实验计划，准备学生不同的实验材料和实验耗材数量增加，并且各实验小组的实验步骤各不相同，原本充足的实验仪器设备台套数也凸显不足，这些都需要实验中心及学校有关部门做好协调和支持，推行小班化教学，增加实验室建设资金投入，以及增加教学教师的人数等可能成为解决问题的关键。

同时，应进一步完善实验室管理制度，从进入实验室的条件审核到开展实验训练的监督等，必须细化管理规定与办法[12]，保障实验设备的安全操作和实验室的正常运行，最大限度地让培养学生的独立自主实验能力与实验室的高效运作有机结合，实现双赢。

3 结束语

在分子生物学实验教学中采用开放式的教学管理方式，与传统的实验教学相比，从实验内容的选择、实验计划的撰写、实验仪器设备的使用、实验的实施、实验报告的考核、实验室管理等方面，都体现出了当下教育“以人为本”的新模式，教学内容和程序的重新编排更注重以学生为教学主体，教师为引导的创新性实验教学理念。实验教学与建设中的虚拟实验教学资源有机结合，在实验教学体系中实现“虚实结合，相互补充”的现代化、信息化的教学新方法，为培养高素质的应用型生物学人才提供良好的教学平台。

[1]皮之军，李建海，于敏，等.开放式实验教学模式的研究与探索[J].实验技术与管理，2010，27(5)：27-29.

[2]王甜，林宏辉，王茂林，等.拔尖创新人才分子生物学实验教学的探索与实践[J].生物学杂志，2012， 29(167)：96-98.

[3]梁健，段瑞君，魏晓星.基于能力培养的分子生物学实验教学改革与探索[J].生物学杂志，2014，31(2)：109-111.

[4]郝福英，周先碗.生物化学与分子生物学实验[M].北京:高等教育出版社，1998，11-18.

[5]郝福英，文津，李茹.分子生物学实验课的改革与探索[J].中国大学教学，2006(6)：53-54.

[6]吴元喜，谢青，周蓬蓬，等.本科生创新意识和实践能力的培养[J].实验室研究与探索，2009，28(3)：227-229.

[7]王甜，王茂林，林宏辉.分子生物学虚拟实验室的构建[J].实验科学与技术，2015，13(3)：43-46.

[8]陈军，万平，李新国，等.综合性生物技术实验课程体系改革探索[J].实验室研究与探索，2009，28(11)：123-125.

[9]吴传芳，李圆圆，王甜，等.分子生物学实验课程的改革探索[J].教育教学论坛，2016，(37)：272-274.

[10]杨洲，李静.开放式实验教学对培养学生创新能力的研究[J].高校实验室工作研究，2009，101(3)：32-34.

[11]张桂然，张红梅，李欣.生物学开放式实验教学的实践与探索[J].实验技术与管理，2013，30(7)：140-142.

[12]李卫兵，杜玉杰，王彩凤.开放式创新实验室建设的探索与实践[J].实验科学与技术，2009，7(6)：86-88.

Research on Open Teaching Management of Molecular Biology Innovation Experiment

WANG Tian，WANG Yuhao，LIN Honghui

(School of Life Science，Sichuan University, Chengdu 610064, China)

In order to give full play to the important role of experimental teaching in cultivating the innovation spirit and practical ability of biological talents, this paper focus on the reform and practice of open operation management, student management, teaching means, contents and the teaching effect, and thus realizes the teaching mode with students’ independent experiment and independent operation as well as supplement of teachers’ guidance.This paper increases the utilization rate of laboratory instrument and the security of the laboratory open, and summarizes the results and problems of open teaching management.It lays the foundation for the open teaching management of other experimental teaching courses and provides the theoretical basis for cultivating top biological talents with comprehensive scientific literacy.

innovation practice ability; open teaching; teaching mode; curriculum evaluation

2015-05-29；修改日期:2015-06-15

2016年四川大学实验课程教改立项建设项目(2016-108)；四川大学实验技术立项(2015-47)；国家自然基金委四川大学生物学基地人才培养支撑条件(J1210013)；国家自然基金委四川大学国家生物学人才培养基地(J1103518)。

王甜(1981-)，女，硕士，实验师，主要从事分子生物学和动物学实验方面的教学和研究。

林宏辉，教授，hhlin@scu.edu.cn。

G642.43

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2017.01.036