项目化教学模式在专业综合实验中的探索研究

刘洪艳

(天津科技大学 海洋与环境学院,天津 300457)

目前，地方高校理工科毕业生动手能力不强，实践能力较差，说明地方高校的人才培养体系，尤其是实践教学环节不能突出应用性，存在着较大的问题。2015年11月，教育部、发改委、财政部联合下发《关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见》，鼓励部分普通本科高校向应用型转变，创新“应用型技术技能型人才”培养模式，加强实训和实习环节。实验教学是培养学生科研、实践能力和综合素质的重要实践教学环节，是开展创新教育的重要途径[1]。因此，提高实验教学质量是关系到“应用型技术技能型人才”培养目标实现的关键环节。

综合性实验是理工科院校实验教学改革中的标志性课程[2]。通过综合实验教学对学生进行系统性专业化技能训练，使学生在校期间就能掌握本专业相关职业所需的基本技能，实现专业培养与社会需求“零接轨”的培养理念[3]。近几年来，理工科专业实验教学内容的改革主要集中在减少验证性实验，增加综合性实验方面，也取得了一定的改革成果[4-5]。然而，综合性实验在组织过程中涉及的因素多，新问题多，其管理和运作的难度大。因此，本研究根据地方院校理工科专业应用型人才培养的要求，探索基于项目化的教学模式。在综合性实验教学中，从实验项目的立项，实验方案的实施和考核评价等过程中，仿照科研项目管理方式，探索项目化教学模式在海洋生物综合实验中的应用。

1 探索教学模式

1.1 项目化教学模式

项目化教学模式是由美国凯兹教授和加拿大查德教授共同创制的一种以学生为本的教学模式[6]。项目化的教学模式最能体现教育的实践性。基于项目化教学模式的综合性实验教学是仿照科研项目管理方式，在教师指导下，实验项目以立项的方式向学生开放申请，申请被批准后，将一个相对独立的项目交由学生团队协作完成。在项目化综合实验教学过程中，学生作为实验课堂的主体，教师是实验项目组织者。项目化教学有助于培养学生的学习兴趣，提高学生的综合实践能力。因此，探索项目化的专业综合实验教学改革实践，是构建应用型高级人才实验教学体系的关键。

1.2 教学模式的转变

文献[7]阐述了目前本科生的实验教学课程体系存在的问题。以天津科技大学海洋科学专业为例，海洋科学是天津市重点发展和建设的特色学科，同时也是天津科技大学优先重点建设发展的两个特色学科之一。海洋科学专业通过几次实践教学改革，整合了实验室资源，提升了实验教学效率，打破了过去一门专业课跟一门实验课的实验课教学模式，自2013年开始在实践教学环节开设海洋生物综合实验。但是在教学模式的转变过程中，出现了不少新的问题。如虽然减少了验证性基础实验，能够打破旧的实验教学模式，但是学生在长达一个学年时间内都没有相应的实验训练课程，这又重新开启了重理论轻实验的传统教学模式。然而，传统教学模式无法发挥学生的创造性，无法真正实现实验项目与社会产业要求相衔接。为适应社会发展对应用型人才的需求，在综合实验教学体系中需要打破传统的实验教学安排，不断创新与实践。

2 设计教学内容

2.1 实验内容

基于项目化教学模式的综合性实验教学，实验内容的选择要满足以下3点。

1)前沿性。

基于当前的科学技术研究热点选择实验教学内容，可以更好地调动学生的兴趣和积极性。海洋生物资源开发与利用是海洋学科的一个重要研究方向，国家海洋局科技兴海计划的重要组成部分。本校海洋生物综合实验的教学内容主要围绕近海生物资源利用，比如开设“海洋微藻中功能蛋白质的提取与分离”实验项目。

2)地域性。

海洋学科有明显的地域性，实验内容要体现本海域的地方性特点。基于本海域海洋生物特色开展实验教学，学生的主动性能够明显提高。天津海岸带盐碱化严重，盐田生物是天津海域的一个特色，比如开设“汉沽盐场中杜氏盐藻的培养”和“汉沽盐场中卤虫的优化培养”实验项目。

3)实用性。

根据本专业培养目标，实验内容要训练学生掌握较为复杂、精密和现代化仪器的操作，比如开设“海洋微藻的分子生物学鉴定”和“海洋微藻中功能蛋白质的提取与分离”实验项目。在这系列实验中学生能够掌握PCR仪、电泳系统和凝胶层像系统等精密仪器的操作，培养学生综合运用知识的能力。

总之，综合实验项目的选择要从多个角度选择，既要保持项目的前沿性，更要注重项目的实用性。在实验项目开展的过程中，让每位学生都能够找到自己在项目中的角色，积极调动学生的主动性，培养学生的动手能力、科研创新能力和解决实际问题的能力。

2.2 组织方式

基于项目化教学模式的综合性实验教学仿照科研项目的管理方式进行，在教师指导下，实验项目以立项的方式面向学生开放申请，申请被批准后，将一个相对独立的项目交由学生自己处理。在项目化综合实验教学过程中，学生作为实验课堂的主体，教师是实验项目的组织者。教师要提前制定出实验内容、项目申请指南、项目实施基础方案和考核评价标准等一系列工作。这不再是一节简单的实验课，而是科学研究在教学实践中的应用。在综合实验教学过程中，项目化管理方式激发了学生的学习热情，能够给学生提供思考和实践的空间，然而，学生的专业知识和实践操作经验毕竟有限，还需要教师的及时引导。这种项目化管理方式对于教师提出了更高要求，意味着教师付出更多的精力才能适应创新型实验教学体系，才能使综合实验的实施朝着正确的目标进行[8]。

2.2.1 项目分组

在项目化综合实验教学过程中，学生按照兴趣，自愿分成不同的项目小组。比如在综合实验实施过程中，以班级为单位可分成“海洋微生物小组”“盐田微藻小组”和“盐田卤虫小组”。在综合实验开放期间，全班的学生按各自的兴趣小组进行不同实验项目的研究。在同一时间内不同小组完成不同的实验内容，这样既能减少等待仪器的时间，提高学习效率，又能减少学生的盲从模仿，激发学生做实验的主动性。项目化教学模式强调以学生为中心，使学生由知识的被动接受者变为知识的主动构建者，主动参与实验的全过程[9]。

2.2.2 项目申请

为调动学生的主动性，项目化教学以任务为导向。教师在项目开展前需要编写申请指南，将实验项目以立项的方式分配给学生。学生通过文献资料的调研，对所申请项目有个概括而全面的了解之后，需要编写立项申请书。为了申请到实验项目，项目小组成员需要协助完成信息的收集和方案的设计。这个过程类似于硕士研究生的开题报告，但难度要降低，不能让学生无从下手。学生根据教师的申请指南，只要理清楚实验小组的教学任务，分清楚小组不同成员的实验任务，就可以进入项目的实施环节。另外，教师要设置一套基本的实验方案，这既能够作为学生设计实验方案的基础，也可以直接提供给学生选择，克服了少部分学生的畏难情绪，有利于创新型实验教学模式的逐步运行。

2.2.3 项目实施

综合性实验的教学过程中，学生要自己动手完成他们自己制定的实验方案，并且小组团队成员协助完成实验试剂的配制，以及最后实验结果的分析讨论。每组学生的实验内容都稍有差异，这样能够鼓励学生自主学习分析和解决问题[10-11]，从而培养学生的科研兴趣与能力。比如在海洋生物综合实验中，实验项目“汉沽盐场中杜氏盐藻的培养”中，教师通过设置三个不同培养条件对杜氏盐藻生长的影响，如表1所示，形成子项目组“碳源组”“氮源组”和“光照组”。

在项目实施过程中，虽然实验周期长达一周，但学生都能够精心培养实验中的材料杜氏盐藻，对于实验结果非常期待，这种学习的兴趣动力具有明显的原发性。在教学组织方式上，采用的是固定实验课时方式。在今后的教学改革中，可以尝试申请延长实验室开放时间的方式，建立申请者负责制。这既可以让学生利用一些琐碎的时间提高实验效率，又能够消除实验指导教师对实验室安全与卫生的顾虑。

表1 “汉沽盐场中杜氏盐藻的培养”实验项目内容

项目名称学时性质项目指南重点碳源对杜氏盐藻生长影响20基础研究型明确碳源种类与浓度范围氮源对杜氏盐藻生长影响20基础研究型明确氮源种类与浓度范围光照对杜氏盐藻生长影响20基础研究型明确光质与光照强度

3 教学效果评价

3.1 考核方式

传统教学模式下，实验课程的考核主要是评阅学生的实验报告。面对全班几乎相同的实验结果，教师评分的标准也只是在实验步骤的叙述详细与否，实验数据处理规范与否，以及报告书写规整与否，而这些评分标准主要考核了学生的报告书写能力，而对于学生在实验过程中的操作能力的考核，特别对于学生分析和解决问题能力考核都无法涉及。在项目化的教学模式下，综合实验课程的考核考察要点分别是学生项目申请书、实验操作和结题答辩三个教学环节。教师的评分标准是多角度的，从评审项目申请书，可以考查学生分析预习课程的能力和报告书写能力；从考核实验操作，可以考查学生动手能力和解决问题能力；从批阅实验报告，可以考查学生分析能力和报告书写能力。实验结束时，实验小组需要以答辩的方式汇报实验内容，考核成绩由4部分构成：1)实验项目申请教师评审，占总成绩的20%；2)实验考核，占总成绩的20%；3)结果分析教师评审，占总成绩的40%；4)实验结果汇报学生评审，占总成绩的20%。

3.2 效果评价

通过调查问卷分析综合实验的教学效果。从海洋生物专业连续三届(150位)学生的调查问卷中，可以看出有85%以上的学生认为综合实验课程有利于拉近学生之间、师生之间的距离，非常有必要开设。通过连续三周(60学时，3个学分)开设综合实验，学生在一个相对集中的时间段准备实验材料，协助完成实验项目内容和共同完成实验内容汇报，处于一种科研实践的氛围中。专业综合实验课程成为培养优秀本科生的重要手段。

4 结束语

专业综合性实验在组织过程中也涉及许多新的问题：1)实验内容的选择，在习惯了传统教学模式的情况下，一部分同学对于收集资料和设计实验方案容易产生畏难情绪；2)组织方式的选择，由于专业综合性实验开设时间都比较晚，比如海洋生物综合实验在第七学期开设，这是集中复习考研的黄金时间；综合实验中有些内容的实验周期较长，部分学生希望实验室能够全天候开放，而不是采用固定实验课时的方式；3)教师的定位，在创新型实验教学模式下，学生是课堂的主角，从表面上来看是把课堂交给了学生，其实教师始终是课堂的组织者，这就要求教师具有科学研究服务教学的理念。

地方普通本科高校向应用型转变这是教学改革的趋势，而基于项目化教学模式的专业性综合实验教学正是实现“应用型”转变的重要手段。因此，教师和学生都要转型于创新“应用型技术技能型人才”的培养模式，而教师是实现转型的关键。

[1]刘勇军,梁爱玲,侯敢.生物化学实验课教学改革之综合性实验与基础性实验相结合[J].中国医药导报,2009,6(35):128-129.

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[3]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.

[4]耿红霞,蒋小林.综合性实验教学改革探索与实践[J].实验室研究与探索,2015,34(5):147-149.

[5]张志军,冯俊生,刘亮,等.地方高校环境工程专业实验教学的改革与实践[J].课程教育研究,2015(36):10-11.

[6]宋朝霞,俞启定.基于翻转课堂的项目式教学模式研究[J].远程教育杂志,2014(1):96-104.

[7]刘洪艳,徐仰仓.海洋生物综合实验教学模式探索[J].实验室科学,2012,15(4):40-42.

[8]苗润生,邵红红,王兰.金属材料工程专业综合实验课程的教学实践[J].实验科学与技术,2012,10(2):92-93.

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[11]李晓辉,周伟斌,方谧,等.综合性大学创新性实践教育体系的构建与实践——以安徽大学为例[J].高等理科教育,2015(2):68-71.