高校生物学实验教学模块化体系的构建与实践

马正海，阿力木江·阿布都拉，逯永满，邱彬

摘要：实践能力的培养在高校创新创业教育中极为重要，加强专业实验教学是高校推进创新创业教育的重要环节。新疆大学生物学国家级实验教学示范中心在实验教学改革实践中逐步构建了生物学实验教学模块化体系，调整和完善了实验教学体系、实验教学方法和实验考核方法，通过多层次的实验培训提高了学生创新能力，形成了围绕“主题”设计实验和应用“比对法”组织实验教学等特色。

关键词：高校;生物学实验;创新教育;实验教学体系

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2020）01-0204-02

自2010年以来，教育部和国务院先后下文推进和深化高校创新创业教育，目的在于通过创新人才的培养提高国家竞争力和缓解大学生就业压力，并依托创新人才将专业知识转化为推动经济和社会发展的动力。显然，创新创业教育对高校实践教学提出了新的更高的要求，教育部在《关于大力推进高等学校创新创业教育和大学生自主创业工作的意见》中也明确指出高等学校开展创新创业教育是“培养学生创新精神和实践能力的重要途径”，可见实践能力的培养在高校开展創新创业教育中极为重要，尤其是生物学等实验性较强的学科，一些高校在新一轮教学培养方案修订中增加了实验实践教学学分[1]。目前，很多高校从加强专业实践教学环节入手大力推进创新创业教育，如组织和鼓励大学生参加各类创新创业大赛和专业类竞赛，引导大学生尽早接受专业实践和科学研究等训练，修订完善实践教学方案以培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力以及创新精神和动手能力。以上措施极大地促进了创新人才的培养，同时，这些措施运用于实践教学的过程中也发现一些尚需不断完善和提高的方面，如新增创新创业类实践活动与专业课程脱节、修订的实验课程系统性以及与理论课融合度不强、创新性实践教学环节与理论教学等环节在时间安排上存在冲突等现象[2]。针对以上现象，就需要结合教学实践探讨创新创业理念如何融入实践环节、零碎化的传统实验教学内容如何规整以及创新创业类实践教学系统性不强等问题和现象。正如2019年10月教育部发布的《关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见》中所强调，“加强课程体系整体设计，提高课程建设规划性、系统性，避免随意化、碎片化”。本文是基于新疆大学生物学国家级实验教学示范中心（简称实验中心）的实验教学改革实践，探讨高校生物学实验教学模块化体系的构建，以期对促进创新创业类实践教学的系统性和整合性有所裨益和借鉴。

在实验课程和内容设计方面，实验教学体系模块化构建是高校提高实验教学质量和培养创新型人才的重要措施[3]，很多高校已经开展了生物学实验教学体系模块化的教学改革[4]，实验中心建设期间根据学院学科发展定位、创新型和应用型人才培养的需要以及学院实际情况，将实验内容归并为模块单元，通过调整和完善实验教学体系、实验教学方法和实验考核方法将创新理念融入实验教学;学生经过基本技能、综合性、设计创新性三个层次的实验培训，在夯实基本实验技能的同时提高了创新能力;模块化实验体系促进了学科间综合，形成围绕该“主题”设计实验和应用“比对法”组织实验教学等特色，提高了学生的科研素质。

一、以培养学生实验技能和科研素质为线索重组实验体系

根据实验教学目的的递进构建多层次实验教学体系是促进实验教学效果的重要手段[5]。实验中心在实验课程与实验内容的设计上，改变了传统的实验课依附于理论课的模式，实验课单独设课，以培养学生实验技能和科研素质为线索，将实验内容划分为基本技能实验、综合性实验和设计创新性实验三个层次。学生通过基本技能实验掌握基本、常规的实验技术，以锻炼学生的动手能力;通过综合性实验将各个课程中学到的知识综合应用于实验中，以锻炼学生的融会贯通的能力;通过设计创新性实验掌握核心的科学研究过程，启发学生提出问题并寻找科学的解决途径，以锻炼学生思考问题、解决问题的能力和科研素质。学生通过三个层次的实验训练，在提高学生实验技能训练的同时培养了学生的综合素质和科研素质。

二、以学生为中心改进实验教学方法

实验中心在实验课实施过程中，针对上述三个层次实验在培养学生能力等方面的区别，分别采用了不同的实验教学方法，实验教学由教师为主体转变为以学生为主体。基本技能实验要求教师采取手把手的方式，精讲多练，力求使每一个学生都能熟练掌握基本技能;综合性实验要求建立实验团队，充分发挥集体优势，做到因材施教，培养学生融会贯通，举一反三的能力;设计创新性实验要求教师充分了解学生状况，从科研项目或本科生科研实训项目的具体内容出发，启发学生发现科学问题，激发学生的科研兴趣和热情，培养学生的自主研究能力。以上措施使生物学实验教学的师生关系由过去的师徒式变成了合作式，实验教学内容由过去的“灌输式”变为探究式。

三、以实验教学过程为核心建立多元化实验考核方法

实验课程独立开设后，实验中心对实验课程的考核方式进行了改革，将考核贯穿于实验教学的全过程，取消了期末试卷考试。在每次实验中，教师根据实验内容和要求设立问题并随机抽查，并根据学生做实验的规范程度等评定成绩。实验课考核方法的改革使得学生更加重视实验过程，学生消极实验、期末突击的现象明显减少。

四、以“主题”为线索设计实验内容和实验方案

在实验体系改革中，根据不同学科的特点和要求设计实验内容和实验方案，选定相应的“主题”，围绕该“主题”设计实验，使实验内容更加系统，并锻炼了学生的统筹与系统思维能力。如在设计植物学相关实验时以“种子”为主题，从种子的萌发、生根了解种子的生理特性，并以种子萌发的苗、根为后续实验材料。通过围绕“种子”这一主题开展的系列实验，学生不仅系统而深刻地了解了种子的特性，对植物的结构形态特征也有了较为全面的了解。在微生物实验设计时以“微生物分离、纯化、应用”为主题，从水体或土壤分离微生物开始设计实验，最终实验结果落实到应用上，不仅掌握了微生物学的一般研究技术，还掌握了微生物研究的基本思想。分子生物学和生物化学实验设计时以“基因工程操作”为主题，以“目的基因获得—基因重组—基因转移—基因表达产物的获得—生物活性分析”为主线，不仅加深了对基因工程实施的原理、步骤的理解，对基因工程下游技术也有了较深刻的了解。通过这种围绕“主题”的实验训练，学生提出问题、解决问题的能力明显提高，学生在实验课堂上就有了要自己设计实验的冲动，极大地激发了学生参与实践的积极性。

五、“比对法”教学方法在生物学实验教学中广泛应用

通过实验教学改革，在实验教学中广泛应用“比对法”，通过对各种知识的比对，加强学生对相关知识的理解与记忆。传统的生物学实验教学在时间安排上相对较分散，无法实现实验材料的现场比对。实验中心通过改革实验教学体系使实验安排更加集中，并将相关联的实验内容整合在相对集中的时间内完成，将实验结果进行“比对法”分析，“比对法”教学方法在植物学、动物学和细胞学等课程实验教学中广泛应用。例如，传统的生物实验课程中，微生物、动物、植物实验都会观察细胞结构，而对它们间的区别与联系只能凭借理论知识强记。实验体系改革后，我们在实验中集中观察各类生物细胞，学生可以直观地比较微生物、动物、植物细胞在结构与大小等方面的异同。

参考文献：

[1]陳凌懿，王坚，刘方，卜文俊，孔德领.南开大学生物学科拔尖人才培养课程体系的设置及分析[J].高校生物学教学研究（电子版），2018，8（6）：45-48.

[2]李秀娟，张志辉，邹猛，韩志武，任露泉.实验课适应教学改革的必然性分析[J].大学教育，2019，（11）：51-53.

[3]李薇，洪燕珍，陈学云，苏玉忠，陈翠雪，王海涛.化工实验教学体系模块化构建探索与实践[J].化工高等教育，2019，（5）：69-72.

[4]阮景军，田山君，徐如宏，田恩堂，程剑平.基因工程实验模块化教学改革初探[J].实验科学与技术，2019，17（1）：60-62.

[5]杨昌跃，蔡绪福，周天楠，钱祉祺，赵长生.多层次、模块化实验教学体系的构建与改革[J].实验科学与技术，2015，13（2）：119-127.

The Construction and Practice of the Modular System of Biology Experiment Teaching in Universities

MA Zheng-hai，ALIMUJIANG Abutura，LU Yong-man，QIU Bin

（College of Life Science and Technology，Xinjiang University，Urumqi，Xinjiang 830000，China）

Abstract：The cultivation of practical ability is very important in innovation education，and promoting experimental teaching is a key part of innovation and entrepreneurship education in universities.In the practice of experimental teaching reform，the national demonstration center for experimental biology education of Xinjiang University have gradually constructed a modular system of biological experimental teaching，adjusted and improved the experimental teaching system，experimental teaching method as well as experiment examination methods，and the students ability to innovate have been improved through the multi-level experiment training，furthermore，the characteristics of designing experiment around a theme and applying the comparison method to organize experimental teaching have formed.

Key words：university;biological experiment;innovative education;experimental teaching system