实验室轮转导师制在本科生全方位实践教学体系中的探索

赫 杰， 聂 桓， 史 明， 魏力军， 马文君， 李 钰

(哈尔滨工业大学 生命科学与技术学院， 哈尔滨150080)

生物学专业是一个理论性较强，同时与实践研究结合非常紧密的专业。实践教学环节在本科生培养中具有举足轻重的作用，是高质量、高水平本科生教育的重要保障[1-2]。改革前本院的校内实践教学环节包括实验课程(必修)、大一年度项目(选修)、大学生创新创业项目(选修)和本科毕业设计(必修)4个方面的实践训练内容。然而，与其他很多高校类似[3-5]，我校生物学专业的本科生也面临着学生动手实验机会较少、实践能力不足等问题，究其原因主要在于：1)本科生的实验课程课时有限，导致实验内容并不饱满；2)本科生的实验课无法安排一些技术较深较复杂的实验项目，从而导致实验课程动手能力锻炼与教学目标所要达到的科研能力培养有着本质的差距；3)大一年度项目和大学生创新创业项目以研究小组(4人/组)形式选择某一个研究方向的课题，有的小组主要是由组长完成整个实验内容，其他组员实际动手参与较少。上述这些问题明显阻碍了本科生实践能力的培养。另外，大四年级的毕业设计通过学生和导师的双向选择来确定导师，改革前学生和导师之间的了解仅限于短暂的咨询，而学生对于导师的研究方向、管理模式等了解甚微，自己喜爱哪个研究方向也无从感知。

在当前形势下，由于生物学专业本科生培养过程中存在诸多问题，如何能深化“厚基础、强实践、严过程、求创新”的人才培养特色，加快培养一流人才，是目前面临的一个挑战。本院结合全员、全过程、全方位育人机制，认真分析本科生培养过程中的具体情况，对实践教学管理机制进行改革，针对大二和大三年级提出了实验室轮转导师制度。改进后的培养模式实现了充分利用每个学生的在校时间，使每个学生实践动手能力和科研思维都得到充分的训练，提高了实践教学效果。

1 实验室轮转的周期

美国实验室轮转制度在博士研究生教育中实行较早，对高水平研究生的培养具有突出的作用。在国内，许多高校也开展了研究生实验室轮转的尝试[6-7]，但尚未见在生物学专业本科生中实行实验室轮转制度。为了强化科学研究和学生基础的有机融合，提高学生综合实践能力，我院积极探索教育教学改革的新模式和新举措，并于2017年面向大二、大三本科生正式执行实验室轮转导师制，目前已作为学生毕业要求的重要环节之一，被纳入到本科生培养方案当中。

为了充分发挥实验室在实践教学中的重要作用[8-9]，推动跨学科交叉融合，促进学生创新思维的发展，培养复合应用型人才，我院要求学生在大二、大三阶段从生物化学和分子生物学、微生物生物技术、神经生物学等研究方向共23个实验室中选择自己喜欢的实验室进行轮转。春季学期为3月1日至6月30日，秋季学期为9月1日至12月30日。每个学期为1期，共需完成4期的实验室轮转，即为一个完整的周期，必修学分为1学分。

改革后的培养模式坚持“以学生为中心、学生学习与发展成效驱动”为教育理念。为了方便学生快速找到自己适合的实验室和科研方向，学生进入轮转的实验室，如果发现不是自己感兴趣或者擅长的研究方向，2周内可申请调换其他实验室。为了利于学生在感兴趣的实验室中得到较长时间的科研训练，如果学生找到了自己适合的研究方向，可不再轮转其他实验室，需与导师针对为期1～2年的某一具体项目提出申请，项目答辩合格可以抵换相应实验室轮转学分。另外，在实验室轮转期间开展大学生创新创业项目的学生，国家级项目可抵换2期的实验室轮转，省级和校级项目可抵换1期的实验室轮转。

2 实验室轮转的实验内容

导师对于生物学专业本科生科研素养的提高具有重要意义[10]。本院要求各实验室的指导教师需提前提供实验室轮转的实验内容，学生根据兴趣爱好，可直接参与轮转实验室的课题研究或针对某实验技术进行专项学习。导师认真安排学生轮转期间的工作，随时考查学生工作进度及成果。学院为每位轮转学生发放了《实验记录本》，指导教师每月至少检查一次并签字确认。

实验室轮转的内容经过导师的精心设计，既可以使本科生参与到研究生学长的课题当中，有的放矢地学习和实践，也可以安排独立的小课题，从观摩开始，再到独立实验，参与到导师的基金项目当中，增加实践的挑战性，增强学生的科研意识和创新精神。导师根据学生的个性化特点，合理地安排实验内容，如在某段时间，有的学生参加本实验室的大学生创新创业项目，导师对这部分学生轮转的内容重点围绕大学生创新创业项目，根据进展情况进行针对性的培训；针对其余的学生，导师可根据学生在其他实验室学习的情况，安排新的培训内容，或者继续前实验室还没有解决的难题，帮助学生攻克技术难点，安排学生继续完成原先的训练项目。

3 实验室轮转导师制的考核方式

为了更好地发挥实验室轮转在学生培养中的积极作用，学院建立了系统的考核评价体系，从而规范实验室轮转导师制度。学生在每学期实验室轮转结束后，需提交实验记录本和轮转的实验报告，并结合轮转训练内容准备PPT进行综合答辩。学院组织专家对其进行评审。每位同学幻灯片的陈述内容应至少包含：直接参与轮转实验室的课题研究或某实验技术学习的进展情况及结果；参加实验室组会次数、出勤情况；对课题组研究方向和前沿的了解等。评委通过问答，针对不同阶段本科生的知识水平和研究能力，检验学生基础理论知识的掌握程度，以及利用这些知识解决实际问题的能力，给出与其年级要求相匹配的相应分数，并撰写简要评语。为了更为客观公正地评价学生现阶段的实际学习成果和研究能力，多位专家给出的平均成绩作为学生的最终考核结果。

轮转期间各环节总成绩低于60分为不合格，给予黄牌警告。如果在下一期考核中仍为黄牌，视为考核不通过，需额外重修一期实验室轮转。第一次重修黄牌警告，第二次重修红牌警告。采用这样的考核监督机制，促进学生自主学习能力的培养，提高学生动手操作能力以及解决实际问题的能力。

4 实验室轮转导师制的培养模式取得了成效

实验室轮转导师制实施以后，我们对2016级和2017级共52名学生进行了满意度问卷调查，回收率100%，均为有效问卷。整理数据并应用SPSS 13.0统计软件进行数据分析(表1)，结果表明：1) 2016级和2017级学生对实验室轮转导师制度安排是否合理的评价，认为“好”和“较好”的人数较“一般”和“差”的学生人数显著增多(P<0.01); 2) 对是否能激发科学研究兴趣的评价结果，“好”和“较好”的评价分别占65.4%和21.2%，显著高于“一般”(9.6%)和“差”(3.8%)的评价人数(P<0.01); 3) 对是否有助于甄选自己感兴趣的研究方向的问卷调查，评价为“好”和“较好”的学生比例显著高于“一般”和“差”的学生比例(P<0.01); 4) 对是否有利于获取专门技能和前沿知识的问卷调查，评价为“好”和“较好”的学生人数较评价为“一般”和“差”的学生人数明显增多(P<0.01)，具有显著性差异; 5) 对是否有利于培养科研综合素质和实践能力的评价，“好”和“较好”的评价人数显著高于“一般”和“差”的学生人数(P<0.01); 6) 2016级和2017级学生对实验室轮转导师制实施的整体效果及作用的评价结果，“好”和“较好”的评价分别占69.2%和21.2%，显著高于“一般”(5.8%)和“差”(3.8%)的评价(P<0.01)。上述问卷的统计结果表明，该实验室轮转导师制的培养模式极大地提高了本科生的培养质量。

表 1 本科生对实验室轮转导师制反馈意见的调查结果

改革后的培养模式，即在原培养方案的基础上面向大二、大三本科生增设了实验室轮转导师制度，取得的最优效果体现在:1)学生可以尽快熟悉科研环境，与不同导师接触中甄选自己感兴趣的研究方向，最大程度避免科研道路上浪费时间和走弯路；2)学生可以从23个实验室中选择多个研究方向，学习一些具体实验操作或完成一个相对独立的课题，培养学生亲自发现事物本质的能力；3)实验室轮转的内容既与大学生创新创业项目紧密衔接，又与不同实验室的研究方向相结合，最大限度发挥每一位导师在实验室资源上的优势。将科研引入学生实践教学，增加了实践培训的时间与深度，显著提高了实践教学的质量。

5 结语

本院针对高校生物学专业本科生科研能力相对薄弱的弊端，结合本科生的全方位培养机制，提出了改革方案。改进后的培养模式于2017—2019年针对2016级和2017级本科生得到了初步实践，取得了较好的效果。该方案为大一年度项目和本科生实验课程的拓展，与大二和大三年级的大学生创新创业项目相结合，为大四年级本科毕业设计的无缝连接奠定基础(图 1)。实验室轮转导师制使本院的实践教学体系更加多元化，真正形成了“纵向层次化、横向模块化、整体综合化”的全员、全方位的实践教学体系，对其他高校的教学改革具有一定的参考价值。

图1 改革后校内实践训练的教学体系