农林高校生物学系列课程实验教学体系的构建与实践

摘要：生物学实验教学是人才培养不可缺少的重要环节。本文根据农林高校相关专业的培养目标和能力要求，构建了生物学系列课程实验教学体系，包括基本技能训练实验课程、研究法实验课程、综合性实验课程和研究性实验等四个环节，构成学生基本能力、综合能力和创新能力的训练平台，并提出了保证实验教学环节落实的具体措施。

关键词：生物学；实验教学；课程体系；培养目标

进入21世纪以来，以生命科学和信息技术为特征的知识经济飞速发展对高等学校人才培养提出了更高的要求。生物学实验教学是农林高校生物科学、生物技术、生物工程、农学、动物科学和动物医学等专业课程教学体系的重要组成部分，是培养相关专业学生创新思维和实践能力的重要环节。我校历来重视生物学系列课程实验教学，于1999年建立生物基础课实验教学中心，2001年被四川省教育厅批准为首批省级高校基础课实验教学示范中心建设项目，2007年通过省级验收，成为首批省级实验教学示范中心。近年来，我们根据四川省实验教学示范中心建设的要求，参照教育部《高等学校基础课实验教学示范中心建设标准》和《国家级生物学基础课实验教学示范中心建设标准》，学习国内大学同类实验室的建设经验[1-6]，结合农林高校的办学特点，对生物学系列课程实验教学体系进行了大胆改革尝试，取得了明显成效。

1 明确实验教学目标

实验教学对于提高学生的综合素质、培养学生的创新精神与实践能力具有举足轻重的作用。实验教学体系的目标既在一定程度上决定着实验教学体系的内容，同时又取决于体系的整体功能水平。遵循教育教学规律，并充分考虑学生身心发展特点，把对学生三种能力（基本能力、综合能力、创新能力）的培养贯穿到整个实验教学中，促进知识学习与能力培养的统一，确定了包括以下四个层面的实验教学目标。第一个层面，加强基本实践能力，帮助学生加深对理论课程教学内容的理解，训练学生对各种基础实验仪器和专业实验仪器的操作技能，合理利用实验对象，掌握处理各种实验数据的基本方法。第二个层面，提高综合实践能力，培养学生综合应用不同课程的理论知识和实验技能解决实际问题的能力。第三个层面，培养科学实验能力，训练学生根据实验教学目的，自己设计实验步骤，选择实验仪器，独立完成实验和处理实验数据，以培养学生进行科学实验的基本能力。第四个层面，发展创新实践能力，培养学生综合应用所学知识和能力，结合专业培养方向，参加科研项目，对选定的问题从生物学角度进行分析，提出解决的方案，并通过一定的实验实践进行研究的能力。通过前两个层面循序渐进地对学生实验实践能力进行训练，帮助学生掌握生物学的基本理论、基本实验技能，使其具备一定科学研究的基本能力，再通过第三和第四两个层面的创新能力训练，形成学生实践创新能力培养体系。

2 构建实验教学体系

将理论课和实验课分别设置，实验教学不再附属于理论课教学，建立一套独立的生物学系列课程实验教学体系。遵循认识规律和教育规律，坚持高起点、有创新，体现科学性和可操作性的原则，构建了符合我校实际的生物学系列课程实验教学体系，主要包括基本技能训练实验课程、研究法实验课程、综合性实验课程和研究性实验等四个环节，构成学生基本能力、综合能力和创新能力的训练平台。

2.1基本能力训练平台

基本技能训练实验课程包括植物学实验、动物学实验、生物化学实验、微生物学实验、普通遗传学实验、细胞生物学实验、分子生物学实验等，通过这些独立设置的课程系统地对学生进行生物学研究的基本操作技能训练。实验动手能力的训练要达到系统性并与学生能力提高相互匹配，必须打破课程实验的界限，根据各实验课的特点和开设的先后，制定系列实验课程大纲，确定各实验课应完成的训练任务。如动（植）物学实验课主要进行生物显微技术、生物制图、生物标本采集与制作训练；生物化学实验课主要进行离心、电泳、层析技术以及生物大分子分离、纯化和鉴定技术训练；微生物学实验课主要进行无菌操作技术和微生物分离鉴定技术训练。各课程围绕训练任务精选实验项目，减少印证性实验，增加综合性实验，由此形成系统性、多层次、循序渐进的科学实验基本能力训练平台。

2.2综合能力训练平台

通过综合性实验项目的训练，培养学生综合实验能力，主要在以下三个层面上进行。

第一，上述基本技能训练实验课程除了完成基本技能训练外，也要开设一些既满足各知识点教学要求又训练学生综合实验能力的综合性实验。如植物学实验课开设“植物营养器官的结构和功能与生态条件的适应性”综合实验，系统训练实验取材、植物显微制片、染色方法、显微观察、生物绘图等技术；分子生物学实验课开设“钙调蛋白基因的扩增及克隆”，以训练对目的DNA的PCR扩增、DNA的纯化、DNA的重组与鉴定等技术。

第二，设置研究法实验课程，动（植）物生理学属于机能学科，重在探讨正常动（植）物体功能的活动规律、产生机理、发生条件和内外环境变化对它们的影响。在教学中易于引发学生的学习兴趣，便于培养学生的分析、判断、综合和推理能力，更是培养学生创新能力的重要环节。要求学生带着问题来做实验，在实验教学中对部分实验观察项目进行增减或由学生自己提出新的观察项目。使学生不墨守成规和先入为主，不拘泥于用预期的实验结果来验证经典的理论，而是通过细致入微的观察，从中发现新问题和寻求解决问题的方法，提高洞察问题的能力。注重改变学生仅按实验指导做实验的“照方抓药”式学习方法，由指导教师提供一些参考问题或由学生自己选题，在系统查阅有关文献资料后提出一个假说，然后自行设计和做实验来验证这一假说[7]。实验设计是一种行之有效的研究性学习，能使学生在实践中自觉培养解决实际问题的能力。

第三，实践性较强的课程都安排有实习的环节，如植物学实验、动物学实验等都有课程教学综合实习。其目的是使学生亲手验证和体验在课堂上所学的相关概念、原理，即理论和实践相结合，从而进一步理解和巩固理论知识，完善学科知识体系。同时，也有助于开阔学生的视野，激发创新思维，提高学生的学习兴趣和解决实际问题的能力。

2.3创新能力训练平台

通过实验室开放，为学生参加大学生创新性实验计划、科研兴趣培养计划等各种科研训练和课外科技竞赛提供实验平台。科研训练是提高学生科学研究能力和综合创新能力的主要环节之一。在教师指导下，根据选题查阅相关的参考文献，了解本研究领域的研究现状，拟订研究方案和研究计划，并予以实施。通过科研训练，使学生基本掌握科学研究的基本思路和方法，把所学的理论知识与科研实践相结合，为今后从事科学研究工作打下良好的基础。

另外，开设与学科竞赛相关的实验能力综合训练，配置优秀指导教师和提供良好实验条件，对学有余力的优秀学生进行特殊培养，促进各种学科竞赛的广泛开展，使学生的生物学理论、技能及研究能力得到更全面系统的培养训练。

3 强化实验教学环节管理

健全的管理机构、规范完善的管理制度和评价手段以及优质的实验教学软硬件条件是实验教学体系顺利实施的支撑和保障，是影响实验教学效果的重要因素。

3.1加强实验教学队伍建设

实验教学队伍建设的措施主要是引进、培养相结合。每年引进1~2名博士或硕士，鼓励教师在职攻读学位，在校内外进行专业进修，组织实验技术人员到其他学校进行观摩活动等。注重发挥老教师的“传、帮、带”作用，通过开展示范教学活动，不断提高教师队伍的业务素质和工作能力，形成了一支既有治学严谨、经验丰富的老教师，又有朝气蓬勃、锐意进取的年轻人的实验教学队伍。

淡化理论课与实验课的类型界限，弱化理论课教师与实验课教师的身份界限，教授、副教授都要承担一定的实验教学课程，从而形成一支高素质的实验教师队伍，满足实验教学的需要。

3.2制订科学合理的实验教学大纲

教学大纲是教师和学生在教学工作中的基本依据，也是教学的指导性文件。经过多次讨论，不断修订和完善，形成了生物学系列实验课程教学大纲。通过大纲对各实验课程教学内容进一步规范和优化组合，改变了过去内容陈旧和各课程教学内容重复脱节的现象，较好地解决了学时减少与学科发展内容增加的矛盾。

各实验课程的教学大纲，内容力求先进，适应现代科学发展，贯彻“强基础、多综合、重创新”的原则，精选实验内容。共开设实验项目92个，其中基本型实验占49.5%，综合设计型实验占28.6%，应用型和研究创新型实验占21.9%。

在教学大纲中，对教材的选用做出明确规定，把精品教材作为选用的主要标准，注重实验教材的更新，尽可能选用近3年出版的实验教材，确保高质量的新版实验教材进入课堂。

3.3加强实验教学环境建设

良好的实验教学环境、先进的仪器设备是提高实验教学质量的根本保证。加大经费投入，加强实验室硬件、软件建设，扩建和改造实验室，更新和补充实验仪器设备，确保实验教学的顺利开展。近5年来，共投入1200余万元用于实验室建设，现有使用面积8000余平方米，仪器设备5000余台件，总价值2000余万元，实验环境和条件得到明显改善，例如生物显微成像系统、多功能PCR仪、凝胶成像系统、高速离心机、分光光度计等一大批先进的仪器设备已运用于生物学实验教学。

3.4建立有效的实验教学考核体系

教学评价是实现教学目标的一个重要手段，是教学工作的重要环节。一门课程的结业考试主要是发挥教学评价的鉴定作用，要想保证给学生评定成绩的客观公正，应针对不同课程的特点采用相应的考核办法。对实验教学实行学分制管理，每门单列的实验课程为1~2个学分。实验课的考核包括三个部分，即实验理论、实验操作和平时成绩，实验理论考核原则上占整个考核分数的40%，实验操作考核占40%，实验报告及平时成绩占20%，各实验课程结合课程性质可适当调整比例。

根据各实验课程的要求以及实验室的具体情况，对不同的实验课程采取不同的实验操作考核办法。如动物生理学实验、植物生理学实验都进行了“口试＋操作”的尝试[8]，实验考核极大地调动了学生的积极性，同学们不仅为了争取好分数，更把它看作是对自己知识能力的挑战和考验。进行实验考核的效果还反映在学生对待平时实验课的态度上，实验更仔细、更认真了，达到了以考促学的目的。

4 实验教学成果显著

新的课程体系实施以来，取得了显著的教学效果。教师发表实验教学研究论文15篇，先后获得省级教学成果一等奖3项，二等奖1项，三等奖2项，校级教学成果特等奖2项，一等奖2项、二等奖6项。其中，获得四川省教学成果一等奖的“面向21世纪高等农林教育生物学系列课程教学改革的研究与实践”项目建立了一套厚基础、宽口径、有利于学生能力和素质培养的课程结构模型，层次分明、重点突出、结构合理，对深化农林院校生物学教育改革具有指导意义[9]。

加强实验教材建设，鼓励教师编写高质量实验教材，先后主编或副主编出版实验教材或实验指导书12部，并已在我校和其他相关院校使用，使用效果良好，总体评价优良。实验教学的改革成果极大地推进了课程建设，生物学系列课程的《普通生物学》《动物生理学》《植物生理学》《生物化学》《植物学》《普通遗传学》先后被评为四川省精品课程，《植物学》网络课程还被评为国家级精品课程。

实验室为学生创新能力训练提供平台，配置优秀指导教师和提供良好实验条件，为学生参加科研训练和“挑战杯”等科技活动创造了条件，提供了指导。例如，在生物化学实验室完成的国家大学生创新性实验计划项目“胰凝乳蛋白酶的模拟及其纳米磁性粒子固定化研究”入选第二届全国大学生创新论坛，在该实验室完成的另一项目“产植酸酶及中性内切纤维素酶毕赤酵母基因工程菌的构建及表达研究”获第十一届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛三等奖。近5年来，本科生获得“挑战杯”全国大学生课外科技作品竞赛和创业计划大赛奖励共13项，其中，国家级二等奖1项，三等奖2项；省级一等奖3项，二等奖2项，三等奖2项；校级一等奖3项，二等奖2项，三等奖2项。本科生发表科技论文25篇。

参考文献：

[1]屠萍官，吴庆余.生命科学实验教学体系与创新人才培养[J].实验技术与管理，2000，19（2）：4-7.

[2]滕利荣，孟庆繁，逯家辉，等.国家级生物实验教学示范中心建设的研究与实践[J].中国大学教学，2007，（7）：36-38.

[3]黄诗笺，谢志雄.生物学实验教学中心的建设与发展[J].实验技术与管理，2006，23（12）：1-4.

[4]刘志强，傅承新，吴敏，等.生物学教学实验中心可持续发展的目标管理与措施探讨[J].实验室研究与探索，2003，22（6）：129-131.

[5]蔺万煌，彭克勤，卢向阳，等.高等农业院校生物学实验教学体系改革的探索[J].实验技术与管理，2005，22（3）：95-97.

[6]张文辉，李景侠，胡景江.林业院校基础生物学课程体系和教学内容改革的研究[J].中国林业教育，2002，（1）：17-20.

[7]马恒东，黎德兵，濮洁，等.动物生理学实验课程体系的构建[J].四川农业大学学报，2004，22（增刊）：84-86.

[8]马恒东，黎德兵，宋薇，等.生理实验的“口试+操作”式期末考核[J].四川生理科学杂志，1999，21（3）：40-42.

[9]杨婉身，马恒东.面向21世纪农林院校生物学系列课程结构设计与实践[J].四川农业大学学报，2000，18（增刊）：64-67.