生物物理实验教学示范中心的建设与实践

王红梅， 邹 艳, 王吉华

(德州学院 a.物理与电子信息学院； b.生物物理实验教学中心，山东 德州 253023)

0 引 言

实验教学示范中心建设是高校本科教学质量与教学改革工程的重要举措, 它的建设能够加强学生实践能力和创新能力的培养，加快实验教学改革和实验室建设，促进优质资源整合和共享，提高高校办学水平和教育质量，推进高等教育的内涵发展[1]。省生物物理实验教学示范中心(2012年获批)以创建山东省应用型特色名校为指导、结合山东省和德州生物科技产业的发展战略，不断创新，对实验教学体系、实验教学方法和手段、实验教学队伍和实验教学管理与运行机制等方面进行了系统的探索和实践，取得了一定的成效。

1 中心实验教学理念及定位

生物物理教学示范中心以学校“厚基础、强实践、求创新、高素质、重责任的创新性应用型人才培养”办学理念为指导，以 “加强基础、强化应用、注重交叉、突出跨学科生命科学研究特色”为人才培养理念；遵循以学科建设提升实验教学水平的发展思路；培养具备良好科学素养和创新精神、专业基础扎实、综合素质高，能够从事相关学科及其交叉学科的科研和应用技术开发的人才为目标；依托省功能大分子生物物理重点实验室雄厚的科研实力和学科优势，逐步形成培养学科交叉性、应用性、社会需求性人才培养特色的本科教学定位。

2 实验教学改革

2.1 改革思路

实验中心的实验教学自成体系，同时和理论课有机结合。实验教学改革的总体思路是：以学科建设为核心，以社会需求为导向，以培养和提高学生的能力和素质为主要教学目的，培养学生发现和提出问题、分析解决问题、学科交叉研究、技术创新和发明创造能力，培养学生竞争意识和团队精神。以培养应用性人才为目标，加强学生基本实践技能训练，强化学生的个性培养，鼓励学生开展自主学习、合作学习和研究性学习，推进教学方式及学习方式的改革，优化实验资源，改善仪器设备及实验条件，加强实验教材建设，进一步规范实验室管理。努力建成一个培养方案科学、实验条件完备、师资队伍水平高、具有开放功能及资源共享机制的实验教学中心。同时不断提高实验教学质量，充分发挥示范辐射作用，为培养适应新世纪国家经济建设与社会发展需要、具有较强竞争力的高素质创新性人才创造条件[2-4]。

2.2 构建新的实验教学体系

中心坚持实验教学与科学研究尤其是生命科学研究相结合、与社会需求相结合、与学科前沿发展相结合，注重学生的“一种意识两种能力”(即创新意识、实践动手能力和知识应用能力)的培养，提出以提高本科生综合素质为目标，以改革传统教学模式和管理体制为核心，构建“3+2+5” 实验教学课程体系，即3层次(基础型、提高型、综合设计研究创新型)、2实践环节(专业实习和毕业设计)和5模块(常规实验模块、课题实验模块、自主的演示物理实验模块、科技创新实践模块、学科交叉科研实践模块)见图1。创新教学体系充分发挥了学生的个性，突出培养学生对所学知识的融会贯通，培养学生的创新精神和实践能力，全面提高学生的综合素质[5]。

图1 “3层次、2实践、5模块”实验教学体系结构图

2.3 创新实验教学方法与手段

2.3.1采用传统与现代化相结合

教师在实验教学过程中，不断探索教学手段的改革，在保留传统实验教学方法的同时，积极运用现代教学手段。例如实验前的理论讲解采用多媒体；实验数据的处理采用计算机；开设计算机仿真实验等。如电磁学试验中的波尔兹曼常数测定，采用Origin软件，对实验数据进行拟合、处理、分析，得到实验误差和波尔兹曼常数值。此外，除了常规的实验操作外，还为参加大学生科技文化活动而进行科研实训、教育实习、近代物理学讲座、专业系列讲座等手段，实现了教学手段的现代化、多元化。

2.3.2积极采用网络教学

中心网站含有丰富的网络资源，包括模拟实验、仿真实验、教学课件、实验教学视频录像、基本实验资料、物理知识等。以满足学生和教师在网上浏览、教学、阅读、课前预习、课后复习、网上实验等不同需要，极大地提高了学生和公众学习的兴趣。利用资源的网络化，既满足了个性化的需求，又激发了学习的主动性，提高了学生的科学实验素质[6]。

中心建有网上实验室管理系统，通过网络公布实验室开放情况，学生可以通过“预约选系统”进行预约、选择开放的实验室或实验项目，各实验室的仪器报修也可以通过网络在线完成。中心网站使实验教学和管理现代化、规范化，方便了师生，提高了效率。

实验教学中心的教学项目全部上网，学生可以通过多媒体课件进行预习、复习，部分实验还可以在线模拟，有效地扩展了实验空间。学生可以不受时间、地点限制进行实验练习，弥补了传统实验教学方式的不足，极大提高了教学效果。

2.3.3实行开放式运行管理

实行开放式运行管理，对全校师生开放。根据实验课教学和教学研究的需要，鼓励和倡导学生在课余时间利用实验室的资源，从事技能训练和科学研究活动。成立了由各专业教师组成的学生自主创新实验指导教师团队，负责专业知识和技术的指导。实验室根据学生的需要为学生提供实验仪器、免费为学生提供各种元器件和其他耗材等。实验室还在假期、周末及其他的课余时间为有特殊要求的学生提供指导，为有研究兴趣和创新想法的学生提供场所和设备，鼓励学生发明创造，为部分学生配备专门的指导教师。中心开放式的管理既有利于充分利用实验室的有限空间和资源，又有利于学生自主进行实验活动，自主安排实验学习时间，从而调动和激发学生学习的主动性和积极性，进而达到培养创新素质的目的[7]。

2.4 改革实验考核方法

全面考查学生的能力，注重知识、能力、素质的全面考核。根据教学大纲的要求与实验课程教学的特点，从有利于激发学生实验兴趣，提高动手能力、创新能力、分析解决问题能力等素质为目的，中心积极探索实验考核方式的改革，建立多元立体化实验考核方法，根据不同层次采取不同考核方法，见图2。

图2 多元化考核体系结构

(1) 基本性实验的考核。基本性实验重点考核学生实验操作的规范性、数据的合理性、数据处理的正确性、实验态度和实验纪律等情况。期末总成绩=平时实验操作成绩(含预习报告成绩)(30%)+平时实验报告平均成绩(30%)+实验课考试成绩(40%)。

(2) 综合设计性、创新性实验的考核。实验总成绩的计算方法与基础性实验相同，但重点考察设计方案、设计过程、设计结果、创新意识、设计能力等方面。

(3) 创新学分和技能学分。根据“德州学院大学生科技文化竞赛管理办法”，为鼓励学生积极参与各类科技文化创新和技能培训活动，培养学生的创新精神和实践能力，学校决定设立“创新学分”和“技能学分”，中心以此为指导，对学生通过课余时间参加的大学生科技文化设计竞赛获得的奖励给予创新学分和技能学分的奖励。

通过细致全面地考核学生，综合评定学生的素质和能力，可促使学生按教学要求认真准备并完成每个实验，从而进一步促进学生创新能力的培养和综合素质的全面提升[8-9]。

2.5 与科研院所、企业和社会应用实践相结合

多年以来，基于学科建设平台，中心开展与生物高科技研究院所交流合作，形成了产学研互动、互惠双赢、协同创新的合作模式。2008年与德州市德银集团合作成立了“生物质能源技术开发研究所”，参与了产品“秸秆气化炉”研制。2010～2011年，与山东省农科院蔬菜研究所合作开展大蒜的离子束诱变育种研究。与山东鑫秋种业科技有限公司签订协议，合作开展离子束棉花诱变育种研究。还利用与山东保龄宝生物科技有限公司、希森三和集团有限公司、中澳控股集团有限公司等建立的校企联合实验室，进行跨学科的研究和社会应用实践，自2005年以来，实验中心与德州市生物产业办公室达成全面合作协议，建设了16个校外实践实习基地，锻炼了学生的实际应用能力，还中心聘任了上述企业的12名高级工程师作为兼职教授，强化了学生知识应用于社会能力的培养。

3 优化师资队伍

高素质的教师队伍是高等学校的灵魂，高水平的实验教学队伍是实验中心建设和发展的核心，是培养学生实践创新能力、保证实验教学质量的关键。只有实践创新能力强的教师，才能有意识地培养学生的实践动手能力和创造意识[10-11]；只有自身进行科学技术研究、了解科学技术的前沿动态，才能把握科技发展的趋势，鼓励学生勇敢探索有所创造；只有师德高尚、教书育人，才能培养乐于奉献、爱岗敬业的优秀人才。因此，建设师德高尚、实践创新能力强、学术水平高的一支高素质实验教学队伍，是建设高水平实验教学中心的关键。为此，学校先后出台了“德州学院师资队伍建设计划”、“关于进一步加强人才工作的意见”、“德州学院实验室各级人员岗位职责”、“德州学院关于加强师资队伍建设的若干意见”、“高职称人员津贴奖励办法”、“职称评定办法”、“关于加强实践教学管理的若干意见”等等文件，对实验教学队伍建设进行了全面规划，采取了政策激励、稳定队伍、调整结构、提高素质的有效措施。

3.1 建立完善的激励机制

学校规定实验系列高职称教师与教学系列高职称教师享受同样的岗位津贴；针对实验教学特点，制定实验教学工作量计算办法；实验技术成果与理论教学成果、科研成果同样对待；对技术革新中取得较大成就的个人给予奖励；对指导大学生科技创新大赛中取得优异成绩的教师给予重奖，所获奖项按相应教学成果计算；每年设置实验技术改革专项课题，鼓励实验教师从事技术创新。将外部激励与内在动力结合起来，通过恰当的激励机制，提职等激发教师追求发展的内在热情[12],把一些优秀的教师吸引到实验教学中来，以改变重理论、轻实验的现状。

3.2 制定岗位职责，明确岗位标准

对各实验室主任、实验课程负责人以及实验指导教师，明确岗位要求，制定教学质量标准，落实好实验教学任务，提高了实验教学质量。岗位的设定既要考虑年龄、职称和学历，更要注重能力和业绩，不拘一格地把年轻骨干放到重要岗位上来。各自的职责和分工明确，确保了实验教学质量，使实验室管理高效有序运行。建立传帮带机制，安排教学经验丰富的高级职称教师帮助年轻教师，每学期举行多次实验示范教学，开展学术讲座来提高了青年教师的实验教学水平。

3.3 教学与实验相结合，科研与教学相结合[13-14]

承担理论教学的教师，必须承担相应课程的实验教学，实现理论与实验教学队伍的互通；部分实践性较强的课程，搬到实验室进行；鼓励教师将科研项目中的问题，以适当的方式引入到实验教学，吸引学生参与科研项目，培养学生的科研意识与科研思维，把科研优势转化为教学优势。鼓励、吸引高学历、高职称教师从事实验教学，保持教学队伍的稳定性和高水平。

3.4 校企联合，培养双师型实验教师

依托实验教学中心和企业合作，实现资源共享，加强校企联合。聘请企业工程技术人员来实验室讲学，组织教师到企业参观学习，并为企业解决生产中存在的问题。通过与企业联合，提高实验教师的技能，开阔视野，把校内实验项目与企业的实际问题联系起来，使实验教学内容更接近工程实际[15]，既提高教师的实践创新能力，又激发了学生的学习兴趣。

4 建设成果与成效

近年来中心在实验教学与改革以及学科建设等方面取得了显著成绩，中心教师联合承担完成国家自然科学基金重点课题1项，参与完成863计划、国家自然科学基金课题6项，主持完成山东省自然科学基金、山东省科技攻关计划课题5项。中心成员现主持国家自然科学基金课题5项、山东省自然科学基金课题11项、山东省教育厅及德州市科技计划课题11项，这些科学研究项目的顺利实施，极大地促进了实验教学，加强了生物物理学科的交叉优势。发表教研论文40篇，发表研究论文150余篇，被SCI收录63篇，被EI收录38篇。发明专利授权3项，实用新型专利授权27项。自制、改进仪器17项，已经应用于实验教学。

学生在中心经过4年的实验项目训练，加深了对课程基础知识的理解，动手能力得到很大提高，达到了培养和训练的目的。应用物理学(生物物理方向)本科生毕业考研率5年平均近40%, 在学生参与研究生面试，普遍反应经过实验中心培养的学生，具有较广的知识面，特别是在生物物理交叉学科方面，了解当前最新的研究动向；以物理和生物交叉学科为研究内容的本科生发表了研究性论文16篇(EI收录论文3篇，SCI收录论文2篇)，有4篇本科生毕业论文获得了山东省优秀学士论文；在全国大学生“挑战杯”和“节能减排”“电子设计”等大学生科技文化竞赛中获得国家级特等奖1项、一等奖15项、二等奖22项、国家三等奖9项，省级特等奖5项、一等奖34项。

经过长期不懈地建设和发展，目前，实验中心已经拥有一支高水平的爱岗敬业的稳定教师队伍，其中，有省学术带头人1名，省中青年学术骨干1名，省教学名师1人，省优秀教师2名，山东省高校重点学科首席专家1名，高等师范院校曾宪梓奖2名，获山东省科技厅、人事厅、教育厅、专利局等7个部门颁发的“中国专利山东优秀发明者提名奖”1名；德州市优秀教师2名，德州市首席专家岗位1名，德州市有突出贡献的中青年专家2名，德州市专业技术拔尖人才1名；校级学科带头人3名，校级青年教师教学骨干3名。

5 结 语

生物物理实验教学示范中心多年来一直致力于实验教学改革实践，对实验教学体系、实验教学方法和实验教学管理等进行了系统的探索和实践，跨学科实验教学和科研特色明显，形成了独具特色的“3+2+5”本科生实验教学体系，建立了丰富的网络教学资源和规范化实验室管理平台。实验教学示范中心建设是一项长期的系统工程[16]，中心将不断对外交流与合作，进一步加大实验室对外开放的力度，保持中心可持续发展，为培养具有竞争力的交叉学科人才做出应有的贡献。

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