高等农业院校专业实验教学改革与实践

刘航空 丁 勤 高京草 李西选 王西平 王淑丽

西北农林科技大学园艺学院 陕西杨凌 712100

随着农业科学的发展，人们的农业研究活动从大田实践活动认知逐渐转向专业性科学研究，研究领域从植物表型深入到植物组织结构、细胞形态、细胞器等微观层次。这些研究对推动农业学科发展起着重要作用。高校是开展科学研究，实现科研创新的重要场所，在培养专业性、研究创新型人才中做出了重大贡献[1]。农学专业实验教学在培养农业人才，促进农业科研创新中发挥着重要作用。随着学科知识的更新与发展，其实验教学也处于不断改革与探索之中。

1 实现实验资源管理一体化

为改变实验资源中常规仪器重复购置，贵重高端设备稀缺，仪器使用率低的现状[2]，我校将原先分属于院、系、所的仪器设备，整合后统一划归新建成的实验管理中心管理。实验教学、仪器资源信息全部纳入校园信息系统。仪器购置根据学科发展要求，统筹规划，严格限定高、中、低档仪器比例及重置率，提升仪器的整体搭配度。同时，为鼓励承担科研项目的教师购置仪器设备，学校采取针对性的收费政策，这些设备除对本科实验教学和青年教工优惠使用外，其他实验项目一律按规定收费使用。将教师用个人科研经费购置的大型仪器、承办的基地纳入学校共享系统，享受共享补贴，促进学院资源和科研项目资源相互补充，实现实验资源的最大化利用[3]。

2 加强实验课程间的有机联系

2.1 加强实验环节的有机联系

在专业实验教学中，经常出现基础实验教学研究比重过大，实验内容相互独立，验证性实验过多，教学层次不分明等现象[4]。对此，我们根据培养目标，设置了3个模块的实验教学，分别为基础实验模块、研究实验模块和创新实验模块，既突出模块间的层次，又注重各环节间的有机联系。在基础实验模块中，我们利用前一个实验的产物开展下一个实验。在研究实验模块中，鼓励学生以自己感兴趣的植物为试材，扩展研究技术应用范畴。在创新实验环节，要求学生根据当前生产、科研中出现的某个问题，利用所学知识，进行实验分工、设计、合作，完成创新实验。这种“基础—研究—创新”逐渐递进的模块教学，符合学生的认知规律，增加了学生对实验教学的理解深度。

此外，针对实验教学中室内实验与田间实验相互独立的现象，我们通过自主建设基地，主动与企业、科研单位合作，开展多方位的产学研一体化实践教学，实现了室内实验与田间教学的有机衔接。以植物花芽分化实验为例，在花芽分化完成前，叶芽及花芽从形态上很难辨认。以前的实验教学，教师先利用幻灯片讲解花芽分化过程，然后让学生解剖、观察已完成分化的花芽、叶芽试材。现在的教学实践，要求学生到大田采样，通过连续2个月的定期观察，了解花芽分化过程中的结构变化。

2.2 深化实验课程体系，统一实验内容

目前，许多实验教学在课程体系中仍然处于从属地位，实验课时只占课程总学时的一小部分，有些课程把学生的实验成绩作为理论课成绩的参考，不占学分。在这种实验教学模式中，课程内容设置分散，学生获得的技能支离破碎[5]。经实践探索改革，对技术要求较高的课程实验，我们通过增加实验内容、延长课时的方法，将其作为一门独立的实验课程开设。但因学科知识交叉，经常出现相同的理论知识、实验被重复安排在不同教材中的现象[6]。我院实验室管理中心通过整理汇编实验指导书，排查实验知识交叉点，针对必不可少的相同实验，采取变更实验设备、深化实验方法、明确学习目的的方法，避免实验内容简单重复，引导学生寻找知识间的相关性。

3 跟踪学科前沿，突出创新实践

3.1 把新技术、新方法引入基础实验教学

教学中的基础实验是检验课程中某单一理论或原理的验证性实验，又被称为经典实验。基础实验教学是传统的、常见的实验教学类型。基础实验设计合理，训练功能明显，体现了科学家和设计者的智慧[7]。随着科学技术的发展、仪器设备的更新，我们在实验内容中增加了先进仪器设备及新的实验方法，提高了实验的准确性及工作效率，促使学生尝试运用先进的仪器设备及方法进行科研创新。

3.2 把科研体系引入实验实践

受先进仪器设备资源短缺、实验内容更新较慢等因素限制，之前开出的大部分课程实验层次较低。在毕业研究实践环节中，经常出现本科学生盲目跟随指导教师和本专业研究生做实验，却并不知道为什么要开展这项研究，仅从事一些简单的体力劳动的情况。我们在专业实验教学中引入先进的科研实验内容，鼓励学生申报大学生科技创新项目，通过传、帮、带等方式，尽快尽早让学生接触最新的科研成果，激发学生的兴趣，提高学生自主创新的实践能力。

3.3 在实验中加设探索环节

专业实验教学，通常是实验辅助人员准备好所有实验用品，学生按照实验操作步骤完成实验。我们围绕充分发挥学生主动探索精神这一思路，模拟科研实践过程，改革专业实验教学，在实验关键环节设置障碍，在基础实验中增加提出问题、设计方案、控制变量、分析结果和讨论总结等环节，逐渐把学生从“被动灌输学习”状态转变为“主动探索学习”状态。

4 多种途径提高实验教学效果

4.1 开放实验室

在研究性和创新性实验模块教学中，经常出现课内不能顺利完成实验或因实验失败需要补做实验的情况[8]。我们采取开放实验室的办法，确保实验教学效果，即实验室在课表上列出的实验课时外，其余时间全部对学生开放。学生可以根据实验需要，填写实验申请信息，提交实验预约申请表。在实验室教师审核通过后，学生就可在预约时间内到相应实验室独立做实验。此外，通过建设网络共享体系，我们把相关的实验教学指导丛书、参考文献、仪器操作指南等开放共享，满足了学生的随机性学习。

4.2 配备辅助实验教学环节，提升实验效率

为充分发挥学生的主观能动性，我们在专业实验教学中要求学生独立进行科研创新。这不仅对学生的专业知识储备提出了更高的要求，还对他们的实验仪器操作技能提出了更高的要求。为此，学院把仪器技能操作课程作为科研锻炼的入门课程，供大三所有学生选修。针对实验中抽象、难以理解的实验和复杂、难以操作的仪器设备，我们在实验教学中添加了多媒体设备。利用多媒体设备对实验难点进行局部放大，反复演示，使学生快速掌握知识技能，保障了实验设备及环境安全，提升了实验教学效率。

4.3 实验教学考核综合化

为全面考查学生的实验技能，我们建立了单独的实验教学考核机制：考核内容以学生学习、设计和动手能力为主，采取操作技能考核与笔试相结合的方式，综合考查实验过程和实验结果。以园艺学科分子生物学实验为例，笔试内容为实验原理和方法描述，操作技能以获得产物的质量打分。笔试成绩占总成绩的30%。操作技能考试又分为两部分：第一部分为基础实验操作，占总成绩的30%；第二部分为设计实验操作，占总成绩的40%。这种考核方式，不仅使实验评价更加科学、客观，而且使学生对实验的每一个环节都十分重视。

4.4 实验教学反馈机制透明化

以往的实验教学过程是，实验前，教师给实验员安排实验计划，实验员按照计划做准备；实验中，教师指导学生做实验；实验后，实验员清点归整仪器及药品。现在，我们通过建立实验教学的“三位一体”反馈机制，即实验前教师与实验员、实验中教师与学生、实验后学生与实验员的交流反馈体系，要求大家对实验的各个环节进行互评，并提出反馈意见。通过反馈机制，形成实验员鼓励教师使用先进仪器进行教学，教师鼓励学生使用新技术、新方法开展科研创新，学生鼓励实验人员参与实验教学的良好风貌。

5 实验教学效果

自整合实验教学资源后，园艺学院承担的教学实验课由以前的23门增加到37门，实验项目达到168项，每年实验教学任务近12万人学时，开设的实验项目覆盖校内13个本科专业，缓解了基础学科实验教学压力。通过模块化教学及创新改革，调整实验教学内容近1/3，适应了新时期学科发展的要求。此外，人性化的实验教学管理体系以及科研课题的融入，激发了学生科研创新的能力。近三年来，平均65.4%的学生主动申请国家及学校大学生科技创新基金项目，获批242项，其中国家级项目58项。

[1]黄大明,秦钢年.专业实验课综合性实验的创新设计与教学实践[J].实验室研究与探索,2011,30(6):247-250.

[2]高京草,张军科,李西选.园艺学科分子生物学实验室开放运行的实践与思考[J].实验室研究与探索,2012(6):190-192.

[3]李建恒,闫宏远,管立.科研资源促进药学本科专业实验教学的研究与实践[J].中国大学教学,2012(11):71-72.

[4]赵玉巧,钱志刚.生物工程专业实验教学改革探讨[J].实验科学与技术,2007,4(6):51-53.

[5]黄大明,秦钢年,文冰.专业实验独立设课的研究与实践[J].实验室研究与探索,2008,26(11):85-87.

[6]郭风法,宁堂原,王守义.农学专业实验教学改革与实践[J].实验科学与技术,2006,4(2):88-91.

[7]田宜灵,朱荣娇,杨秋华.基础实验教学中的创新教育[J].中国大学教学,2012(2):74-76.

[8]李英俊,孙淑琴,于世钧.多种模式开放实验室 培养创新人才的探索与实践[J].实验室研究与探索,2007,26(3):121-124.