齐迎春, 袁继红, 段德君, 柳 俊
(华中农业大学 生命科学技术学院, 湖北 武汉 430070)
近年来,随着实验教学改革和国家对创新人才培养的重视,高校实验室首先从组织体系和结构上进行了改革,由传统的依附课程和教研室的形式转变为相对独立的实验教学中心[1-3],特别是国家级实验教学示范中心的建设,极大地改善了实验教学条件,推动了实验教学改革的步伐[4-6]。为了让一批优秀学生脱颖而出,各实验教学中心均建立了一个用于本科学生科学研究的“创新实验室”,建立以创新能力为培养目标的教学体系[7-10]。然而,随着实验教学改革的不断深入和学生对实践训练的要求不断提高,越来越多的本科学生希望进入实验室进行自主研究,由于创新实验室空间和设备有限,已经很难满足学生的需求。
因此,如何利用实验教学中心平台,建立合理的面对本科学生的开放机制,是实验教学中心进一步深化改革的重要内容[11-14]。本研究利用国家生物学实验教学示范中心这一平台,围绕如何将实验教学中心所有实验室逐步建设成为创新实验室这一目标,开展了不同类型实验室开放机制研究。通过合理的管理与调配,研究“实验教学中心”不同实验室的开放运行机制。通过几年的研究实施,根据不同实验室类型初步建立了一套分类管理、全面开放的运行机制。
前几年,本科生的科研训练几乎主要依托学校的各个科研团队,实验教学中心成立后,建设的一个创新实验室为本科生开放,但由于空间和设备配置的局限,也只能容纳少数高年级学生进行科研训练。随着实践教学环节的不断加强和实验教学改革的不断深入,申请自主实验科学研究的学生已从高年级逐步延伸到低年级学生,且低年级学生的一些自主设计课题大多与其基础课程相关,创新实验室也不能满足其研究需要。因此,如何让一些基础实验室通过合理的调配管理也成为开放实验室是本研究的内容之一。
集中开放的基础生物学实验室,以学生自主设计实验为主。实行报名和提交实验设计同时进行,相应实验室统计登记,在完成教学工作后,实验室进行适当准备,即开始接受学生进入实验室自主研究。2010年以来,每年暑假进行集中开放,每期均有来自生科,园林,农学等专业的30多位同学报名参加。以植物学为例,申报课题多集中在“植物学、植物生物学及生物资源学综合及设计性实验”。根据内容进行适当整合,每轮分成了5或6个研究小组,小组成员自行设计方案,合理分工,合理安排时间完成实验内容。研究结束后提交总结报告,并进行PPT汇报。基础实验室每年暑假开放,5月份报名,6月份上交方案并且经老师修改后确定实施方案,实验技术人员根据学生的实施方案为学生准备所需要的仪器设备及耗材。通过这一途径,为低年级学生提供了进行自主探索性研究的机会,有利于保护和培养学生的创新意识,引导学生逐步进入科学思维状态。
实验教学中心有生物化学与分子生物学实验室、遗传与细胞生物学实验室及生物信息实验室等专业课程实验室,这些实验室主要承担生命科学技术学院生物科学、生物技术、应用生物技术及生物工程等专业的实验教学,每个实验室承担几门实验课。相对于基础生物学实验室,专业实验室具有一定的灵活开放时间和空间。而且,进入二年级以后的学生,通过前期基础课的学习,开始进入专业研修状态,对自己的未来专业方向和就业去向开始思考,但又不知道自己的选择是否恰当,希望有一个实践平台进行尝试性研究。同时,进入专业学习后,对一些专业课中涉及的科学问题产生兴趣,思维更加灵活,也需要有一个平台进行探索。根据专业实验室特点,在满足正常实验课安排后,将实验室可接受开放的时间进行统计公示,学生根据公示时间进行预约申请进入实验室。预约开放实施以来,每年接受本科学生自主研究课题人数都在60人以上。
专业实验室除了接受学生自主研究课题外,同时还对有需求学生进行相关技术培训,每年参与培训的本科学生80人以上。此外,细胞工程实验室还尝试在全校所有专业开设“科学文化素质教育类课程”,“应用细胞工程技术制作试管花卉工艺”。每期30~40人,3或4人一个研究小组,每小组完成一项实验项目,共同完成实验方案,实验设计,实验材料的准备,实验实施及实验总结。分组时考虑小组成员尽量有共同的时间,能够一起完成实验项目。学生包括生物类专业和非生物类专业等8个专业。这一课程实施2年来,越来越受到学生的欢迎。目前,这一类型课程已扩展到遗传学、生物化学等专业实验室。
生物学实验教学中心设有创新实验室,同时可容纳40人进行创新课题研究。创新实验室是本科生的科研训练的专门实验室,其配置和管理完全按照科研实验室的要求,创新实验室全天候对本科学生开放。
进入创新实验室的学生,大多承担各类大学生创新项目,包括全国大学生创新创业训练计划、创新训练项目、国家理科人才培养基金项目、华中农业大学“大学生科技创新基金”(SRF)项目、生命科学技术学院院级立项项目及地方政府、企事业单位、社会团体资助项目等。进入实验室之前,由学生填写“进入创新实验室的申请表”,包括项目名称,项目内容及项目开展年限。申请表由指导老师和实验室负责人审批后学生可进入实验室工作。在学生首次进入创新实验室时,实验室管理人员和技术老师对学生进行仪器设备操作规范培训,实验室管理规程培训,培训完成后给学生发放门禁卡,学生即可根据自己的时间安排课题研究。近3年来,创新实验室先后接受40多名本科生进行创新课题研究或者从事本科毕业论文研究。
实验教学中心不同实验室分类开放管理,有利于扩展实验室接受本科学生实践训练的空间,充分发挥实验教学中心在培养学生实践能力中的作用。在3年的探索中,生物学实验教学中心基础、专业和创新实验室共接纳开放项目达20余项,这些项目完全由本科生自主选题,自主设计方案,利用各层次实验室空闲空间自主完成。3年来共接纳学生200余人,每次实验结束后,学生都觉得得到了很好的锻炼,有的学生在实验总结中写到:实验中学到很多知识与实验技能,这就是小组教学的好处,人人都要动脑思考和动手操作。
实验室开放模式探索的方法较多,如北京理工大学实验室开放分为基础实验室,综合设计实验室和科研实验室开放类型[15],本实验中心主要是基础实验室、专业实验室和创新实验室采取不同方式对学生开放。即大学生创新项目不仅仅只由创新实验室完成,而基础实验室和专业实验室均为开展创新项目的本科生开放,只是不同实验室开放形式不同,即基础实验室“集中开放”,专业实验室“预约开放”和创新实验室“全面开放”。总之,实验室开放度的提高,不仅仅为培养大学生创新思维和动手能力提供了平台,也对实验室管理人员和技术人员提出了更高要求,使之成为实验室相关人员自身提高的动力,从而促进了实验技术人员的学习和工作积极性,进而推动了实验教学中心各项工作的进展,是一个一举多得的良性循环模式。
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