基于教科结合的农业生物学实验教学方法的探索与实践

李 滨 王 芳 郭恒俊 姚良同

山东农业大学生命科学学院 山东泰安 271018

山东农业大学农业生物学实验教学中心(以下简称“中心”)历来注重提高实验教学质量。近年来，采取了多项措施提高实践教学的质量，培养学生的优良学风和创新意识。注重将科研、教学研究成果转化为教学资源，实现了教学科研互动，提升人才培养的层次。

中心遵循“教科相长、鼓励创新”的指导原则，依托优势学科，优化资源配置，不断探索和创新实验教学方法与手段，形成了实验教学与科研互利的师资队伍，用最新的科技知识更新教学内容，改革考试方法和教学方法，实现了从知识传输型的教学向研究型教学转变；将农科专业基础知识应用于科学研究，取得了一系列高水平研究成果。

1　注重传统方法与现代技术相结合　更新教学内容

改进实验手段，适时引入现代科学实验新技术，让学生及时了解科学新技术的发展，注重培养学生掌握新技术的能力，实现基础与前沿的结合。一方面，购置先进仪器设备，如荧光倒置显微镜、CIRAS-2型便携式光合测定系统、新型光谱仪取代传统测定仪器；另一方面，实验教学由浅入深、由基础到综合，将教师的科研内容和科研成果、工程实际问题等引入到实验教学中，把知识学习、技能训练、能力培养等融合在一起，增强学生的实际应用能力，提高教学效果。例如将先进的计算机技术和分子生物学实验技术相结合，增设生物信息学实验课，使实验内容紧跟学科发展动向，实现传统与现代实验的结合。

中心承担并完成了多项国家级和省级教学及科研项目，取得了一批优秀的教学及研究成果，努力将部分成熟的科研成果及时转化成本科生创新性实验项目等优质的教学资源，真正做到了学研的有机结合与有效互补，实验教学的综合性和研究性进一步加强。如本科生生物化学实验课中开设的“精氨酸激酶的分离与纯化”这一实验项目就来自于教师的科研成果。这些项目因为其前沿性、综合性和创新性，深受学生的欢迎，极大地提高了学生的学习兴趣，实践和创新能力也得到提升，也加深了学生对课程内容的理解。

2　注重虚拟实验与实体实验相结合　完善教学方法

密切关注当今信息技术新进展给生命科学带来的深刻影响，及时引入各种新技术、新方法，把网络技术等现代信息技术融入实验教学中。

中心依托生物学一级学科博士点、作物生物学国家重点实验室等资源，建设生物信息学实验室，购进了虚拟仿真教学软件，模拟生物学实验环境，如设计核酸、蛋白质合成的过程，预测蛋白质等大分子物质的空间结构，学生通过计算机自主设计实验方案，选择实验材料，形成以自主创新为主要特色的实验平台。虚拟实验平台正是基于多维信息空间的基本理论而建立，使人既能在无须亲历每个真实环境，同时又能最大化地体验真实环境下开展实验教学和示范应用。计算机视觉的应用和虚拟现实技术的发展为虚拟平台的实现提供了技术支持。

虚拟仿真模块中包含的操作视频及中心制作的实验操作视频将不可见、抽象及难以表达的内容转变为直观而生动的画面，将重要的、易忽视的操作部分利用视频技术将其充分展示，解决传统示教法因条件限制而无法实现的难题。

近几年随着网络技术和翻转课堂不断结合，微课开始成为教育界关注的热点。微课的推广和应用正在影响和改变着传统的课堂教学模式。中心积极引导实验教师探索原有的教学内容与现代微课技术的结合，植物学、生物化学以及基因工程的课程中部分实验先后被录制成微课，如《花的基本形态与结构观察》《凝胶层析法分离精氨酸激酶》《酶联免疫吸附技术检测植物病毒》等，并在网络上试用，取得了一些好的经验。

3　注重基本技能与创新能力相结合　提高实践技能

中心明确提出了“基本实验技能培养是创新能力培养的基石”的教学理念。没有良好的基本实验技能就谈不上创新能力培养，经探索和实践，建立了加强学生基本实验技能训练的长效机制：确定各门实验课的基本实验技能与规范操作；教师每次实验课向学生明确训练哪些基本技能，给学生做示范性操作，随堂讲评基本实验技能训练情况；教学督导人员抽查或检查学生的基本实验技能训练与操作，及时反馈其结果；组织不同形式的“基本实验技能竞赛”。在加强学生基本实验技能的基础上，为培养其创新意识和创新能力，注重与第二课堂的结合，建立了多层次、多样化的大学生科技创新训练项目。第一，设立科技创新项目。通过立项的形式，设立“大学生开放实验”“学院大学生SORTP项目”“协会科研项目”等本科生科研项目基金。第二，建立大学生科技创新社团。鼓励学有余力的大学生参与社团活动，开展创新训练。目前，依托相关学科建立的“百奥微生物科技协会”和“飞动植物协会”，为学生创业意识和能力培养搭建了良好的平台。第三，开展个性化培养。双向选择吸收学生参加课外科技活动，让学生尽早进入实验室。

中心采用新教学体系和教学方式培养学生，在大二阶段就以科技社团(协会)、大学生研究训练(SRT)计划和国家级大学生创新创业训练计划等形式组织学生参与科研活动。如植物生理学和微生物学实验，学生根据个人的爱好分成不同的小组，结合实验项目在校内教学基地积极开展第二课堂科技活动。通过不同形式科技活动的锻炼，学生参加各种科技竞赛的能力和学术水平显著提高。近两年，在中心从事科研活动的学生先后主持的科研训练项目有103项，其中国家级9项；先后获得省级以上奖励11项；发表研究论文8篇，其中SCI论文1篇，获省级优秀学士毕业论文4篇，获校级优秀学士毕业论文8篇。

4　注重科学研究与实验教学相结合　加强改革创新

中心教师历来坚持“以教研促教改，以教改促教学”，积极开展实验教学研究。中心将进一步鼓励实验教师和实验技术人员通过主持各级教育教学改革项目，不断推进实验教学体系、教学内容、教学方法的改革，凝练教学改革成果，为提高教学效果提供新的思路，为加强实验中心的管理提供科学研究，实现“以研促教，以研促管”的良好氛围。

在国家、省和校级教学改革项目的基础上，设立中心实验教学改革项目，重点向改革教学方法和手段、建设网络虚拟实验平台的项目倾斜，并将这类项目与校级教学改革项目同等对待，参与分配和考核。

在实验教学过程中注重实验技术的改进，结合教师所从事的科学研究课题，选取一些学科前沿、综合性强、多学科交叉的内容指导学生进行大学生创新实验和SRT训练，将成熟的科研成果转化为教学资源，突出综合能力培养和办学特色。

同时，为调动实验技术人员参与教学研究与改革的积极性和创造性，全面提高教育教学研究水平和教学质量，中心鼓励他们积极参与省级、校级教育教学改革项目的立项，开展教育教学研究。在国家、省和校级教学改革项目的基础上，设立中心实验教学改革项目，重点向改革教学方法和手段、建设网络虚拟实验平台的项目倾斜，并将这类项目看作与校级教学改革项目同等重要，参与分配和考核。

5　注重笔试口试与动手操作相结合　改革考核方法

中心的实验涉及多种类型，如基础型实验(植物学实验、生物化学实验、植物生理学实验等)、专业基础型(基因工程实验、分子生物学实验等)、专业型实验(作物栽培学、作物育种学、园艺概论实验等)，不同的实验课程涉及的学生年级、实验要求、授课方式等不尽相同，这样就决定了各门实验课程的考核方式也不能单一。根据多年的实验教学经验和专业实验课程特点，在实验考试中采用灵活多样的考试方法，如口试、笔试、实验报告、操作、设计、论文等的评分方法，并在实际教学过程中根据课程的特点和实际情况将这些方法以适当的方式组合运用，以全面考核学生的动手能力，增强实验考核的科学性、合理性，克服考核的随意性。

按照“以人为本、合理评价”的原则，对不同的实验类型，制订不同的成绩考核办法，如对验证性实验，重点考查学生的实验操作能力、实验报告的完成质量以及对实验结果进行分析与讨论的深度。改革各门实验课程成绩评定办法，建立平时成绩与期末考试成绩相结合的实验考核方法。实验成绩按照实验预习(10%)、实验操作(40%)、实验记录(10%)、实验报告(40%)的比例进行打分，以此衡量学生主动学习能力、实验操作能力。

6　结语

中心重视加强学生基本实验技能的训练，引导学生认真对待每一堂实验课，精益求精地完成每项实验的环节和步骤，使学生的实验技能和素养不断提高。学校在对中心的教学水平考核评估中，随机抽取了植物生理和生物化学两项实验，学生实验成绩合格率达到100%，被测学生熟练的实验技能得到了评估专家的好评。

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