生物技术专业课程探究性实验教学模式改革

袁建琴 唐中伟 李宏 李丽 张利环 宋芸

摘要：面向生物技术专业课程开展的“探究性实验”教学模式是目前教学研究型高等农林院校生物技术专业实验教学改革的关键环节之一。围绕山西农业大学生命科学学院生物技术专业以学生为本，注重学生的能力培养、素质提高和协调发展的教育理念为导向，从探究性实验教学内容、教学模式、学生评价体系和教学管理信息化等方面介绍了生物技术专业探究性实验教学领域方面的改革和实践。通过生物技术专业探究性实验的教学活动，学生不仅能够提高自身的创新和实践能力，而且对生物技术专业前沿知识有了更深层次的了解，并与其它学科交叉融合，更好地提高了学生的专业知识和综合素质水平。

关键词：生物技术专业;探究性实验;实验教学改革;创新能力培养;综合素质提高

中图分类号：S-0文献标识码：ADOI：10.19754/j.nyyjs.20190615075

我国的高等教育不断地改革与发展，对于高校本科学生的各方面要求也有较大地提高。学生不仅要掌握扎实的理论基础知识，同时学生也要有较强的实验动手和分析解决实际问题以及综合设计与创新能力[1]。“探究性实验”教学作为本科实验实践教学环节中的一种新的教学模式，以学生的认知理论为基础[2]，充分地鼓励并调动学生主动参与做实验的积极性，使学生能够在教师原有的实验教学设计的基础上，由原来的被动引入变为各自分工并独立地亲自动手完成探究性实验所有要求的科目，从而加深对理论知识的认识[2-4]。秉承“以学生为本，注重学生的能力培养、素质提高和协调发展”的教学理念，山西农业大学生命科学学院生物技术专业教师将“启发—参与—探究—讨论”为主体的一体化新型实验实践教学模式应用到各自的课程实验与实践中，积极参与、开展并申报本专业实验实践课程教学的改革，初步形成了以培养应用型人才，提升学生的创新能力、实验实践能力、合作与联动能力和综合素质水平，实现学生的自主学习、持续发展和个性发展为目标的我院生物技术专业探究性实验实践特色教学体系[2]。

1合理设置生物技术专业课程探究性实验内容本专业探究性实验各个项目的开设重点培养学生的主体意识和实践创新意识，提高学生综合素养[2，5]，遵循以下原则：所设置的探究性实验项目环节具有可行性与典型性，在此基础上打造适合本专业学生需要的生物技术专业探究性实验平台;所设置的探究性各个实验环节与生物技术专业基础实验平台具有联动性;探究性实验项目的设置应给学生留有足够的探索空间，充分发挥并调动学生的积极性和创新性;探究性实验的平台所涉及的领域应尽可能广。

目前，本专业開展的典型探究性实验主要有植物和动物组织DNA提取、微生物显微观察、平菇的栽培、各种风味酸奶的制作、不同条件下鸡痘细胞苗的制备等几项。此外，结合本院各个功能实验室的实际条件，本专业学生可根据自身的兴趣爱好，自行选题并组队，在进行开题答辩论证后即可进行相关探究性实验研究。

2探究性实验项目的开设应以学生为中心

山西农业大学生命科学学院生物技术专业探究性实验的特点之一就是注重“以学生为中心”，开展各项探究性实验项目[2，6]。

2.1鼓励学生自主选题与分组

采用教学与科研紧密地结合，科研反哺教学，不断从实验教学内容、实验教学时间、实验教学的组织方式等各个方面全面地实行多元化的新型生物技术专业实验课的教学模式。探究性实验项目的选题应结合生物技术专业课程主题，密切与生物技术专业实际应用有关，使该专业学生能够主动参与、主动探索和主动实践，以兴趣学习方式作为引导，可超越课堂的时间和空间的限定而进行相关专业知识的学习[7]。探究性实验项目既结合本专业学生已学的理论课程知识，又涉及技术应用，还与生物技术发展方向紧密关联，涵盖了生物技术专业的各个实践环节。运用探究性实验项目引导本专业学生自主设计与规划并且循序渐进地不断提高的实践教学模式，从而实现提升本专业学生的实践能力、生物产品开发能力和学生创新能力的终极目标，实现从注重知识传授向注重全面能力素质培养的转变[7-9]。学生根据生物技术专业几个功能实验室的实际条件自主选择开展本专业探究性实验相关项目，针对所选择的实验项目在功能实验室开放时间内进行深人讨论与学习。4～5名学生自由组合成一个研究小组，在小组长协调带领下进行同一实验项目研究，并填写选题审批表。

2.2指导学生查阅探究性实验相关文献资料

学生在完成自主分组和探究性实验项目选题之后，可根据所选的相关项目，查阅国内外文献资料（鼓励多看外文文献），了解近期（特别关注最近5a）国内外与所选项目相关的研究进展情况。通过大量文献的查阅，培养了学生独立思维和查阅文献的能力，并形成探究性实验项目的技术路线。同时，学生能够获取并掌握在实验过程中遇到问题的解决途径。

2.3组织学生进行开题报告

在限定的时间内，学生在相关文献资料查阅完成后，组织小组成员讨论，之后以探究性实验项目小组为单位进行开题报告环节。各小组的开题报告要以PPT演示进行，其内容应涉及该探究性实验项目当前国内外的研究概况，选本探究性实验的目的和意义，该探究性实验的创新之处与预期目标，实验中将采取的技术路线，实验过程中所需的仪器、试剂及耗材等方面，并对开题报告组教师的提问进行逐一回答。开题报告汇报完后，教师根据各个小组的PPT演示及答辩情况，对每个实验项目的可行性以及实验室的现有条件进行慎重审定，确定该探究性实验项目的最终实验方案。同时，每个探究性实验小组成员应根据小组内的协调安排撰写并提交各自的开题报告。

2.4学生进行探究性实验具体实施过程

每个小组学生应根据指导教师最终确定的技术路线开展各自探究性实验的具体实施过程。为了使学生根据实验室使用情况及自己的课余时间做好规划，合理安排实验，在保证安全的前提下本专业实验室向学生全天候开放，保证学生在比较宽松的时间下能够充分发挥自己的主观能动性以及创新思维能力，不怕失败，勇于创新，也提高了实验室大型设备的利用率。而指导教师在整个探究性实验项目的实施过程中应随时了解各组学生探究性实验项目的进度，宏观调控确保每个实验项目按时顺利完成[2， 5， 6]。

2.5探究性实验中期考核检查

在探究性实验的中期阶段，指导教师应召集所负责的探究性实验项目小组进行中期考核检查，了解各组实验的进度、遇到的问题及解决的方案以及下一阶段的研究计划。同时，各小组成员填写中期考核检查表。

2.6探究性实验结题

探究性实验所有项目完成后，指导教师应组织学生撰写相关实验报告，其内天包括探究性实验的目的和意义（问题的提出）、实验的原理、详细的探究性实验设计与步骤、实验结果与分析以及讨论。探究性实验小组进行PPT汇报，对教师提出的问题逐—回答—答辩，同时展示各自所获得的成果。最后，指导教师根据考核指标结合每位学生在各自探究性实验小组中的具体表现给予最终成绩评定。

2.7对探究性实验相关成果进行及时整理

探究性实验项目结束后，负责相关实验的教师及时指导取得满意结果的小组学生申请与实验项目相关的软件著作和专利，同时撰写毕业论文并投稿发表，充分提高本专业学生参与探究性实验项目的积极性、自主性和创新性以及撰写和发表论文的能力和水平。

3完善探究性实验学生评价体系

探究性实验的学生评价体系采用以本专业学生为主、带课教师为辅的启发式教学的指导方法。该评价体系基于学生能够自主设计探究性实验项目技术路线的教学方法，促使本专业学生能够养成“跟踪本专业学术前沿”的良好习惯。对本专业学生的探究性实验评价体系包括对学生的创新能力阶段评价与激励机制，充分地体现实行对学生“过程化”的探究性实验考核方式：重点考察本专业学生具有发现问题、分析问题和解决问题的能力;重点考察本专业学生在探究性实验过程中能够具有创新性的思维;重点考察本专业学生具有查阅文献资料的能力。

4实行探究性实验教学过程的管理信息化

目前，本院生物技术专业已开发了学生选课及探究性实验过程的信息化管理系统。该系统提升了本专业学生实验教学信息化管理和服务的效率与质量，实现了生物技术专业学生进行探究性实验相关科目及其过程的透明化。依托该系统，学生可进行探究性实验感兴趣科目的选题;在规定时间内查找文献、讨论并分组进行学生开题答辩;最后限定时间研究并进行最终答辯环节。该系统还可对学生进行多元化、过程化以及动态化的探究性实验客观评价。

5定期开展专业课程探究性实验的教学交流

本专业将相近实验课程的带课老师和实验技术人员组成相关探究性实验课程组，定期进行教学经验交流，同时对相关的实验课程与实验教材的建设进行探索，坚持不懈地进行本专业实验教学内容与方法的改革与创新。期间，由生物技术专业系主任统筹安排，各小组长负责组织和协调相近课程探究性实验组的活动，结合本学科的前沿研究，把学科新的研究成果与先进技术改编成本专业实验项目，将本专业课程实验、综合性实验和开放性实验进行有机地结合，使本专业课程实验的内容能够在综合性实验和开放性实验中得到充分地延伸和拓展。这样，在提高本专业实验教学质量的同时，也提高了学生的综合素质水平。

探究性实验教学模式是培养生物技术专业学生在独立完成实验过程中针对所遇到的实际问题能够提出自己的观点和思路，并且可以找到解决问题的行之有效的方法。探究性实验的教学模式体现了本科教育应以“学生为主体”的教学模式，适应了新时代大学生应多方面发展的需要，能够充分地发挥在培养拔尖创新人才方面本科实验教学的重大作用。

参考文献

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作者简介：袁建琴（1970-），女，副教授，硕士生导师，博士，研究方向：生物制药、分子生物学及转基因生物安全性的教学与研究。