现代生命科学实验教学中心建设与管理探索

陈艺丹， 王贵学， 侯文生， 周 丽， 祝连彩， 蒋雪梅

（重庆大学a.生物工程学院；b.现代生命科学实验教学中心，重庆 400044）

0 引 言

实验室是高校培养研究型人才，保障高校实验教学、科学研究顺利进行的重要场所。随着全国“双一流”建设启动，高校教学改革和素质教育进行全面推进，实验教学和实验室建设受到高度重视，在培养学生实践能力和创新能力方面发挥着重要作用［1-2］。因此，做好实验教学中心管理和建设，对提高实验教学质量，促进人才培养和学科发展具有非常重要意义［3］。

1 现代生命科学实验教学中心

现代生命科学实验教学中心始建于1998年生物工程学院的本科教学实验室。经过多年的发展与建设，在2009年建立了面向全校多专业的校级现代生命科学教学实验中心，并于2010年批准为重庆市实验教学示范中心。现代生命科学实验教学中心实验室面积约1 408 m2，中心拥有实验仪器设备970余台（套），价值800多万元。基于“健康中国2030”的战略需求以及大健康产业需要，依托院级的科研基地平台，带动和引领实验教学中心的发展。目前实验教学中心构建了涉及生命科学、生物工程技术、生物制药、生物医学工程、医疗电子信息、智能医学工程等多学科交叉融合的实验教学体系，搭建资源优化、开放共享的专业类实验教学平台，同时也为学生自主实验、学科创新竞赛、科研训练项目等活动创造条件，逐步实现了实验教学与科学研究相互渗透的教学模式，有利于复合型、创新型生物医学工程／生物工程大类人才的培养。

2 发展理念和特色

实验教学中心，以培养学生创新、创业能力为主线，建立“理工医融合”的立体化实验教学体系，实现了资源高度共享与开放，为学生实验教学和科技创新活动提供良好平台。

建立了“4平台4层次”的本科生实验教学体系，将理、工、医学科间知识进行关联，形成了研究型学院对本科创新人才培养的新模式。4平台是指专业基础实验平台、专业实验平台、创新实验平台、学科前沿实验平台；4层次是指实验教学分为基础型、设计型、综合型和研究创新型四种类型，逐层深入和提高。

3 中心建设探索与实践

中心以培养基础扎实、知识面广、创新能力强、综合素质高的复合型人才为目标，基于“4平台4层次的立体化实验教学体系”的发展理念，对实验教学中心建设与管理进行了探索和改革。

3.1 强化师资队伍建设

实验教师素质的高低，直接影响到实验教学的成效。为配合学科建设和专业发展需要，不断优化实验教学体系，合理配备实验师资队伍。目前，中心现有人员21人，设有中心实验室主任1人，副主任2人；其中正高级职称6人，副高级职称5人，博士生导师6人，具有硕士学位以上人员占总人员的90%，且承担省部级以上科研项目的教师充实实验教学队伍，组成了一支结构合理、分工明确、能力过硬的实验技术队伍。同时积极引进国内外高水平人才，发挥学院“111高校创新引智计划”师资优势带动，推动中心实验教学队伍国际化建设，如分子生物学实验课程由外籍教师联合上课，聘请海外学术大师为学生分享相关实验技术应用的最新研究进展，拓宽学生的视野。

实验教师应具有一定的学术水平，专业实验技能，丰富的实践经验，以及教书育人的责任感。中心定期组织实验中心人员接受不同层次的进修，派遣教师到国内外著名高校或科研机构进行教学培训和交流。举行青年教师讲课比赛、新进教师课堂观摩学习、授课教师互相听课评价与反馈意见、实验室人员年终优秀评比奖励等活动，通过多种方式提高教师的专业技能和管理能力，使他们能够吸收更多的新知识、新的教学方式，以适应现代化实验教学和管理［2］。鼓励实验教师积极申报校级、市级实验教学改革项目和课程，不断改进教学方法和教学模式；鼓励教师设计、发明和改造实验设备，加强理论知识和实践技能结合转化能力；鼓励实验教师参与科学研究，编撰有特色、实用性、创新性的实验教材，及时更新实验教学方案和内容［1］。

中心还建立了由理论课教师牵头、实验教师、实验保障教师以及研究生助教的实验课程教师队伍。实验教师实行以固定与流动相结合、竞争上岗的用人机制。实验保障人员和助教是教学工作中必不可少的一支队伍，既保障实验教学的正常运转，同时协助实验教师指导学生实验以及负责实验室的安全和日常管理等［4］。

3.2 优化实验课程体系

课程建设是保证教学质量和人才培养质量的重要决定因素。为了进一步完善实验教学课程体系改革，中心设立专门教研组，从课程实验、科研实验和实践教学三个方面进行专题研讨。基于新工科人才培养理念下，通过课程调整和重组，目前实验中心的实验课程主要分为两大课群：①面向生物工程、生物技术、生物制药等专业开设的生物工程及技术实验课群；②面向生物医学工程专业（医学电子）以及智能医学工程专业的实验课群。

通过改革，中心去除了原有课程体系中的重复、陈旧的内容，提出实施新课程体系的办法和改进措施。选择新的实验课程、重新编写教学大纲，加强理工医学科知识相互融合，引入现代科学实验新技术，使实验内容紧跟学科发展。采用简单的基础知识与复杂的高阶知识交叉渗透，增加实验教学中的自主设计项目，综合提高和研究创新性实验项目比例，减少基础性、验证性实验项目的比例［1，4］，构建了逐层深入和提高的多层次实验教学体系；同时改进实验教学手段，将微视频教学、线上线下混合式教学、云课堂等方式运用于实验教学，从而提高学生自主性、合作性、探索性、创新型学习的能力。

在科研项目中挖掘专业实验项目，设置科研训练项目专项资金，用于支持创新性和应用性较强的实验课题，将教师承担省部级以上科研项目的科研成果、工程实际问题引入实验教学，引导学生进行案例分析，将知识学习、兴趣爱好、技能训练、创新能力等融合在一起，使学生得到更好锻炼和进步，实验教学效果得到了快速提升［4-5］。

3.3 规范实验室运行与管理

实验室是实验教学、科学研究、以及科研实践的主要场所，是提高学生综合素质、培养创新能力的重要基地［6］。实验室的运行管理模式对于提升实验教学中心整体建设有着极其重要的作用。

（1）仪器设备共享使用。优化实验室资源配置，强调资源共享、合理利用。根据实验室的具体功能配套相关的仪器设备，将需要使用同类实验仪器设备的实验课程设置在同一实验室；合理安排课程时间，使仪器设备达到最大利用率，避免不同实验课程重复购置仪器和试剂，缓解资金紧缺和资源浪费［1］。同时，用于本科教学的仪器应向有科研需求的师生开放使用，提高资源利用率。大型精密仪器设备须指定有经验的教师和实验技术人员管理，负责培训和指导使用。学生必须经过培训技术考查通过后，方可独立使用。

（2）安全与制度管理。对现有实验室进行科学管理，每个实验室配有实验室安全责任人。每学期中心对安全负责人进行安全培训，明确安全责任，组织定期检查实验室安全卫生、仪器设备使用情况，并记录备案。根据中心实际情况，制定学生实验室安全手册、学生实验守则、实验教师岗位职责、实验技术人员岗位职责、仪器设备管理使用、借用、损坏（遗失）、实验室安全检查、实验室日常管理等各项实验室规章制度，保障实验中心高效有序运行［7］。对学生进入实验室之前进行统一安全教育培训和安全演习，学习实验室管理规章制度，并将实验室安全事故案例分享告诫学生，加强学生安全意识，强化实验室规范管理，在实验过程中要求学生严格遵守实验室管理规章制度和仪器设备操作规定，并与学生签订实验室安全告知书［8］。

（3）实验室开放科学管理。实验教学中心整合理、工、医学科的相关优势资源，将教学与科研紧密结合，构建了专业基础实验平台、专业实验平台、创新实验平台、学科前沿实验平台等多元化的开放性实验平台，在满足实验课程需求的同时，为学有余力的学生提供多样化、个性化的科研训练。每年组织新生参观实验教学中心，安排专业老师对学生进行讲解，使学生了解本学科实验室建设情况、开设的相关实验课程、配备的实验仪器设备及其功能，让学生对学科研究、仪器设备、实验操作技能有初步印象，同时激发学生对本学科、本专业的认识和热爱。实验室开放能提高实验资源利用率，鼓励学生结合自己的兴趣爱好，联系学院相关专业老师确定研究课题，利用创新实验平台、学科前沿实验平台，尽早开展相关科研实验。通过自己查阅文献，设计方案，实验技术路线，实验数据处理分析等方面训练，提高科学研究分析问题和解决问题的能力，培养大学生实事求是的科学素养和严谨的工作态度，进而提高自身的综合素［9-10］。

（4）完善中心网站建设。现代生命科学实验教学中心建设专门网站，将中心仪器设备、课程大纲、教学视频、教学成果、教改项目、教学动态等内容以及学生创新实践成果、竞赛获奖、科研训练项目、科研论文、专利、产品装置进行及时报道和定期更新，加强实验中心风采展示和对外宣传力度，发挥实验教学示范中心的影响作用。

3.4 重视学生创新实践能力培养

通常的实验课程教学已经不能激发学生的学习兴趣和创造能力，不能满足专业化创新型人才的培养需求。提出课程实验—课程设计—课外科研实践—科研项目训练—毕业设计—专业实习—创新创业实践等阶梯式训练，覆盖整个创新人才培养过程，促进学生对知识运用及实践能力的有效培养［4，11-12］。

（1）为学生配备一对一的学业学术导师。指导教师根据学生的不同层次和兴趣爱好，为学生合理安排开放性实验内容。让学生从大一基础课程结束后就进入实验室，设立院级大学生科研训练项目培育计划，尽早参与导师承担的国家级或省部级的科研课题，学习实验设备的操作使用以及一些专业性实验技术；完成部分科研任务，使学生在课外科研实践中了解和掌握最新的前沿科学知识，锻炼他们的科研能力，为后续独立申报参加国家大学生创新实验项目、市级大学生科研创新训练项目，校级大学生科研创新训练计划打下夯实的基础。

（2）设置本科生个性化发展学分。要求学生在完成课程实验同时，积极参与全国大学生生命科学竞赛、全国大学生生物医学工程电子创新设计大赛、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、中国“互联网＋”大学生创新创业大赛、全国大学生电子设计大赛、“创青春”全国大学生创新创业大赛、重庆大学“树声前锋杯”创新创业大赛、中国大学生计算机设计大赛、全国大学生英语竞赛、全国大学生数学竞赛、全国大学生数学建模竞赛等学科专业竞赛和综合类竞赛活动获取学分。进一步结合课外科研活动、第二课堂、毕业设计、专业实习，学术交流等环节，将实验教学与科研训练紧密结合，形成相互交叉、互为补充的能力培养体系，让学生在自主探索问题与解决问题的过程中培养和提高科研创新能力，实现由理论知识到实践创新能力的发展和提升。

（3）培养创新创业实践能力。依托生物流变学与技术教育部重点实验室、国家生物产业基地公共实验中心（重庆）、血管植入物开发国家地方联合工程实验室、重庆市医疗电子工程技术研究中心等院级基地平台，与公司企业开展深层合作。校企共建实验室，由企业设立资金，支持教学和科学研究，实现产学研的有效结合。系统整合与优化实验实训教学资源，实现课堂与实习训练地点一体化，构建多元化实践训练平台和校外生产实习基地，拓展大学生社会实践领域，促使学生走出学校接触社会，培养创新创业实践能力［13］。

4 建设成效

自2010年来，实验教学中心在课程体系、师资、实验室运行管理建设、学生创新实践能力培养等方面不断进行深化改革和创新，建立了专业化、多层次、开放性的实验教学管理体系，形成了课程、科研实验和创新创业实践多元化的教学模式，大大提高了学生创新意识和人才培养质量，中心建设取得了显著成效。

依托实验中心平台，2016年“生物医学工程”获批重庆市“三特行动计划”特色专业建设，2017年“生物工程专业”重庆大学本科教学团队教改项目获批建设，2019年“生物工程专业”获批重庆市一流专业建设，2020年“生物医学工程专业”入选国家级一流专业建设。注重对教师能力的培养，打造高水平的师资队伍。中心1人当选为高校生物医学工程类专业教指委委员，1人当选为教育部高等学校生物技术生物工程专业类教指委委员，1人当选为教育部高等学校生物医学工程专业实验教学联盟理事；多名青年教师在微课教学、在线课堂、教学基本功比赛等各种活动中取得了优异成绩。通过开展各类教学研究与改革活动，实验教育教学水平不断提高。近5年来，中心教师先后主持参与各级教学改革项目20多项，申报线上线下混合式、三进课程、学科交叉课程等多类课程建设项目。“生物分析与检测”“基因工程原理与技术”“生物医学传感器原理”“单片机在医学仪器中的应用”“医学信号与数据分析”等入选校级优质课程建设项目。相关教学改革成果获得重庆市教学成果奖一等奖1项，校级成果奖4项。

培养的学生积极参加国家级、市级、校级的学科竞赛、科研活动和创新创业实践，取得优异的成绩，近5年来，获得国家级奖励26项，省级10项，校级18项。学生在校期间参加了各种类型的科研创新训练项目，如国家级大学生创新训练项目、重庆市大学生创新训练项目、校级大学生科研训练计划（SRTP）等120项，其中国家级15项，结题获优秀2项，良好10项；市级12项、结题获优秀2项、良好4项，校级项目93项。并且有优秀的论文和专利成果产出，本科生参与发表国内外科研论文20篇，其中SCI论文10篇；申请发明专利18件，授权16件，其中1件为国际专利。开展多样式的交流活动。连续多年选派优秀学生赴美、英、日、韩、香港等地参加短期夏令营学术活动与实习实践活动，2019年选派8名本科生参加香港理工大学短期访学项目，有效开拓学生视野和智慧。鼓励科研成果产出快且好的学生参加国内外专业领域的学术会议，进行学术报告展示和交流，不断提升思辩能力。每学期邀请2～3名国内外优秀名师和企业高管进行专题学术讲座和创新创业经验分享，2020年深圳普门科技股份有限公司董事为学生进行讲座交流，学生对本领域前沿方向和就业前景有了更充分的认识。

通过科研训练、学科竞赛、学术交流等多种方式，增强了学生科研思维能力、专业知识融合和实践创新能力提升，取得了良好的教学效果。学生具有较强的综合型能力和素质，全面提高了就业竞争力，毕业生深受华为有限技术公司、迈瑞生物医疗电子有限公司、强生医疗器械有限公司、深圳普门科技有限公司、四川泸州老窖有限公司等企业的欢迎。

5 结语

实验教学中心的建设是一项长期而复杂的工作，又是高校教育的一项基础性工程［6，14］。现代生命科学实验教学中心抓住新时代对高校教育内涵发展的契机，在实践和探索过程中不断总结经验，同时借鉴国内外其他高校先进的理念和管理经验，进一步改进和完善，努力将中心建设成为管理水平高，实践教学效果好，科研能力强的实验教学示范中心，更好地促进“双一流”大学的建设，为国家培养出更多具有职业素养高和就业竞争力强的生物医学工程／生物工程领域的创新性综合型人才［15-16］。