开设研究创新型实验的探索和实践

来源:用户上传      作者: 刘　方　刁虎欣　张金红　白艳玲　卜文俊

　　摘要：本文介绍了南开大学实验教学中心为了提高学生的实践能力和创新能力，努力为学生开设研究创新型实验的探索和实践。
　　关键词：研究创新型实验；学生；实验教学
　　
　　如何开设“研究创新型实验”?如何通过这种类型、这种层次的实验提高学生的创新意识和创新能力?对此，我们进行了多年的探索和实践。在此基础上，创立了以学生独立进行科研项目研究的“研究创新型实验”，形成了有一定特色的“研究创新实验课”，并纳入实验教学体系。
　　
　　一、以科研为载体设置“研究创新型实验”
　　
　　探索和实践使我们认识到，科学研究是设置“研究创新型实验”最大的平台。也是学生作“研究创新型实验”最好的课堂。基于这种认识，我们把实验教学与科研紧密结合，把科研内容和科研成果融入实验教学，设置了以科研项目研究为主要内容的“研究创新型实验”。学生自己查阅文献，自己选择科研项目，自己进行项目研究，自己撰写研究论文或申请专利。科研过程就是一门极好的、高质量的“研究创新实验课”。
　　以科研为载体的“研究创新型实验”，其特点是创新型、设计型和综合型。因此，它是培养学生创新思维、创新能力、自我设计能力以及提高综合素质的高层次实验。为实施因材施教与个性化培养，为激励学生广泛参与，我们为学生开设了学分与非学分、必修与选修、课上与课下不同形式的“研究创新型实验”。每年以不同形式作“科研创新型实验”的学生多达百余人，深受学生欢迎。
　　
　　二、开设不同形式的“研究创新型实验”
　　
　　近几年来，主要开设了四种不同形式的“研究创新型实验”。
　　
　　1、研究式实验教学
　　我们不断将科研内容和科研成果纳入实验课堂教学。“苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白(ICP)基因的检测”、“少根根霉△6-脂肪酸脱氢酶基因PCR扩增”、“长春花愈伤组织诱导及吲哚生物碱的提取测定”、“聚羟基脂肪酸酯的发酵及产物分离纯化”、“植物根茎维管组织过渡区的研究”、“微生物多糖黄原胶的摇瓶发酵和提取”等多项实验内容，皆是由科研内容和科研成果转化而来。“聚羟基脂肪酸酯的研制与开发应用研究”，是国家自然科学基金项目和天津市重点基金项目。微生物发酵工程实验课，将其部分研究内容编制成“聚羟基脂肪酸酯的发酵和产物分离纯化”研究项目，纳入课堂实验教学，学生边作发酵工程实验，边进行项目研究，形成研究式实验教学。黄原胶是一种新型发酵产品，曾荣获多项科研成果奖。微生物实验课，将其编制成“胞外多糖黄原胶的摇瓶发酵和提取”研究项目，供学生选作。学生在原来科研成果的基础上，查阅最新文献，采用更先进的技术和研究方法，对黄原胶进行更深入的研究。
　　
　　2、开放实验必修专题
　　根据培养目标和人才培养规格，我们还专为生物科学和技术国家人才培养基地班的学生，开设了1学分的“开放实验必修专题”，作为“研究创新实验课”，列入教学计划。“开放实验必修专题”要求基地班学生，在第五期必须选择一名教授作导师，必须在导师的实验室独立完成一项科研项目，参加实验室组织的学术活动。在浓厚的学术氛围和学术环境中，经科研实践，提高学生的综合能力，特别是创新能力。学生要撰写科研论文，导师要写评语，评定成绩。成绩合格者可获学分。“开放实验必修专题”，是专门为基地班开设的“研究创新型实验”必修课。
　　
　　3、科研创新开放实验
　　早在1999年，就为学生设立了“科研创新开放实验”。具体做法是：生科院设立科研创新基金，学生根据自己的兴趣爱好，自己编制或选择研究项目。自己设计研究方案，并写开题报告。申请项目基金的学生，可向教授组成的立项评审组作开题报告，阐明研究项目的重要性、可行性和创新点。项目批准后可获得基金资助，在导师指导下，在开放实验室完成项目研究，向评审小组作结题验收报告。2006年，有50多名学生以“科研创新开放实验”的形式，作“研究创新型实验”。
　　
　　4、创新科研“百项工程”
　　2002年，南开大学设立了本科生创新科研“百项工程”，学校每年投入100万元，资助由学生主持立项的百项左右的科研创新项目。学生要跨年级、跨专业甚至可以跨院校组成科研团队，并确定研究项目。“百项工程”项目，由院系评审组推荐，学校专家组审批立项。学校批准立项后，学生科研团队要在导师指导下，按项目认定书的计划要求完成项目研究，研究结果要发表论文或申请专利，学生可根据研究成果申请学分。2006年，生物实验教学中心组织学生申报“百项工程”项目51项，批准31项，获项目经费9万元，有70多名学生以“百项工程”的形式，作“研究创新型实验”。
　　
　　三、育人效果和成果
　　
　　生物实验教学中心以科研为载体，为学生开设4种不同形式的“研究创新型实验”。经过实践，取得显著的育人效果和成果，学生的创新能力显著提高。
　　“研究创新型实验课”的开设，不仅显著提高了学生的创新能力，还涌现出一批有发展潜力的优秀学生。如，有一组等同学完成的“饮用水细菌学检查及紫外线杀菌”的研究项目，设计了六套紫外线杀菌系列装置，荣获天津市大学生“挑战杯”创业计划大赛金奖。另一组同学完成的“工业废水中苯酚降解菌的分离鉴定”研究项目，分离到高效降解苯酚的pD12细菌菌株。经生长、降解曲线的测定，16SrRNA基因测序和分析，苯酚羟基化酯大亚基基因同源性比较，对pD12菌株进行了分类鉴定。研究发现该菌株细胞固定化有良好的苯酚降解性能，为处理含酚废水奠定了应用基础，其研究论文在《环境科学学报》发表。
　　近几年来，共有500多名学生以不同形式参加了“研究创新型实验”，既出成果，又出人才。学生在国内外核心期刊发表科研论文近70篇，荣获全国、天津市大学生“挑战杯”竞赛金、银、铜奖4项，14项科研成果荣获南开大学“百项工程”优秀项目成果奖。学生们一致认为：以科研为载体开设“研究创新型实验”，以科研创新项目带动“研究创新实验课”，是实验教学改革的一项重要成果，是实验教学的一大特色。
　　
　　四、认识和体会
　　
　　在实验教学改革和探索过程中，我们深刻认识到，和传统的、“照方抓药”式的单纯验证性实验相比，“研究创新型实验”是一种具有创新功能的高层次实验。而开设多种形式的“研究创新型实验”则是一项涉及教育教学理念转变、实验内容和方式方法改革、实验教学和科研紧密结合、教学资源、科研资源向学生开放、师资力量投入等多方面的系统工程。我们的体会是：
　　
　　1、必须以先进的教育教学理念为指导
　　在多年的实验教学改革与建设中，我们逐渐建立起以学生为本，融传授知识、培养能力和提高素质和谐发展的教育理念和以能力培养特别是创新能力培养为核心的实验教学观念。在先进的教育教学理念的指导下，积极探索并努力实践以科研为载体开设多种形式的“研究创新型实验”。
　　
　　2、必须充分利用科研优势和人才优势
　　南开大学生命科学发展迅速。每年承担各级各类科研项目近百项，科研经费近千万元，仪器设备先进。科研优势为学生选择科研创新项目提供了宽厚的科研平台。包括长江学者特聘教授、新世纪优秀人才在内的多名教授，或从国外学成归来的年轻博士，纷纷被学生聘为指导教师，指导学生作科研创新项目。雄厚的人才优势为提高“研究创新型实验”的质量和水平，起了关键的作用。
　　
　　3、实验室必须对学生开放
　　为给学生提供良好的科研创新环境和条件，教学实验室、科研室以及国家、省部级重点实验室，必须真正对学生开放。仪器设备和实验物品为学生科研创新服务。实验室开放要规范化、制度化，充分发挥实验室的教学功能、科研功能和创新人才培养功能。
　　
　　[责任编辑：文和平]

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