国家级生物学教学示范中心建设与教学改革探讨
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作者:谢久凤 谢慧 文晴 陈钢 张寒蕾 闫睢豪
摘要：文章从基础条件的优化和提升、教学体系建设与教学方法改革等几个方面阐述了实验教学示范中心建设以来所取得的成效。通过实践探索，突出了国家级生物学实验教学示范中心的教学服务与引领功能，提高了教师的工作积极性，学生的综合素质进一步提升，实践操作能力和创新意识得到全面锻炼，实验教学水平显著提高，对其他高校创建实验教学示范中心具有重要指导意义。
关键詞：生物学;示范中心;实验教学;改革
中图分类号：G642.423 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2020）13-0185-03
河南农业大学为国家农业农村部、林业草原局和河南省政府共建高校，是以生命科学及其相关基础学科为先导、以农业科学为优势的河南省农业科技创新依托基地，其下共设20个学院。生命科学学院成立于2005年，目前教职工已从29人发展到100余人。学院积极响应国家教育政策方针，重视实验教学工作，通过全院师生的共同努力，于2014年获批国家级生物学实验教学示范中心。经过几年建设，该中心在硬件设施、教学方法及学生培养体系等方面取得了显著成效，形成了一套完整的教学和科研体系，实践成效显著，为农业发展和地区建设培养了大批高素质创新型人才，对其他高校创建实验教学示范中心起到了重要示范作用。
一、实验教学示范中心基础条件的优化和提升
（一）实验教学团队整体实力显著增强，实验教学效果明显提升
四年间，中心引进国家百千万人才第一层次培养对象1人，河南省特聘教授1人，校特聘教授1人，博士10人，专职实验教学及管理人员5人（其中4人具有硕士学位）。2人被评为教育部新世纪优秀人才，7人晋升为教授，11人晋升为副教授，中心师资结构得到进一步优化，团队教学科研实力明显增强，教学理念日益先进，教学水平显著提升。
（二）实验教学条件显著改善，实验教学内容设计更加合理
中心新建1个数码显微互动实验室，2个开放实验室（形态学开放实验室、微生物技术开放实验室），购置了教学中所需大型精密仪器设备，构建了设备齐全、功能完善的基础教学试验平台。遵循经典与现代实验教学内容有机结合的原则，中心对实验教学进行了一系列的变革[1]，增加了综合性、设计性实验项目，占比达到50%以上，同时为学生提供更多由其自订方案、独立完成的自选实验和自拟实验，致力培养学生的科学探索精神和创新能力[2]。
（三）实验教学的网络化、信息化进一步完善
不断丰富实验教学中心网络化、信息化程度，新建了“河南农业大学生物学实验教学中心网站”。四年来中心对网站内容不断进行更新维护，丰富网络资源，实现了实验教材、实验多媒体课件、电子教案、教学案例、科研成果资料等资源网上共享。
二、实验教学体系建设
中心着眼人才培养体系，以创新意识和创新能力培养为出发点，施行“二维度、三层次、四结合”的本科生实验教学体系。在基本知识、基本技能熟练掌握的前提下，以增强动手能力和提高创新意识为目的，实现“厚基础、重能力、强素质”的培养目标[3]。
（一）二维度
建立了实验室教学和校外大实习二维的实践教学体系。除建设六类基础教学实验室（生理生化教学实验室、植物教学实验室等）满足五个模块（生理生化教学模块、遗传学教学模块等）的实验教学外，中心还建立了十余个校外实习基地（河南新乡万仙山教学实习基地等）满足教学及毕业实习的需求。
（二）三层次
分别是基础验证性实验、综合性设计性实验、研究创新性实验。
基础验证性实验要求学生结合平时课程学习的基础知识自行设计实验方案，独立完成实验内容，教师检查实验结果并进行点评。实验结果及报告撰写评分占课程成绩的10%。如本中心开设的植物学实验、动物学实验等，不仅提高了学生的实验技能和动手能力，更培养了学生的创新意识。
综合性设计性实验是以基础验证性实验为主，充分运用课程知识设计一个较复杂的综合实验。实验内容既可以由教师指定，也可以由学生自主设计。实验完成后学生撰写实验报告，由教师评分计入期末成绩。此类型实验能让学生充分发挥学习主观能动性，总结经验，逐步探索教学管理新模式。
研究创新性实验旨在提高学生科学研究和创新能力，实施个性化培养。这种开放式和多元化的实验教学能使学生真正感受科研氛围。通过开放式教学，学生的专业知识上升到更高更宽的层次。
（三）四结合
理论教学与实践教学相结合，全面提高大学生综合素质;室内实验和校外实习相结合，学生在了解并掌握基本实验技能的基础上开阔视野、拓宽知识面;实验教学与科技创新相结合，培养学生创新精神和创业能力;开放性实验项目与导师科研课题相结合，深化学生实验内容。
三、教学方法改革
生物学实验教学中心采取研究式、启发式、自主式、合作式和探索式等多种教学方法，充分发挥教与学的积极性，努力实现教学中教师指导作用与学生主体作用有机统一。
（一）应用先进教学技术
中心建设了生物学多媒体网络互动教学实验室、数字切片扫描与应用系统、数字化标本教学实验平台，部分实验室还配有多功能教学演示屏等设备，每个教学实验室均配备了教学电脑及投影仪，所有实验课均配有丰富的多媒体资源（包括每门课程的自制多媒体课件），在实验教学中广泛使用现代化多媒体技术，融合多种方式辅助实验教学，有效提升了实验教学效果。
（二）强化综合性实验
将原本简略的技能性、知识性实验结合起来，形成一个探索性试验，学生既能掌握基本技能又能掌握科学研究基本方法[4]。如传统植物学实验中，植物有丝分裂及根、茎、叶结构的观察为4个实验，若全部进行过程性实验需做4次石蜡切片，过程太长。现整合成一个综合性实验，让学生播种不同植物的种子，然后分别取根、茎及叶固定进行石蜡切片，再对切片进行特殊染色，最后再观察有丝分裂的过程以及根、茎、叶的结构。这样学生既掌握了石蜡切片的技术，又强化了理论知识的掌握，提高了教学效果。 （三）采取讨论式教学
提前布置实验计划：让学生充分查阅资料、制订计划，做到胸有成竹，敢于发表意见，与老师互动讨论。强化讨论式教学：学生预习并非简单浏览实验指导书，而是由教师预先提出一些启发性的问题，让学生思考并查阅相关资料，大胆提出自己的想法，培养学生创新能力。
（四）积极开设研究创新型实验
以科研项目和大学生创新计划为载体，以中心各类开放实验室为平台，鼓励学生运用自己所学到的知识和技术进行初步研究，开展创新性工作。对于设计性实验，教师提供实验题目和基本要求，由学生自主设计实验方案，经指导教师审阅通过后即可进行实验。
课外创新模块鼓励部分学生对生物学特定领域探索，学生在实验室从事课外作品设计和创新实践等活动时只需网上预约登记。该模块没有固定的题目，选题来自教师的教改项目、科研项目和学生的创新基金，以公修课的形式供学生选择，并计学分。
（五）鼓励自我设计实验
改变传统的教师为主、学生为辅的实验模式，鼓励学生结合所学知识，查阅参考书或网上资料自行提出实验课题[5]。学生掌握主动权，自主解决实验过程中遇到的问题，教师进行辅助性指点，以此培养学生的独立科研能力。
（六）灵活考核体系
考核方式因课程而异，对于大课时的实验课如微生物学、生物化学等，中心坚持实验课单独开课，单独评定成绩。实验课程考核除书面考试之外，另增加实验操作技能单独考试。由于单独考核操作计入课程最终成绩，使学生对实验环节更加重视，实验技能得到实质性提高。
对于未单独开课的实验课程，中心更加注重以下两方面考核：首先，强化研究性实验报告的写作。要求学生将重点放在结果分析与讨论上，探讨实验过程出现的问题和实验结果的缘由，并提出解决方案及改进方法。其次，规范考核机制，注重能力考核。考核方面除坚持原有实验报告的形式外，增加学生自己设计实验和完成综合性实验能力的考查，最后汇总评定出综合成绩。由于该种考核方式能检验出学生的综合能力和水平，因此深受学生欢迎。
四、实验教学中心的服务与示范作用
（一）人才培养质量和教师研究水平显著提高
中心每年培养生命科学类本科生近10000人次，培养博士、硕士研究生100人次以上。学生综合水平明显提高，创新能力显著增强。多名同学获国家发明专利，在国家、省“挑战杯”大学生课外科技作品竞赛中获奖，同时孵化了一批有应用价值的技术和成果，为中原经济区、河南省粮食生产核心区建设以及国家经济建设和社会发展输送合格人才。依托中心的生物技术、生物科学和生物工程专业学生招生形势好、就业率高，就业趋向为5∶4∶1（50%考取硕士研究生，40%直接到企事业单位就业，10%出国留学或考取公务员）。
四年来，中心圆满完成各类实验教学工作，主编实验教材3部，获得国家教学成果奖2项，发表教研论文12篇，依托本中心的《植物学》省级精品课程升级为省高等学校精品资源共享课程。中心教师承担了863和973专项、国家自然科学基金18项，省部级重大、重点项目21项，获省部级科技成果奖4项，在国内外发表学术论文292篇，其中在PNAS、Nature Communications、Nature Protocols、Diabetes等国际权威杂志上发表SCI论文近100篇。
（二）在卓越农林人才培养上具有示范作用
1.中心实践成果在促进区域经济发展上具有示范作用
作为重要的粮食生产区，河南省肩负我国的粮食安全。中心始终面向河南“三农”问题，立足河南农业主战场，培养科学研究和多层次复合型人才。近年来，中心每年为河南乃至全国输送了近万名实践应用性和科研创新性人才，许多农业科研成果及时推广应用到实际生产中。此外，中心还支持、推动了河南省8个国家级自然保护区的建设和发展。面向区域经济建设和生态文明建设一线，多途径服务农业和区域经济发展的模式取得了社会的广泛认可，其效应已向周边地区辐射。
2.在实验平台开放式管理上具有示范作用
新建的宏观和微观领域两个开放实验室，每天开放14h，基础教学实验室和学科实验室采取定期開放和随时开放相结合的方式，大型现代化仪器预约开放，在严格执行学校实验室开放制度的基础上，实现开放形式多样化，增大受益面。一方面，学生可在开放实验室中进行各种自主科技创新活动，提高自身科技创新积极性和自主创新能力[6];另一方面，其他高校或社会机构、个人等可在办理相应手续后进入实验室或使用相关设备开展研究工作，实现实验教学资源尤其是中心大型现代化仪器设备共享，对全省乃至全国同类实验平台建设具有一定的借鉴作用，增强了中心的引领示范作用。
五、结束语
国家级实验教学示范中心是一项推进实验教学改革与建设和促进资源整合与共享的教学改革工程，河南农业大学生命科学学院自申报国家级实验教学示范中心起，不断创新改革，在教学和科研上都取得显著成效，培养了一大批理论知识扎实、科研素养好的创新型人才，不仅为河南地区经济发展与社会建设做出了巨大贡献，并且为其他高校示范中心的建设提供了宝贵经验。
参考文献：
[1]高东锋，李泰峰.国家级实验教学示范中心建设回顾、总结与展望[J].实验技术与管理，2017，34（12）：1-5.
[2]严薇，王振中，张波，柴毅.国家级实验教学示范中心的可持续发展[J].实验室研究与探索，2016，35（10）：151-154.
[3]李祥，赵世杰.开放大型精密仪器提升大学生科技创新能力[J].实验室科学，2016，19（3）：201-204.
[4]刘加彬，熊宏齐，孙岳明，魏永军，胡凯.江苏省高校实验教学示范中心运行和发展机制的探索[J].实验室研究与探索，2015，34（12）：140-143. [5]倪春林，劉英菊，杨乐敏，周武艺，黄鹤，董先明.农科特色省级化学实验教学示范中心的创建与实践[J].实验室研究与探索，2016，35（6）：135-138.
[6]杨萍萍，袁明，杨笃宝，徐瑞雪，张连芝，崔言顺.依托国家级实验教学示范中心搭建动物学一流学科实践教学创新平台[J].中国现代教育装备，2018，（291）：27-28，35.
Discussion on the Construction and Teaching Reform of National Level Center for Biological Teaching and Demonstration
XIE Jiu-feng，XIE Hui，WEN Qing，CHEN Gang，ZHANG Han-lei，YAN Sui-hao
（Henan Agricultural University，College of Life Sciences，Zhengzhou，Henan 450002，China）
Abstract：This paper expounds the achievements since the construction of experimental teaching demonstrative center from the aspects of optimization and improvement of basic conditions，construction of teaching system and reform of teaching methods.Through practical exploration，the teaching service and leading function of the teaching demonstrative center are highlighted，the enthusiasm of teachers is improved，the comprehensive quality of students is further strengthened，the practical operation ability and innovative consciousness are fully exercised，and the experimental teaching level is significantly improved，which has important guiding significance for other universities to establish experimental teaching demonstrative center.
Key words：biology;demonstration center;experimental teaching;reform
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