孫智杰，李 勤，鄧玉林，劉 芳，曹 群

(北京理工大學(xué) 生命學(xué)院，北京 100081)

北京理工大學(xué)生物實驗教學(xué)中心2008年被批準(zhǔn)成為北京市實驗教學(xué)示范中心。在5年的建設(shè)和發(fā)展過程中，生物實驗教學(xué)中心根據(jù)生命科學(xué)的特點以及學(xué)校的工科優(yōu)勢，堅持以學(xué)生為本，以能力培養(yǎng)為核心，在實踐教學(xué)體系和實踐教學(xué)平臺建設(shè)上突出理工結(jié)合、醫(yī)工結(jié)合，建立了以生命科學(xué)實驗課群的知識體系為主線，由基礎(chǔ)型、綜合型、研究型實驗和工程研訓(xùn)為內(nèi)涵的“多層次、貫通式”的實踐教學(xué)體系，構(gòu)建了以激發(fā)學(xué)生求知欲的、符合開放式教學(xué)需要的、能夠體現(xiàn)生命科學(xué)最新發(fā)展的 “開放式、研究型”的實踐教學(xué)平臺。實現(xiàn)了將生物實驗教學(xué)示范中心建成具有很好示范作用，并且特色鮮明的生命科學(xué)實踐教學(xué)平臺的建設(shè)目標(biāo)。

1 以能力培養(yǎng)為主線的實驗教學(xué)體系的構(gòu)建與實踐

北京理工大學(xué)作為培養(yǎng)優(yōu)秀理工科人才的重要基地，學(xué)生動手能力強是學(xué)校人才培養(yǎng)的優(yōu)勢和特色所在。我們以實驗教學(xué)示范中心建設(shè)為契機，著力構(gòu)建實踐教學(xué)新體系,推動了實踐教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式的改革與創(chuàng)新。

1.1 “多層次”實驗課程體系

生物實驗教學(xué)中心奉守“實驗教學(xué)要貫徹因材施教，重在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和實踐能力[1-3]”的教學(xué)理念，在實踐課程體系的建立、教學(xué)內(nèi)容的安排等方面體現(xiàn)出層次性，以滿足不同學(xué)生的發(fā)展需要。同時遵循學(xué)科知識體系和專業(yè)課程特點，注重課程之間的內(nèi)在聯(lián)系，組成生命科學(xué)實驗課程群，與理論課程群和其他實踐環(huán)節(jié)相輔相成，使實驗課程體系自然地融合于整個教學(xué)計劃中。以基礎(chǔ)型、綜合型、研究型實驗和工程研訓(xùn)為內(nèi)涵的“多層次”的實驗課程體系具體如下：

(1) 基礎(chǔ)型實驗：包括演示性實驗、驗證性實驗、基本操作技術(shù)訓(xùn)練等基礎(chǔ)性實驗。教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生掌握規(guī)范的基本實驗技能和科學(xué)的思維方式，使學(xué)生初步掌握生命科學(xué)的實驗方法和實驗設(shè)計思想，并強化對理論課程內(nèi)容的理解。

(2) 綜合型、設(shè)計型實驗：綜合型實驗涉及多門課程的專業(yè)理論，實驗內(nèi)容、實驗方法比較復(fù)雜，實驗中融入了現(xiàn)代生命科學(xué)技術(shù)成果；設(shè)計型實驗是學(xué)生自主選題，獨立設(shè)計實驗方案，是探究性自主實驗。綜合型、設(shè)計型實驗旨在培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識的能力，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識和能力以及初步的科學(xué)思維、科研能力和創(chuàng)新精神。

(3) 研究型實驗：包括課程設(shè)計類實驗、開放實驗、大學(xué)生創(chuàng)新計劃(SRIT)、科技夏令營、野外生態(tài)科考實習(xí)、畢業(yè)論文和工程實習(xí)等。研究型實驗活動是學(xué)生針對研究任務(wù)獨立或在教師的指導(dǎo)下設(shè)計實驗方案，進行科學(xué)實驗、理論研究等實踐探索。研究型實驗?zāi)苁箤W(xué)生在較為復(fù)雜的實驗過程中得到更多的鍛煉，培養(yǎng)科研能力和創(chuàng)新意識。

1.2 “貫通式”培養(yǎng)的實踐教學(xué)模式

生物實驗教學(xué)中心以培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)為目標(biāo)[4-6]，建立了“貫通式”培養(yǎng)的實踐教學(xué)模式，即：時間貫通、內(nèi)容貫通、能力貫通。

(1) 時間貫通：實踐教學(xué)貫通于大學(xué)一年級到四年級。從一年級的基礎(chǔ)生物學(xué)實驗教學(xué)開始，讓學(xué)生在4年的大學(xué)教育中均能接受到不同層次的實驗技能訓(xùn)練，使其實驗技能逐步提高，分析問題和解決問題的能力、科研素質(zhì)和創(chuàng)新精神不斷增強。

(2) 內(nèi)容貫通：從基礎(chǔ)性實驗、綜合設(shè)計性實驗到個性化實驗、科研實驗的貫通。在各層次的實驗課程教學(xué)中，通過對知識、實驗內(nèi)容、實驗方法和實驗手段的綜合，使整個實驗內(nèi)容由淺入深，實驗技術(shù)由易到難，對學(xué)生所學(xué)知識、實驗?zāi)芰蛯嶒炈刭|(zhì)形成綜合訓(xùn)練與培養(yǎng)。

(3) 能力貫通：從基本能力、綜合能力到科研和工作實踐能力的貫通。為實行因材施教、鼓勵學(xué)生個性化發(fā)展，利用創(chuàng)新實驗室、教師科研室面向優(yōu)秀學(xué)生和有興趣愛好的學(xué)生開展個性化創(chuàng)新實驗項目、開放實驗項目、工程研訓(xùn)等項目。這類實驗內(nèi)容是教師科研課題的一部分，因而能使學(xué)生接觸到學(xué)科的前沿或工程技術(shù)的前沿。參與完成這樣的實驗，使學(xué)生從文獻查閱、科研選題、實驗設(shè)計、實驗操作、數(shù)據(jù)整理、結(jié)果分析、撰寫論文、報告與答辯等各個環(huán)節(jié)都能得到較為全面的科學(xué)研究思想和方法的訓(xùn)練。

1.3 以實驗課群建設(shè)促進整體實驗教學(xué)水平的提升

生物實驗教學(xué)中心以實驗課群建設(shè)為切入點，將所有實驗課程按其內(nèi)在聯(lián)系組成生命科學(xué)基礎(chǔ)實驗課程群和專業(yè)實驗課程群。對基礎(chǔ)實驗課群中的基礎(chǔ)生物學(xué)實驗、生理解剖學(xué)實驗、生物化學(xué)實驗、微生物學(xué)實驗、細胞生物學(xué)實驗和分子生物學(xué)等實驗課程的教學(xué)內(nèi)容進行全面整合和優(yōu)化。在保證一定比例的驗證性實驗基礎(chǔ)上，增加了系統(tǒng)性強、綜合與設(shè)計性為主的實驗，以加強學(xué)生對專業(yè)基礎(chǔ)理論的理解和專業(yè)基本技能的訓(xùn)練。在實驗教學(xué)過程中，成立由3～4名教師和實驗技術(shù)人員組成的教學(xué)實驗課程小組，由教學(xué)經(jīng)驗豐富的教授、副教授任課程負責(zé)人，具體落實實驗內(nèi)容和教學(xué)實驗的實施。

1.4 “課題研究式”的專業(yè)實驗教學(xué)方法

為提高學(xué)生自主實驗?zāi)芰涂茖W(xué)研究能力，中心將生物工程綜合實驗和生物技術(shù)綜合實驗以課題研究的形式，以完全開放的方式在教師科研實驗室進行。具體做法是：由2～3名學(xué)生組成研究團隊，以參與教師科研項目的形式進行實驗。教師先公布自己的研究項目、內(nèi)容、特色和預(yù)期結(jié)果，學(xué)生可憑興趣自由選擇實驗題目，經(jīng)過雙向選擇后，確定參與科研實驗的題目；實驗過程由學(xué)生自己設(shè)計，自己動手操作，教師提供咨詢、指導(dǎo)以及實驗條件，各組學(xué)生利用一個學(xué)期的時間完成開題、中期檢查、總結(jié)報告各個環(huán)節(jié)，最終以符合發(fā)表要求的論文形式提交實驗報告；后由學(xué)院組織專家進行評審、評定成績。此種教學(xué)模式，將48 h的實驗延伸到整個學(xué)期，為學(xué)生充分利用學(xué)院的科研資源進行科學(xué)研究和科技創(chuàng)新活動提供了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)和時間保證；同時，學(xué)生參與教師的科研課題研究，可隨時得到教師全方位的指導(dǎo)和培訓(xùn)，既有利于提高學(xué)生的科研能力和科學(xué)素養(yǎng)，也鍛煉了學(xué)生的實際工作能力，為其今后從事科學(xué)研究工作奠定了基礎(chǔ)?？蒲行烷_放實驗教學(xué)作為基礎(chǔ)實驗課程的補充，是一種嶄新的教育模式，對于深化教育改革，全面推進素質(zhì)教育具有重要意義[7-9]。

1.5 依托科研室進行“個性化”實驗教學(xué)

為實行因材施教、鼓勵學(xué)生個性化發(fā)展，中心實施了“基礎(chǔ)實驗室—創(chuàng)新實驗室—科研實驗室”全方位的開放，并利用課余時間和實驗室開放日組織低年級學(xué)生參觀各類實驗室，增加他們對實驗室和生命科學(xué)各類實驗的感性認識；利用暑假接收部分低年級學(xué)生進入實驗室，鼓勵其自帶課題或選做各類開放實驗課題，以增加他們的實踐機會，引導(dǎo)他們進行科研思維和科研方法的訓(xùn)練，為科技創(chuàng)新營造氛圍，奠定基礎(chǔ)；利用良鄉(xiāng)校區(qū)生物實驗教學(xué)中心創(chuàng)新實驗室建立生物醫(yī)學(xué)工程大學(xué)生創(chuàng)新基地，由專業(yè)教師指導(dǎo)，開展科技創(chuàng)新活動；對高年級優(yōu)秀學(xué)生及部分希望盡早個性化發(fā)展的學(xué)生開放科研實驗室，讓他們選擇感興趣的研究方向和課題，利用課余時間進入教師科研實驗室工作，使其在濃厚的科研氣氛中迅速成長；鼓勵教師結(jié)合自己的科研課題開設(shè)科研型開放實驗。鑒于多數(shù)學(xué)生對參加科研創(chuàng)新活動有很高熱情，但不知從何入手，也缺乏必要的經(jīng)費和條件支撐，而學(xué)院教師承擔(dān)了很多科研課題，需要部分學(xué)生協(xié)助進行實驗研究，因此中心鼓勵教師根據(jù)自己的課題提煉出可作為開放實驗的項目，申報為學(xué)校實驗室與設(shè)備管理處的開放實驗項目。目前，每年由教師科研課題開設(shè)的科研型開放實驗項目達30多項，參加開放實驗的學(xué)生人數(shù)達200人次。科研型開放性實驗教學(xué)，為學(xué)生提供了有利于個性發(fā)展和自主學(xué)習(xí)的寬松學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生各個方面的能力得到了充分的培養(yǎng)和鍛煉，有利于學(xué)生工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2 構(gòu)建以學(xué)生自我訓(xùn)練為主的生命科學(xué)實踐教學(xué)平臺

根據(jù)生命科學(xué)各專業(yè)的特點和發(fā)展趨勢，生物實驗教學(xué)中心將實踐教學(xué)平臺分為實驗教學(xué)平臺(實物實驗室)、網(wǎng)上實驗教學(xué)平臺和實習(xí)基地3個部分，目的是建設(shè)一個能夠激發(fā)學(xué)生求知欲的、符合開放式教學(xué)需要的、能夠體現(xiàn)生命科學(xué)最新發(fā)展的 “開放式、研究型”的實踐教學(xué)平臺[10-12]。

2.1 實驗教學(xué)平臺(實物實驗室)建設(shè)

在實驗室建設(shè)方面，中心按模塊化和功能化設(shè)計思路，在中關(guān)村和良鄉(xiāng)2個校區(qū)建設(shè)了基礎(chǔ)生物學(xué)實驗室、多媒體互動顯微實驗室、生物醫(yī)學(xué)工程實驗室、虛擬仿真生物學(xué)實驗室、多功能生物學(xué)實驗室、學(xué)生創(chuàng)新實驗室和工程研訓(xùn)7個功能實驗室。在實驗教學(xué)儀器設(shè)備的配置方面，除滿足中心實驗教學(xué)正常開出所需求的基本儀器設(shè)備外, 為跟上生命科學(xué)快速發(fā)展的步伐、建設(shè)高水平的實驗教學(xué)平臺、培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力，中心購置了凝膠成像系統(tǒng)、微量紫外分光光度計、雙向電泳儀、發(fā)酵設(shè)備、生物分離設(shè)備、高壓液相色譜儀和虛擬仿真裝置等儀器設(shè)備。高水平的實踐教學(xué)平臺建設(shè)，使實驗教學(xué)硬件建設(shè)獲得了顯著改善,更為開設(shè)新的實驗教學(xué)項目、提高實驗教學(xué)水平提供了保證。

2.2 網(wǎng)上實驗教學(xué)平臺建設(shè)

隨著校園網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善,為開放式生命科學(xué)網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)平臺的建設(shè)創(chuàng)造了有利條件。中心在實驗教學(xué)平臺基礎(chǔ)上，以校園網(wǎng)為基礎(chǔ)，建設(shè)開放式網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)平臺,以滿足現(xiàn)代教育教學(xué)的需要。網(wǎng)上實驗教學(xué)平臺利用先進的信息化手段和工具，實現(xiàn)了從環(huán)境(包括實驗室、教室、設(shè)備等)、資源(如題庫、講義、課件等)到活動(包括教學(xué)、實驗、管理等)的網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)字化。網(wǎng)上實驗教學(xué)平臺的建設(shè)，實現(xiàn)了以學(xué)生為主體、以學(xué)生自我訓(xùn)練為目標(biāo)的實驗教學(xué)模式，能及時將生命科學(xué)的最新研究成果在生物學(xué)相關(guān)實踐教學(xué)中得到充分體現(xiàn)，能實現(xiàn)實驗教學(xué)管理的網(wǎng)絡(luò)化、現(xiàn)代化，實現(xiàn)實驗室設(shè)備資源和技術(shù)資源的共享。

2.3 實習(xí)基地建設(shè)

工科大學(xué)生的素質(zhì)教育、實際工程能力的培養(yǎng)，在很大程度上是通過實踐實現(xiàn)的。中心在建設(shè)發(fā)展中特別注意與企業(yè)建立密切合作關(guān)系。中心與安徽豐原集團建立了“國家級工程實踐教育中心”，共同承擔(dān)生物工程專業(yè)“卓越工程師”計劃人才培養(yǎng)的工程實踐教學(xué)任務(wù)；與北京大基康明醫(yī)療設(shè)備有限公司共建了生物醫(yī)學(xué)專業(yè)“卓越工程師”計劃人才培養(yǎng)的專業(yè)實踐平臺；與解放軍總醫(yī)院聯(lián)合建立了“臨床醫(yī)學(xué)檢驗工程中心”。與企業(yè)共建的工程實踐教育中心或聯(lián)合實驗室，既保證了實踐教學(xué)技術(shù)的先進性，又與科研、工程和社會應(yīng)用相結(jié)合，實現(xiàn)了資源共享，探索了實踐教學(xué)平臺建設(shè)與社會發(fā)展互動的模式。

3 實驗教學(xué)示范中心建設(shè)成果

以“實物實驗室、網(wǎng)上實驗教學(xué)平臺、實習(xí)基地”為主要內(nèi)容的研究型生命科學(xué)實踐教學(xué)平臺建設(shè)，形成了與“多層次、貫通式”實驗教學(xué)體系相適應(yīng)的實驗室結(jié)構(gòu)體系，為實踐教學(xué)水平的提高和學(xué)生創(chuàng)新實踐活動的開展提供了良好的條件。

目前，中心為本科生開設(shè)的實驗課程數(shù)已由10門增至22門，年接收實驗學(xué)生7 556人∕次，完成實驗教學(xué)工作量35 000人時∕年。每學(xué)期開設(shè)的開放實驗課程在30門左右，培養(yǎng)學(xué)生近200人次。中心教師近5年共獲得北京市和校級優(yōu)秀教學(xué)成果獎12項，發(fā)表教改論文18篇，自編實驗講義8本。

生命學(xué)院的本科生多數(shù)都能在大學(xué)二年級就開始有計劃、有目的地進入到學(xué)院的各科研室，參加開放實驗及教師的課題研究、生態(tài)科考和科研夏令營活動。通過參加開放實驗和科研訓(xùn)練，使學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新意識和科學(xué)精神、綜合素質(zhì)有了明顯的提高[11-12]。近5年由本科生在各類刊物發(fā)表的包括被IE檢索的科研論文有27篇，申請專利4項；多個項目在“挑戰(zhàn)杯”全國和首都大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽獲獎；申請到國家級、北京市、校級大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃項目30余項；有多人被保送北大、清華、中科院或出國讀研深造。

4 結(jié)束語

經(jīng)過5年的建設(shè)，實驗教學(xué)中心在構(gòu)建“多層次、貫通式”實驗教學(xué)體系和“開放式、研究型”實踐教學(xué)平臺方面已經(jīng)顯現(xiàn)明顯成效，在服務(wù)于生命學(xué)院3個專業(yè)本科生實驗實踐教學(xué)的同時，通過開放實驗課和通識實驗選修課體系，實驗教學(xué)中心也為北京理工大學(xué)非生物類專業(yè)的學(xué)生提供了一個了解、學(xué)習(xí)和研究生命科學(xué)前沿知識的實驗平臺。實驗教學(xué)示范中心的建設(shè)是一項長期的系統(tǒng)工程，中心將進一步加強網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)平臺建設(shè), 擴大資源共享與開放, 為院內(nèi)外、校內(nèi)外實驗教學(xué)服務(wù),為培養(yǎng)高素質(zhì)生命科學(xué)人才提供優(yōu)質(zhì)實驗教學(xué)環(huán)境。

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