赫 杰， 聶 桓， 史 明， 魏力軍， 馬文君， 李 鈺

(哈爾濱工業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 哈爾濱150080)

生物學(xué)專業(yè)是一個理論性較強，同時與實踐研究結(jié)合非常緊密的專業(yè)。實踐教學(xué)環(huán)節(jié)在本科生培養(yǎng)中具有舉足輕重的作用，是高質(zhì)量、高水平本科生教育的重要保障[1-2]。改革前本院的校內(nèi)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)包括實驗課程(必修)、大一年度項目(選修)、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目(選修)和本科畢業(yè)設(shè)計(必修)4個方面的實踐訓(xùn)練內(nèi)容。然而，與其他很多高校類似[3-5]，我校生物學(xué)專業(yè)的本科生也面臨著學(xué)生動手實驗機會較少、實踐能力不足等問題，究其原因主要在于：1)本科生的實驗課程課時有限，導(dǎo)致實驗內(nèi)容并不飽滿；2)本科生的實驗課無法安排一些技術(shù)較深較復(fù)雜的實驗項目，從而導(dǎo)致實驗課程動手能力鍛煉與教學(xué)目標所要達到的科研能力培養(yǎng)有著本質(zhì)的差距；3)大一年度項目和大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目以研究小組(4人/組)形式選擇某一個研究方向的課題，有的小組主要是由組長完成整個實驗內(nèi)容，其他組員實際動手參與較少。上述這些問題明顯阻礙了本科生實踐能力的培養(yǎng)。另外，大四年級的畢業(yè)設(shè)計通過學(xué)生和導(dǎo)師的雙向選擇來確定導(dǎo)師，改革前學(xué)生和導(dǎo)師之間的了解僅限于短暫的咨詢，而學(xué)生對于導(dǎo)師的研究方向、管理模式等了解甚微，自己喜愛哪個研究方向也無從感知。

在當前形勢下，由于生物學(xué)專業(yè)本科生培養(yǎng)過程中存在諸多問題，如何能深化“厚基礎(chǔ)、強實踐、嚴過程、求創(chuàng)新”的人才培養(yǎng)特色，加快培養(yǎng)一流人才，是目前面臨的一個挑戰(zhàn)。本院結(jié)合全員、全過程、全方位育人機制，認真分析本科生培養(yǎng)過程中的具體情況，對實踐教學(xué)管理機制進行改革，針對大二和大三年級提出了實驗室輪轉(zhuǎn)導(dǎo)師制度。改進后的培養(yǎng)模式實現(xiàn)了充分利用每個學(xué)生的在校時間，使每個學(xué)生實踐動手能力和科研思維都得到充分的訓(xùn)練，提高了實踐教學(xué)效果。

1 實驗室輪轉(zhuǎn)的周期

美國實驗室輪轉(zhuǎn)制度在博士研究生教育中實行較早，對高水平研究生的培養(yǎng)具有突出的作用。在國內(nèi)，許多高校也開展了研究生實驗室輪轉(zhuǎn)的嘗試[6-7]，但尚未見在生物學(xué)專業(yè)本科生中實行實驗室輪轉(zhuǎn)制度。為了強化科學(xué)研究和學(xué)生基礎(chǔ)的有機融合，提高學(xué)生綜合實踐能力，我院積極探索教育教學(xué)改革的新模式和新舉措，并于2017年面向大二、大三本科生正式執(zhí)行實驗室輪轉(zhuǎn)導(dǎo)師制，目前已作為學(xué)生畢業(yè)要求的重要環(huán)節(jié)之一，被納入到本科生培養(yǎng)方案當中。

為了充分發(fā)揮實驗室在實踐教學(xué)中的重要作用[8-9]，推動跨學(xué)科交叉融合，促進學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展，培養(yǎng)復(fù)合應(yīng)用型人才，我院要求學(xué)生在大二、大三階段從生物化學(xué)和分子生物學(xué)、微生物生物技術(shù)、神經(jīng)生物學(xué)等研究方向共23個實驗室中選擇自己喜歡的實驗室進行輪轉(zhuǎn)。春季學(xué)期為3月1日至6月30日，秋季學(xué)期為9月1日至12月30日。每個學(xué)期為1期，共需完成4期的實驗室輪轉(zhuǎn)，即為一個完整的周期，必修學(xué)分為1學(xué)分。

改革后的培養(yǎng)模式堅持“以學(xué)生為中心、學(xué)生學(xué)習(xí)與發(fā)展成效驅(qū)動”為教育理念。為了方便學(xué)生快速找到自己適合的實驗室和科研方向，學(xué)生進入輪轉(zhuǎn)的實驗室，如果發(fā)現(xiàn)不是自己感興趣或者擅長的研究方向，2周內(nèi)可申請調(diào)換其他實驗室。為了利于學(xué)生在感興趣的實驗室中得到較長時間的科研訓(xùn)練，如果學(xué)生找到了自己適合的研究方向，可不再輪轉(zhuǎn)其他實驗室，需與導(dǎo)師針對為期1～2年的某一具體項目提出申請，項目答辯合格可以抵換相應(yīng)實驗室輪轉(zhuǎn)學(xué)分。另外，在實驗室輪轉(zhuǎn)期間開展大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的學(xué)生，國家級項目可抵換2期的實驗室輪轉(zhuǎn)，省級和校級項目可抵換1期的實驗室輪轉(zhuǎn)。

2 實驗室輪轉(zhuǎn)的實驗內(nèi)容

導(dǎo)師對于生物學(xué)專業(yè)本科生科研素養(yǎng)的提高具有重要意義[10]。本院要求各實驗室的指導(dǎo)教師需提前提供實驗室輪轉(zhuǎn)的實驗內(nèi)容，學(xué)生根據(jù)興趣愛好，可直接參與輪轉(zhuǎn)實驗室的課題研究或針對某實驗技術(shù)進行專項學(xué)習(xí)。導(dǎo)師認真安排學(xué)生輪轉(zhuǎn)期間的工作，隨時考查學(xué)生工作進度及成果。學(xué)院為每位輪轉(zhuǎn)學(xué)生發(fā)放了《實驗記錄本》，指導(dǎo)教師每月至少檢查一次并簽字確認。

實驗室輪轉(zhuǎn)的內(nèi)容經(jīng)過導(dǎo)師的精心設(shè)計，既可以使本科生參與到研究生學(xué)長的課題當中，有的放矢地學(xué)習(xí)和實踐，也可以安排獨立的小課題，從觀摩開始，再到獨立實驗，參與到導(dǎo)師的基金項目當中，增加實踐的挑戰(zhàn)性，增強學(xué)生的科研意識和創(chuàng)新精神。導(dǎo)師根據(jù)學(xué)生的個性化特點，合理地安排實驗內(nèi)容，如在某段時間，有的學(xué)生參加本實驗室的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，導(dǎo)師對這部分學(xué)生輪轉(zhuǎn)的內(nèi)容重點圍繞大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，根據(jù)進展情況進行針對性的培訓(xùn)；針對其余的學(xué)生，導(dǎo)師可根據(jù)學(xué)生在其他實驗室學(xué)習(xí)的情況，安排新的培訓(xùn)內(nèi)容，或者繼續(xù)前實驗室還沒有解決的難題，幫助學(xué)生攻克技術(shù)難點，安排學(xué)生繼續(xù)完成原先的訓(xùn)練項目。

3 實驗室輪轉(zhuǎn)導(dǎo)師制的考核方式

為了更好地發(fā)揮實驗室輪轉(zhuǎn)在學(xué)生培養(yǎng)中的積極作用，學(xué)院建立了系統(tǒng)的考核評價體系，從而規(guī)范實驗室輪轉(zhuǎn)導(dǎo)師制度。學(xué)生在每學(xué)期實驗室輪轉(zhuǎn)結(jié)束后，需提交實驗記錄本和輪轉(zhuǎn)的實驗報告，并結(jié)合輪轉(zhuǎn)訓(xùn)練內(nèi)容準備PPT進行綜合答辯。學(xué)院組織專家對其進行評審。每位同學(xué)幻燈片的陳述內(nèi)容應(yīng)至少包含：直接參與輪轉(zhuǎn)實驗室的課題研究或某實驗技術(shù)學(xué)習(xí)的進展情況及結(jié)果；參加實驗室組會次數(shù)、出勤情況；對課題組研究方向和前沿的了解等。評委通過問答，針對不同階段本科生的知識水平和研究能力，檢驗學(xué)生基礎(chǔ)理論知識的掌握程度，以及利用這些知識解決實際問題的能力，給出與其年級要求相匹配的相應(yīng)分數(shù)，并撰寫簡要評語。為了更為客觀公正地評價學(xué)生現(xiàn)階段的實際學(xué)習(xí)成果和研究能力，多位專家給出的平均成績作為學(xué)生的最終考核結(jié)果。

輪轉(zhuǎn)期間各環(huán)節(jié)總成績低于60分為不合格，給予黃牌警告。如果在下一期考核中仍為黃牌，視為考核不通過，需額外重修一期實驗室輪轉(zhuǎn)。第一次重修黃牌警告，第二次重修紅牌警告。采用這樣的考核監(jiān)督機制，促進學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生動手操作能力以及解決實際問題的能力。

4 實驗室輪轉(zhuǎn)導(dǎo)師制的培養(yǎng)模式取得了成效

實驗室輪轉(zhuǎn)導(dǎo)師制實施以后，我們對2016級和2017級共52名學(xué)生進行了滿意度問卷調(diào)查，回收率100%，均為有效問卷。整理數(shù)據(jù)并應(yīng)用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析(表1)，結(jié)果表明：1) 2016級和2017級學(xué)生對實驗室輪轉(zhuǎn)導(dǎo)師制度安排是否合理的評價，認為“好”和“較好”的人數(shù)較“一般”和“差”的學(xué)生人數(shù)顯著增多(P<0.01); 2) 對是否能激發(fā)科學(xué)研究興趣的評價結(jié)果，“好”和“較好”的評價分別占65.4%和21.2%，顯著高于“一般”(9.6%)和“差”(3.8%)的評價人數(shù)(P<0.01); 3) 對是否有助于甄選自己感興趣的研究方向的問卷調(diào)查，評價為“好”和“較好”的學(xué)生比例顯著高于“一般”和“差”的學(xué)生比例(P<0.01); 4) 對是否有利于獲取專門技能和前沿知識的問卷調(diào)查，評價為“好”和“較好”的學(xué)生人數(shù)較評價為“一般”和“差”的學(xué)生人數(shù)明顯增多(P<0.01)，具有顯著性差異; 5) 對是否有利于培養(yǎng)科研綜合素質(zhì)和實踐能力的評價，“好”和“較好”的評價人數(shù)顯著高于“一般”和“差”的學(xué)生人數(shù)(P<0.01); 6) 2016級和2017級學(xué)生對實驗室輪轉(zhuǎn)導(dǎo)師制實施的整體效果及作用的評價結(jié)果，“好”和“較好”的評價分別占69.2%和21.2%，顯著高于“一般”(5.8%)和“差”(3.8%)的評價(P<0.01)。上述問卷的統(tǒng)計結(jié)果表明，該實驗室輪轉(zhuǎn)導(dǎo)師制的培養(yǎng)模式極大地提高了本科生的培養(yǎng)質(zhì)量。

表 1 本科生對實驗室輪轉(zhuǎn)導(dǎo)師制反饋意見的調(diào)查結(jié)果

改革后的培養(yǎng)模式，即在原培養(yǎng)方案的基礎(chǔ)上面向大二、大三本科生增設(shè)了實驗室輪轉(zhuǎn)導(dǎo)師制度，取得的最優(yōu)效果體現(xiàn)在:1)學(xué)生可以盡快熟悉科研環(huán)境，與不同導(dǎo)師接觸中甄選自己感興趣的研究方向，最大程度避免科研道路上浪費時間和走彎路；2)學(xué)生可以從23個實驗室中選擇多個研究方向，學(xué)習(xí)一些具體實驗操作或完成一個相對獨立的課題，培養(yǎng)學(xué)生親自發(fā)現(xiàn)事物本質(zhì)的能力；3)實驗室輪轉(zhuǎn)的內(nèi)容既與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目緊密銜接，又與不同實驗室的研究方向相結(jié)合，最大限度發(fā)揮每一位導(dǎo)師在實驗室資源上的優(yōu)勢。將科研引入學(xué)生實踐教學(xué)，增加了實踐培訓(xùn)的時間與深度，顯著提高了實踐教學(xué)的質(zhì)量。

5 結(jié)語

本院針對高校生物學(xué)專業(yè)本科生科研能力相對薄弱的弊端，結(jié)合本科生的全方位培養(yǎng)機制，提出了改革方案。改進后的培養(yǎng)模式于2017—2019年針對2016級和2017級本科生得到了初步實踐，取得了較好的效果。該方案為大一年度項目和本科生實驗課程的拓展，與大二和大三年級的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目相結(jié)合，為大四年級本科畢業(yè)設(shè)計的無縫連接奠定基礎(chǔ)(圖 1)。實驗室輪轉(zhuǎn)導(dǎo)師制使本院的實踐教學(xué)體系更加多元化，真正形成了“縱向?qū)哟位?、橫向模塊化、整體綜合化”的全員、全方位的實踐教學(xué)體系，對其他高校的教學(xué)改革具有一定的參考價值。

圖1 改革后校內(nèi)實踐訓(xùn)練的教學(xué)體系