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本硕互动实验教学模式研究!

在我校2020年的招生计划和往年最大的变化是增加了为服务国家重大战略需求,加强基础学科拔尖创新人才选拔培养的“强基计划”和“首次面向高考直通车招生的启明本硕博实验班”。这两类“本硕博”连读班的培养方案基本都是按照“3+1+X”的模式,其中3为本科阶段夯实基础学科能力素养阶段,1为本科毕业设计与研究生科研课题相衔接阶段,提前进入研究生课题研究,3则为对于本科阶段考核优秀的学生实行直博培养模式。具体教学计划和培养的具体方式还在制定当中。

早在十几年前,我们就从实验教学的角度探索了“本硕互动”模式,相关论文发表在《实验技术与管理》期刊上(吴元喜,余龙江,张晓昱,栗茂腾,汪樊,甘露,2009,26(8):126-126)。本文探讨了本硕互动实验教学模式及相适应的管理机制,总结了新的教学模式对研究型创新人才培养的影响和产生的效果。

培养具有创新能力的研究型人才已成为我国研究型大学的共同的目标,也是研究型大学教学改革所面临的机遇和挑战。本科教育是大学教育的主体,是奠定高层次人才后续教育和终身发展的关键时期,如何发挥研究型大学特有的师资、设备、学科专业和生源优势,提供优质的本科教育是一个非常值得思考和研究的问题[1] 。开展本科生科研活动是高等学校贯彻以学生为本、教学与科研相结合原则的具体体现[2-4]。

在传统教学模式下,研究生教学和本科生教学都是独立的培养体系,研究生助教只是协助老师完成本科生的教学任务,本科生对研究生学习和课题研究情况也了解甚少。把本科生培养与研究生教育有机地融合在一起, 互相促进, 将有助于开拓学生思维,从而大大提高研究生与本科生双向的学习兴趣。同时,将有助于形成两者相互支持发展的良好态势[5]。建立本硕共享开放实验平台,把本科生作为研究生的人力资源,把研究生的课程(或课题)设计作为本科生的综合设计实验,实现本硕教学与研究互动,有利于发挥学生学习的主观能动性和开拓精神。近5年的实验平台建设和教学改革实践表明,本硕互动实验教学模式是培养学生创新能力的一种有效的尝试。

1 本硕共享实验平台的建设

根据学科发展,我院2003年成立校院两级管理的教学实验中心,建立了生命学科公共课程体系以及与其相适应的公共实验教学平台,如基础医学、现代生物学、生化与分子生物学、细胞生物学实验平台和生命科学与技术创新基地。根据生物技术、生物科学和生物信息技术本科专业培养要求和研究生培养方向,以“综合设计、学科交叉”为特色,建立了“学、研、产一体化”系统生物学综合实验室、生物技术综合实验室和生物制药工程实践基地3个本硕共享开放实验平台。每个平台可同时容纳30 个小组(约60人),设备配置主要是满足天然产物研究、药物筛选、生物制药、纳米制剂技术、分子生物学、发酵工程与酶工程、生物分离、代谢生理、系统生物学分析、基因组与蛋白质组学分析等研究方向,其中发酵工程和天然产物的分离纯化与制备达到中试规模。

2 本硕互动实验教学模式

根据《中华人民共和国学位条例》学位授予条件和《中华人民共和国高等教育法》学业标准,本科生侧重基础理论和基本专业技能的培养,研究生侧重坚实的理论基础、系统专业知识和科研能力的培养,创新意识和创新能力的培养则是本硕教育的共同特征。

在本硕互动实验教学模式见图1,教授的作用在于把科研和教学结合起来,启发学生的创造性思维,营造浓厚的学术氛围,使学生认识到如何在本硕互动的教学实验中受益,从而激发本科生和研究生的激情。每个研究生通过开题报告吸引本科生( 2- 4人) 参与到课题研究中;本科生根据研究性综合实验的要求寻找自己感兴趣的方向,并把研究生课题中的子课题作为综合设计研究内容,通过互动的方式寻找研究课题的切入点。研究生富有创新精神和学科知识,可以把本科生作为一种人力资源利用,使研究课题设计得更大、更完善;本科生也可以从研讨互动中了解更多的学科前沿知识,学会如何开展科学研究并得到较好的综合训练和科研训练。

图1 本硕互动实验教学的模式图

本科生综合设计大实验的选题力求先进性、综合性和可操作性。其一,要跟紧时代发展的步伐,把握生命科学与技术的发展趋势,要把新知识、新技术、新科学的有关内容充实到综合设计项目中去,让学生对生命学科前沿和生物技术产业的科技含量有足够的认识和了解,为将来的就业打下良好的基础。其二,实验内容组织一方面要符合本专业的实验技术和内容,另一方面必须有新技术或非本专业的知识内容。其三,要确保80 %以上的实验研究过程能够在教学实验中心研究平台上完成,实验条件不够的选题必须得到科研课题组研究生导师的支持或教学实验中心的审批,确保本科生综合大实验的顺利完成。

在互动教学实验活动中,学生从选题、查阅资料、研究方案设计及可行性论证,到着手实施方案、最后撰写论文等,主要靠学生自己探索,无论是对研究生还是本科生这都是一种挑战,既锻炼了学生科研工作能力,又培养了学生的合作精神和集体责任感。实验指导教师跟踪本硕互动的全过程,定期检查,对每组出现的问题及时纠正,对研究过程进行评估,激励学生开发自己的创造力。“闻道有先后,术业有专攻”,教育者与被教育者的区别只是获得知识的先后和知识贮备与知识结构上的差异。教与学是一种双向、互动的行为,教学活动是教师与学生的互相促进、和谐统一的过程。在本硕互动实验教学活动中,教师是教与学关系中互动的引导者,学生是教学体系和教学质量的检验标准。只有不合理的教学体系和教学方法,没有不适合教育的学生。因此,在本硕互动的实验教学中,教师起着重要的作用,教师的科学态度、言行举止潜移默化地影响着学生。“三人行, 必有吾师”,学生的反应是教师提高教学水平的良药。建立良好的师生互动平台,师生以朋友、同事关系交流,师生间可围绕一个共同的主题畅所欲言,教与学之间可以达成某种和谐,达到互相促进、形成合力的目的。

3 本硕互动实验教学队伍的建设

研究型教学本身需要教授向学生展示自己的科研成果和科研方法,用自己的创造行为和创造成果带动学生的求知兴趣,使学生年轻的头脑中产生火花,这些火花反过来也会给教师的研究以启迪和帮助, 从而形成教学与科研、教师与学生的良性互动。实验教学队伍的的建设是人才培养的关键。培养一支师德优秀、业务精湛、能掌握多门实验技术的高素质实验技术队伍,是教学实验中心建设发展规划的第一目标。只有取得上岗资格证书或经过学院教学指导委员会评议通过的实验教师才能从事相应实验课的指导工作;只有在一个岗位上指导实验课3年以上,才可申考其他岗位。推行多岗资格评定,引入竞争机制,实行“一人多岗和多人一岗”的实验教学运行管理机制[6]。

通过实验室开放时间、接纳学生人数、设备完好率、教学改革和实验技术改革项目及论文数量与质量、团队精神、公共服务和学生评价量化考核指标,使业绩考核与津贴分配挂钩,使每个实验技术人员和实验教师都有危机感、紧迫感, 实现实验队伍自我提高和自求上进。鼓励理论与实际相结合,倡导一专多能,促使精通专业技能、综合设计大实验指导能力强的优秀人才脱颖而出, 能者上、平者让、庸者下。实行“一人多岗和多人一岗”。5 年来,激活了实验队伍,凝聚了人心,互相帮助、互相支持、服务学生、共创辉煌成为每一个实验教学工作者心中的目标。

4 本硕互动实验平台的开放管理

建立健全各项规章制度, 完善管理程序是实验室工作的一个重要环节,必须作到科学、规范、有序。规范的核心是规范实验室技术人员和实验指导教师的行为准则。为此,我们建立了实验人员(包括教师、实验技术人员和学生)责任管理条例、实验教学工作管理条例、仪器设备管理与使用条例、实验安全条例,避免了管理工作的盲目性和随意性,使实验室管理和实验教学真正能够科学、高效地运作。安全管理教育是培养学生综合素质的重要组成部分,学生进入实验室,首先对其进行安全管理教育。研究生和本科生都必须有管理实验室的能力和经验。我院本科生在大一和大二期间采用申请担任“小老师”的方式协助实验教师指导管理和指导一次实验教学活动,锻炼他们在学生中的管理和协调能力[6-8]。

实验室管理是学生在大三和大四期间必须完成的学习任务。在本硕互动的实验教学和课题研究活动中,采用本科生值日和研究生督导的方式进行实验室管理。值日的职责是保障实验室安全卫生、把关仪器设备的使用和需购物品的登记;督导的职责是针对学生管理实验室的情况进行监督检查和对本科生提供适当的技术指导。欲求木之长者,必固其根本;欲流之远者,必浚其泉源。值日和督导作为综合性强、专业性高的两项工作,在学生综合能力的培养中愈来愈重要。这种机制既可培养本科生和研究生的专业实践能力,提高他们的综合素质,又可减轻实验指导教师的工作压力,真正实现教学相长,师生共赢。

作为研究性大学,招生规模扩大比普通大学要承受更大的压力。全面提高教学质量,合理利用实验场地、设备资源以及运行费用是新的教学模式可持续发展的关键。为此,我们采用了科研项目支持、企业合作共建和学校固定投入的方式保障实验平台的完善与发展。本科生选题中通过选题申请、方案论证、经费预算与审批,使实验教学运行费发挥最大效益。一般对于通过审批的方案:200元以内的试剂与器材,无条件购买;200-500元的试剂与器材,根据实验项目的意义和可持续性限量购买;500元以上的试剂,学生必须提交投稿论文和公开答辩。经费根据课题来源由教学实验中心和课题组共同负担,论文第一完成者为本科生,则发表费用由教学实验中心负担,研究生课题研究则由课题组负担。对于优秀论文给予一定奖励,并可优先使用教学实验中心的仪器设备。

5 本硕互动实验教学教学评价

近三年,我院参与本硕互动的学生200多人,本科生独立完成的研究性实验项目60余项,仅2004级就有30名优秀本科生出国深造,其中3名进入耶鲁大学,1名获哈佛大学全奖。近三年,本科生在校期间公开发表科学研究论文、教学研究论文50 余篇,其中被SCI 收录的5篇。共有100 余名本科毕业生出国深造。实验技术人员和实验指导教师发表实验教学研究论文30 余篇。实现了教学相长、师生双赢。

本硕互动,对研究生的影响是课题设计思路广、工作细致、研究深入、组织协调能力强;对本科生的影响是学习主动、合作精神好、动手能力强、综合素质好。许多教授在毕业设计和录取研究生的过程中都会优先选择参与互动的学生。学生在选题设计和实践研究的过程中形成了比学赶帮的学习气氛,不仅掌握了知识,还培养了独立思考、群体合作等方面的能力。教与学是教育学中永恒的主题,培养优秀人才是教育的最终目的。在本硕互动实验教学中培养学生的学习兴趣,激发学生的研究激情,拓宽学生的思路,让学生放飞想象,对创新型人才的培养有着十分重要的现实意义。

 

[ 1] 庄丽君,刘少雪。中美两国研究型大学本科教育改革之比较。高等教育研究,2008,9(6):70-76

[ 2] 刘诚。美国研究型大学本科生科研训练活动的特点及其启示。长沙铁道学院学报:社会科学版, 2008,9(2):279-280

[ 3] 陈敏,邱明。研究性实验教学模式的探讨。微生物学通报,2007,34 (4) :819-821

[ 4] 罗蔚华,李方洲。研究性实验的创新与实践,中国高等医学教育,2008,7:3-7

[ 5] 王艳萍,郑捷。以研究生教育为依托提升本科生教学水平。中国轻工教育,2007,(4):44-45

[ 6] 吴元喜,刘凌,冯喆。建立适应高等教育发展的实验教学运行机制。创新源于实践,华中科技大学出版社,2006:111-115

[ 7] 刘幸福,吴元喜,余龙江,等。在实验教学中, 试行“以学生为主体”的教学模式探讨。实验技术与管理,2002,19(3):114-116

[ 8] 刘幸福,吴元喜,曹雄文,等。深化实验教学改革,完善“小老师”制度。实验技术与管理,2008,25(9) :138-140

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