生物科学是21世纪的领先学科，大多数高校都设有生物科学学科，该学科的基本理论是在实验基础上建构起来的，理论与实践紧密结合。然而，目前的实验教学基本停留在验证性实验的层面上，如东北林业大学开设的分子生物学实验教学课程内容，主要包括核酸提取、PCＲ反应、PCＲ产物回收、克隆载体的转化、质粒提取等。这种独立分割的验证性实验，不利于学生理解整个实验课程体系与理论学习间的关系，不能有效培养学生综合设计实验的理念，无法形成一个完整的科学研究概念。对于学生创新能力的培养、科研思维的锻炼以及社会竞争力的提高都没有帮助。针对这一问题，以生命科学学院的本科实验教学为基础，提出了与本科教学相结合的综合性实验训练与自主创新相结合的设计性实验教学模式。
一、生物科学本科实验教学现状及存在的弊端
生物科学涉及的大多数学科，如生物学、遗传学、生物化学、分子生物学、细胞生物学等都是以实验为基础发展起来的学科，因此实验教学在生命科学教学中占有相当大的比例。而且这些学科之间具有一定的相关性，但主观上任课教师常会突出本门课程教学内容的系统性和完整性，客观上生命科学各级分支学科之间不断发生彼此的交叉渗透，致使在实验课程内容的设置上发生了一定重复，这样不仅浪费了教学资源，而且这些孤立的实验知识无法为学生构筑一个清晰的理论和实验相结合的知识体系。目前，在生物科学实验教学方面，除了实验内容重复以外，还受到授课课时少、经费不足、学生人数多等因素的影响，简单验证性实验项目较多，且采取独立分割式实验教学策略，不能为学生构建一个框架系统清晰的实验课程体系，导致学生不了解一个实验过程在整个实验体系中所处的地位和作用，没有综合设计实验的理念，不能形成一个完整的科学研究概念。
二、先进教学理念为指导，变革传统教学模式
基于以上现状，在实验教学过程中要解放思想，变革教学观念。“授之以鱼，不如授之以渔”，在整个实验教学过程中只有建立起完整的知识体系，才能有助于学生发散思维及后继学习能力的培养，易于实现新旧知识的融会贯通，建立起属于自己的更新、更合理的知识体系。因此，作为本科生实验教学的一部分，结合学校创新项目，我校从三年级开始对学生采取开放式实验教学模式。对一年级和二年级学生主要教授基础理论知识，并进行基础实验技能的培训，进入大三后，学生开始进行研究性课题的学习。根据教师提出的创新项目，学生自由组合，多项实验技能相结合，进行学习。开放式实验教学模式的中心思想是学校各实验室、学科之间的开放教学，要让学生充分了解自己学科的研究方向，具备的实验设备条件和实验技术特长。学生根据自己的喜好和对高端试验设备及技术的感兴趣程度，并结合将来的就业，选择教师提供的课题。教师提供的课题不只局限在本科室所能完成的实验技术，还可以与其他科室的教师进行联合培养，使学生掌握更多的生物学相关知识。如作者所在的学科为植物发育学科，可以与动物发育学科的教师共同讨论提出植物和动物细胞发育的相关课题。学生创新项目的来源途径主要有两条:一是学校全额资助，最高达5000元;另一条是学校和学院共同资助，学校最高承担2000元，其余由学院承担，具体由指导教师的课题经费支出。项目的资助与否，主要根据研究项目是否具有创新性、研究目的是否具有一定的科学意义、研究内容和计划是否合理、研究思路是否清晰、研究设备和实验条件是否具备等方面进行评选，专家通过筛选学生递交的项目书，听取学生的项目申请答辩情况。
三、以开放式实验教学模式为平台，强化创新能力培养
开放式实验教学模式的基本思想包括:(1)在教师的指导下，提出问题;(2)学生自主组合，以组为单位，提出解决方案，撰写项目书;(3)学校组织专家讨论，学生进行答辩论证;(4)学生进入项目实施阶段，同时要进行中期考核汇报;(5)项目成果验收、评估。1.在教师的指导下，提出问题学生在进入第三年的学习后，已经具备了一定的理论知识和实验基础。这时候以研究未知问题为基础，设计综合性实验的教学模式，能够激发学生学习新知识、探索新发现，为大学生创新能力的培养搭建平台。教师以自己的研究课题为基础，提出一些切合这一契机的实际性问题，是非常关键和重要的。2.学生自主组合，以组为单位，提出解决方案，撰写项目书在教师提出要解决的研究问题后，学生自由组合，以小组形式对教师所提出的问题进行分析，安排实验进度，构思实验流程，添写项目申请书。在这个阶段，学生就教师所提出的问题，以未知问题为基础进行学习，查阅资料，查找解决问题的方法，对实验方案进行可行性分析。对预期研究结果进行论证，最后完成项目书，进行申报。3.学校组织专家讨论，学生进行答辩论证项目申请书递交后学校组织专家进行评审。学生自己制作幻灯，就所申请的课题进行答辩，由一人进行陈述，对专家组提出的问题，全组同学进行答辩。经过一系列的学习和基础训练，提高学生的自主学习和实践能力;对于形成批判性思维和探究未知世界的意识及能力非常有帮助。4.学生进入项目实施阶段，同时进行中期考核汇报项目通过答辩后，就进入到实质性的研究阶段，根据项目书的实验计划安排，开始进行研究。对各项实验结果及时进行总结分析，指导下一步实验的正常进行。对于实验中出现的问题要及时展开讨论，进行分析，并找出解决方案。在要求学生按照实验方案进行实验的同时，要求学生对实验的操作步骤认真实验，记录各项实验的原始数据及结果，严谨学风。实验结束后，及时整理实验结果和数据，尊重实验结果，培养实事求是的科学作风。在科研进行的过程中，学校要进行监督，组织中期汇报，可以多种形式进行，利用幻灯进行汇报，或者递交书面报告书，或者做成国际会议惯用的海报形式发表。这种教学方式与传统教学方法截然不同，既有新知识、新理论的学习，也涉及实验操作的实践，在教学实践中真正贯彻落实学生为主体、教师为主导的教育思想。5.项目成果验收、评估课题结束后，要对实验成果进行验收和评估。在认真完成实验数据的整理、归纳和分析讨论后，学生准备结题报告，并且按照论文报告的要求，每个组都要制作幻灯，准备答辩，导师予以指导、修改。答辩是在由专家、教授组成的答辩委员会的组织下进行。答辩以小组为单位，其中一位学生作为主答辩人汇报，每位小组成员均参与回答问题。通过实验过程中与指导教师的讨论和学习，学生从容地回答并与专家教授共同讨论，这样学生克服了胆怯，提高了自信心和表达能力，展现了自己，得到专家、导师的认可。
四、开放式实验教学模式效果的评估
开放式实验教学方法的实施，取得了显著的教学成果。一是提高了学生自主学习能力，提高了学生发现问题和解决问题的能力。学生开始认识自我、了解自我，知道自己的喜好，选择自己感兴趣的课题和研究方向。同时，学生从查找资料开始就自己动手，自己设计实验方案，自己寻找解决问题的方法。加入创新小组的学生与以往没有加入创新小组的学生相比较，学习热情、钻研问题和解决问题的能力都明显提高。二是提高了学生的动手能力、实践能力和创新能力。与以往的实验教学中学生动手机会较少相比，在开放式实验教学模式下小组的每个学生都亲自操作，负责项目的一部分内容，同时对实验结果进行分析，发现问题，再设计方案解决问题。学生在教师的指导下进行实验，对实验结果进行分析总结，学习制作幻灯并练习答辩，对学生将来更好地适应社会帮助较大。三是增强了学生之间的团结协作精神。在整个学习过程中，小组成员之间分工合作，互相帮助，互相学习，提高学生的综合素质。对于独生子女团队合作精神的培养非常重要，能够提高学生的综合素质。经过实践发现，在创新小组学习的学生与正常实验教学的学生相比，在发现问题、解决问题的能力上有明显提高，同时这些学生进入研究生阶段的学习后，在动手能力、实验结果分析、科研论文阅读等科研素养方面表现得更加突出。这种开放式的实验教学模式，旨在提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力;提高学生的自主学习和实践能力;培养学生的科学思维、创新意识和创新能力;提高综合竞争力。同时解放教师的教学理念，推进教学改革，进而顺应国家创新体系建设对创新型人才培养的要求。
作者：闫海芳 徐启江 周波 李玉花 单位：东北林业大学 生命科学学院
