地方高校多学科融合的综合实验教学体系的构建及应用

姜爱莉 林剑 鞠宝 陈磊

摘要：基于新旧动能转换对双创人才培养的要求，根据高水平应用专业群的建设需要，针对生命领域各学科的发展趋势及社会发展需求，依托烟台大学优势科研团队及教学研究平台，打破专业壁垒，将科研成果、工厂生产技术等转化为实验教学项目，构建了多学科融合的综合实验教学体系。

关键词：多学科融合;实验教学体系;地方高校

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2019）20-0272-03

一、前言

构建创新型人才培养模式，着力培养新旧动能转换需要的高级应用型双创人才，是当前我国高等教育亟须解决的一项重大课题。在各个教学环节中，实验教学是巩固和加深理论知识的有效途径，是培养双创型高素质工程技术人员的重要环节，是提升学生动手能力、掌握科学方法的重要平台，在培养学生创新能力和高竞争力方面具有课堂教学所不能取代的作用。作为人才培养方案的重要组成部分[1]，实验教学应该不仅仅是理论教学的补充、解释、验证和延伸，更应当作为一个独立的、与理论教学同等重要的环节来设计，两种教学方式应该相互促进、相辅相成。

构建适合地方高校的综合实验教学体系，应突出高素质“双创”人才培养特色，注重培养在科研、生产、工程等一线岗位上，用科学技术创造性地解决工程及技术问题的高水平应用型人才。这种人才的规格特点决定了我们实验教学体系的设计理念，以学生为主体，有机结合知识传授和技能训练两个环节，切实提高学生综合素质，促进全面协调发展;以科研技能和综合能力培养为核心，着力建设思维模式、综合能力培养与素质教育并行的实验教学体系，培养新旧动能转化急需的应用型、复合型、创新型人才。

二、我国地方院校实验教学方面普遍存在的问题

1.现行实验教学模式不能满足多元化人才培养的需求。我国对具备跨学科综合能力的应用型技术人才需求与日俱增，但是目前的学习和教育模式使高校学生所具有的专业知识面相对较窄，缺乏解决综合性问题的实践能力。尤其是实践教学体系，虽然我国高校本科实践教学已经具备较为完整的体系，并基本满足了人才培养的需要，但仍然存在不少问题，例如：缺乏探索性和创新性，忽视与产业界的联系，不注重学生综合素质、可持续发展意识、跨学科交流能力和协作精神的培养等。

目前地方高校普遍存在专业设置条块分割，尤其是实践教学，基本是每个专业独立开设相关专业实验课，每门实验课涵盖的知识领域不同，学生只能在自己的专业范围内选课，尤其是实验课，受条件约束，基本不对外专业开放，人为地割裂了相关专业知识、技能、课程等的规律性联系，增加了重复建设，束缚了学生的思维，学生的知识面狭窄，严重制约了学生综合素质的提升。但是很多专业本科生的考研方向、就业方向是相互交叉的，而目前的实验教学体系根本满足不了学生的需求，也保证不了学生培养质量。

2.现有实验条件限制了创新性、综合型人才的培养。地方性高校定位于应用型人才培养，实践教学在培养体系中占有重要地位，山东省高水平应用专业群的建设对实践教学提出了更高的要求，地方高校急需增加培养方案中的实践教学比重，增设实验课程，扩充实验教学内容，这既需要实验室，又需要大量资金购置实验所需设备、实验材料，目前地方高校的教育投入显然短时间内难以满足教学需要。

3.专业实验教学内容陈旧，教学与科研脱节。目前多数高校，特别是地方性高校，由于各专业教师队伍规模较小，学科单一，又受办学条件所限，专业实验内容更新缓慢;由于缺乏相应的转化及奖励机制，教师不愿将科研成果转化为实验项目，引入本科实验教学，学生在实验过程中接触不到学科前沿。

三、多学科融合的综合实驗教学体系的构建

多学科交叉融合有利于开阔学生的视野，增进学生对知识的理解，激发学生的创新意识[2]，切实提升学生的综合能力，有助于为社会提供更多具有跨学科能力和合作能力的应用型人才。

烟台大学生命科学学院历来强调实验教学和实验中心建设的重要性，坚持不断深化实验教学改革。为解决地方性高校普遍存在的上述问题，依托烟台大学“生物技术与工程实验教学中心”，设计了涵盖生物科学、生物技术、生物工程和食品科学与工程等专业的实验教学体系。以基本技能、技术应用、工程化为核心，依据不同学科特点，开设多个学科间优势互补的实验教学项目，设置了系统的跨学科内容体系。改变传统观念中实验教学对理论教学的依附性，坚持实验教学与理论教学并重的原则，强化实验室建设，深化实验教学改革，建立独立于理论教学的、以科研项目为基础，研究技术、科研技能为中介的系统的综合实验教学体系[3]，为跨学科、复合型人才培养创造了便利条件。

1.整合实验模块，构建多学科融合的综合实验教学体系。以学生能力和素质培养为出发点，落脚于学生综合实验能力及创新实验能力提升，对实验课程内容进行整合、优化和协调。凝练需求，聚焦重点，对每个综合实验进行全链条设计，每个实验独立成体系。针对生物产业各学科的发展趋势，跟踪社会发展需求，确定实验教学的三个层次：

第一层次，计算机仿真与模拟。在充分考虑本科生基本状况、加强基本操作和基本技能训练、重视学生基本素质培养等基础上，确定计算机仿真内容。

第二层次，综合设计性实验。以掌握基本的研究方法、思路及过程为目的，着重培养学生的科学研究方法及科研技能[4]。

第三层次，研究创新性实验，旨在提升学生的科研及创新能力，学生自主设计、实施实验，强化学生个性培养，为培养“双创”人才创造条件[5]。

根据人才培养目标的要求，以提高学生综合实验能力和创新实验能力为出发点，对实验课程内容进行整合、优化和协调;以各学科发展方向为主线、多学科交叉为特色，科学规划实验项目，设置实验内容;并以各专业知识结构为基础，分层次组织和实施实验教学，形成以科研、创新能力培养为主线，按模块设计实验项目，分层次教学，形成基本技能、技术应用及工程化有机衔接、科学系统、特色鲜明的多专业综合实验教学内容体系，使生物技术与工程实验与生物学、生物工程、食品学、药学、海洋科学、化学工程等学科紧密结合，在相关学科专业中发挥基础和支撑作用。

2.创建了影响大、覆盖面广的综合实验教学中心网络教学平台。充分利用现有计算机网络教学平台及虚拟仿真软件，借助学校的网络教学平台和学院网站，创建了综合实验教学中心网络教学平台。目前本平台拥有的网络教学资源主要有：谷氨酸发酵生产仿真软件、柠檬酸发酵生产仿真软件、酒精发酵及蒸馏仿真软件。此外教学资源还包括：实验教学课件、实验思考、典型操作、演示录像、实验讨论与交流等。利用该平台可对下属各实验室开设的所有实验项目、实验内容、实验原理和工艺流程、主要仪器设备、实验操作规程等实行网络化管理，实现实验内容动态调整。

开发了网上实验选课及管理系统，学生可以在该平台上完成不同实验模块的跨专业选课;指导教师可以在该系统对学生进行动态监管，包括发布实验公告通知、成绩管理等。

依托本中心的计算机仿真实验室，将计算机仿真训练引入网络教学平台，部分实验项目能够在实验前进行计算机仿真模拟训练。

3.将教师研究成果引入实验教学，及时更新实验内容。对传统的实验教学内容进行全面改革，注重实验内容与教师科研、工程转化及生产应用的密切联系[6]。将研究技术、教师比较成熟的科研成果转化为实验项目[7]，丰富实验教学内容。由学院科研团队提供实验课题，精心设计实验内容，既涵盖多项基本技能训练，又充分体现出综合、设计和创新的理念。

将研究思维、研究技术、科研技能、科研成果及工作经验融入实验项目以及实验教学全过程，保证了实用和先进的技能培训及综合能力培养，有效提高了毕业生在求职、求学中的社会竞争力。

开设的实验项目中，“天然色素提取分离与纯化”实验项目系常秀莲老师和青岛鹏远康华天然产物有限公司合作，共同开发的研究成果，目前已经产业化。将工厂生产技术直接引入综合实验，可极大提高学生的兴趣，并在此过程中切实体会工程化的理念。

四、应用成效

本成果从2012年开始在烟台大学生命科学学院多个专业应用，年受益学生400人左右。应用过程中，打破传统学分/学时的限制，在完成本专业综合实验的基本学分/学时（1学分/32学时）的基础上，学生根据自己兴趣爱好及考研就业方向，可以在全院开设的所有实验模块中自由选择，也可以超学时/学分选课。

目前全院共开设实验模块21个，其中19个实验模块跨专业开放，超过90%。70%以上的实验模块有学生跨专业选课，最高跨专业选课比例超过90%。

实施4年来，全院参与系统选课的总学生人数1568人，跨专业选课的人数超过480人，占总学生人数的30.9%;专业最高比例超过80%;超学分/学时选课人数超过100人。

本实验教学体系既涵盖多项基本技能训练，又充分体现出综合、设计和创新的理念，拓宽了多个专业学生契合服务区域经济和社会发展的需求口径。与科研技能课、毕业论文等实践教学相结合，提升了学生对实验技能訓练和科学科研的兴趣，有效提高了学生科研技能和综合创新能力的培养质量[8]。

坚持实验教学与本学院优势科学研究相结合，为学生提供了更具实用性和先进性的技术技能及综合能力训练，强化了学生的基本实验技能和科研素质的培养，有效提高了毕业生在求职、求学中的竞争力。学生在招聘中综合能力的良好表现深受赞赏和好评，为学院和学校赢得了荣誉。

五年来，学院学生的考研率平均在35%以上，多数学生考入985院校和211院校。学生在复试中表现出的实验技术基础和综合能力深受招收单位赞赏和好评，为学院和学校赢得了荣誉。

参考文献：

[1]韩邦兴，陈存武，刘东，等.地方性应用型人才培养模式的探析[J].安徽农业科学，2014，42（12）：3756-3758.

[2]周宝成.建立虚拟化学实验室 进一步开放实验室[J].教育教学论坛，2013，（1）：248-249.

[3]许玉华.试论药学实验教学理念与改革思路[J].卫生职业教育，2011，29（19）：105-106.

[4]林瑶，黄锁义.药学实验教学中心建设与改革[J].实验室研究与探索，2012，31（10）：88-90.

[5]樊保臣.提升应用型本科院校教师实践教学能力的探讨[J].吉林工商学院学报，2013，29（6）：106-108.

[6]傅玉琴，马宁，康海霞，王建革，李道金，朱梅.有机化学实验教学内容体系改革与实践[J].洛阳师范学院学报，2011，30（11）：46-47.

[7]曹雅彬，张洋，胡连海.金属材料工程专业实验教学改革[J].时代教育，2014，（4）：162.

[8]梁盈，林亲录.食品科学专业《生物化学》实验课程教学初探[J].科技创新导报，2013，（21）：153.