地方高校多學科融合的綜合實驗教學體系的構建及應用
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摘要：基于新舊動能轉換對雙創人才培養的要求，根據高水平應用專業群的建設需要，針對生命領域各學科的發展趨勢及社會發展需求，依托煙臺大學優勢科研團隊及教學研究平臺，打破專業壁壘，將科研成果、工廠生產技術等轉化為實驗教學項目，構建了多學科融合的綜合實驗教學體系。
關鍵詞：多學科融合;實驗教學體系;地方高校
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）20-0272-03
一、前言
構建創新型人才培養模式，著力培養新舊動能轉換需要的高級應用型雙創人才，是當前我國高等教育亟須解決的一項重大課題。在各個教學環節中，實驗教學是鞏固和加深理論知識的有效途徑，是培養雙創型高素質工程技術人員的重要環節，是提升學生動手能力、掌握科學方法的重要平臺，在培養學生創新能力和高競爭力方面具有課堂教學所不能取代的作用。作為人才培養方案的重要組成部分[1]，實驗教學應該不僅僅是理論教學的補充、解釋、驗證和延伸，更應當作為一個獨立的、與理論教學同等重要的環節來設計，兩種教學方式應該相互促進、相輔相成。
構建適合地方高校的綜合實驗教學體系，應突出高素質“雙創”人才培養特色，注重培養在科研、生產、工程等一線崗位上，用科學技術創造性地解決工程及技術問題的高水平應用型人才。這種人才的規格特點決定了我們實驗教學體系的設計理念，以學生為主體，有機結合知識傳授和技能訓練兩個環節，切實提高學生綜合素質，促進全面協調發展;以科研技能和綜合能力培養為核心，著力建設思維模式、綜合能力培養與素質教育并行的實驗教學體系，培養新舊動能轉化急需的應用型、復合型、創新型人才。
二、我國地方院校實驗教學方面普遍存在的問題
1.現行實驗教學模式不能滿足多元化人才培養的需求。我國對具備跨學科綜合能力的應用型技術人才需求與日俱增，但是目前的學習和教育模式使高校學生所具有的專業知識面相對較窄，缺乏解決綜合性問題的實踐能力。尤其是實踐教學體系，雖然我國高校本科實踐教學已經具備較為完整的體系，并基本滿足了人才培養的需要，但仍然存在不少問題，例如：缺乏探索性和創新性，忽視與產業界的聯系，不注重學生綜合素質、可持續發展意識、跨學科交流能力和協作精神的培養等。
目前地方高校普遍存在專業設置條塊分割，尤其是實踐教學，基本是每個專業獨立開設相關專業實驗課，每門實驗課涵蓋的知識領域不同，學生只能在自己的專業范圍內選課，尤其是實驗課，受條件約束，基本不對外專業開放，人為地割裂了相關專業知識、技能、課程等的規律性聯系，增加了重復建設，束縛了學生的思維，學生的知識面狹窄，嚴重制約了學生綜合素質的提升。但是很多專業本科生的考研方向、就業方向是相互交叉的，而目前的實驗教學體系根本滿足不了學生的需求，也保證不了學生培養質量。
2.現有實驗條件限制了創新性、綜合型人才的培養。地方性高校定位于應用型人才培養，實踐教學在培養體系中占有重要地位，山東省高水平應用專業群的建設對實踐教學提出了更高的要求，地方高校急需增加培養方案中的實踐教學比重，增設實驗課程，擴充實驗教學內容，這既需要實驗室，又需要大量資金購置實驗所需設備、實驗材料，目前地方高校的教育投入顯然短時間內難以滿足教學需要。
3.專業實驗教學內容陳舊，教學與科研脫節。目前多數高校，特別是地方性高校，由于各專業教師隊伍規模較小，學科單一，又受辦學條件所限，專業實驗內容更新緩慢;由于缺乏相應的轉化及獎勵機制，教師不愿將科研成果轉化為實驗項目，引入本科實驗教學，學生在實驗過程中接觸不到學科前沿。
三、多學科融合的綜合實驗教學體系的構建
多學科交叉融合有利于開闊學生的視野，增進學生對知識的理解，激發學生的創新意識[2]，切實提升學生的綜合能力，有助于為社會提供更多具有跨學科能力和合作能力的應用型人才。
煙臺大學生命科學學院歷來強調實驗教學和實驗中心建設的重要性，堅持不斷深化實驗教學改革。為解決地方性高校普遍存在的上述問題，依托煙臺大學“生物技術與工程實驗教學中心”，設計了涵蓋生物科學、生物技術、生物工程和食品科學與工程等專業的實驗教學體系。以基本技能、技術應用、工程化為核心，依據不同學科特點，開設多個學科間優勢互補的實驗教學項目，設置了系統的跨學科內容體系。改變傳統觀念中實驗教學對理論教學的依附性，堅持實驗教學與理論教學并重的原則，強化實驗室建設，深化實驗教學改革，建立獨立于理論教學的、以科研項目為基礎，研究技術、科研技能為中介的系統的綜合實驗教學體系[3]，為跨學科、復合型人才培養創造了便利條件。
1.整合實驗模塊，構建多學科融合的綜合實驗教學體系。以學生能力和素質培養為出發點，落腳于學生綜合實驗能力及創新實驗能力提升，對實驗課程內容進行整合、優化和協調。凝練需求，聚焦重點，對每個綜合實驗進行全鏈條設計，每個實驗獨立成體系。針對生物產業各學科的發展趨勢，跟蹤社會發展需求，確定實驗教學的三個層次：
第一層次，計算機仿真與模擬。在充分考慮本科生基本狀況、加強基本操作和基本技能訓練、重視學生基本素質培養等基礎上，確定計算機仿真內容。
第二層次，綜合設計性實驗。以掌握基本的研究方法、思路及過程為目的，著重培養學生的科學研究方法及科研技能[4]。
第三層次，研究創新性實驗，旨在提升學生的科研及創新能力，學生自主設計、實施實驗，強化學生個性培養，為培養“雙創”人才創造條件[5]。
根據人才培養目標的要求，以提高學生綜合實驗能力和創新實驗能力為出發點，對實驗課程內容進行整合、優化和協調;以各學科發展方向為主線、多學科交叉為特色，科學規劃實驗項目，設置實驗內容;并以各專業知識結構為基礎，分層次組織和實施實驗教學，形成以科研、創新能力培養為主線，按模塊設計實驗項目，分層次教學，形成基本技能、技術應用及工程化有機銜接、科學系統、特色鮮明的多專業綜合實驗教學內容體系，使生物技術與工程實驗與生物學、生物工程、食品學、藥學、海洋科學、化學工程等學科緊密結合，在相關學科專業中發揮基礎和支撐作用。 2.創建了影響大、覆蓋面廣的綜合實驗教學中心網絡教學平臺。充分利用現有計算機網絡教學平臺及虛擬仿真軟件，借助學校的網絡教學平臺和學院網站，創建了綜合實驗教學中心網絡教學平臺。目前本平臺擁有的網絡教學資源主要有：谷氨酸發酵生產仿真軟件、檸檬酸發酵生產仿真軟件、酒精發酵及蒸餾仿真軟件。此外教學資源還包括：實驗教學課件、實驗思考、典型操作、演示錄像、實驗討論與交流等。利用該平臺可對下屬各實驗室開設的所有實驗項目、實驗內容、實驗原理和工藝流程、主要儀器設備、實驗操作規程等實行網絡化管理，實現實驗內容動態調整。
開發了網上實驗選課及管理系統，學生可以在該平臺上完成不同實驗模塊的跨專業選課;指導教師可以在該系統對學生進行動態監管，包括發布實驗公告通知、成績管理等。
依托本中心的計算機仿真實驗室，將計算機仿真訓練引入網絡教學平臺，部分實驗項目能夠在實驗前進行計算機仿真模擬訓練。
3.將教師研究成果引入實驗教學，及時更新實驗內容。對傳統的實驗教學內容進行全面改革，注重實驗內容與教師科研、工程轉化及生產應用的密切聯系[6]。將研究技術、教師比較成熟的科研成果轉化為實驗項目[7]，豐富實驗教學內容。由學院科研團隊提供實驗課題，精心設計實驗內容，既涵蓋多項基本技能訓練，又充分體現出綜合、設計和創新的理念。
將研究思維、研究技術、科研技能、科研成果及工作經驗融入實驗項目以及實驗教學全過程，保證了實用和先進的技能培訓及綜合能力培養，有效提高了畢業生在求職、求學中的社會競爭力。
開設的實驗項目中，“天然色素提取分離與純化”實驗項目系常秀蓮老師和青島鵬遠康華天然產物有限公司合作，共同開發的研究成果，目前已經產業化。將工廠生產技術直接引入綜合實驗，可極大提高學生的興趣，并在此過程中切實體會工程化的理念。
四、應用成效
本成果從2012年開始在煙臺大學生命科學學院多個專業應用，年受益學生400人左右。應用過程中，打破傳統學分/學時的限制，在完成本專業綜合實驗的基本學分/學時（1學分/32學時）的基礎上，學生根據自己興趣愛好及考研就業方向，可以在全院開設的所有實驗模塊中自由選擇，也可以超學時/學分選課。
目前全院共開設實驗模塊21個，其中19個實驗模塊跨專業開放，超過90%。70%以上的實驗模塊有學生跨專業選課，最高跨專業選課比例超過90%。
實施4年來，全院參與系統選課的總學生人數1568人，跨專業選課的人數超過480人，占總學生人數的30.9%;專業最高比例超過80%;超學分/學時選課人數超過100人。
本實驗教學體系既涵蓋多項基本技能訓練，又充分體現出綜合、設計和創新的理念，拓寬了多個專業學生契合服務區域經濟和社會發展的需求口徑。與科研技能課、畢業論文等實踐教學相結合，提升了學生對實驗技能訓練和科學科研的興趣，有效提高了學生科研技能和綜合創新能力的培養質量[8]。
堅持實驗教學與本學院優勢科學研究相結合，為學生提供了更具實用性和先進性的技術技能及綜合能力訓練，強化了學生的基本實驗技能和科研素質的培養，有效提高了畢業生在求職、求學中的競爭力。學生在招聘中綜合能力的良好表現深受贊賞和好評，為學院和學校贏得了榮譽。
五年來，學院學生的考研率平均在35%以上，多數學生考入985院校和211院校。學生在復試中表現出的實驗技術基礎和綜合能力深受招收單位贊賞和好評，為學院和學校贏得了榮譽。
參考文獻：
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