地方高校多學(xué)科融合的綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建及應(yīng)用

姜愛莉 林劍 鞠寶 陳磊

摘要：基于新舊動能轉(zhuǎn)換對雙創(chuàng)人才培養(yǎng)的要求，根據(jù)高水平應(yīng)用專業(yè)群的建設(shè)需要，針對生命領(lǐng)域各學(xué)科的發(fā)展趨勢及社會發(fā)展需求，依托煙臺大學(xué)優(yōu)勢科研團(tuán)隊(duì)及教學(xué)研究平臺，打破專業(yè)壁壘，將科研成果、工廠生產(chǎn)技術(shù)等轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，構(gòu)建了多學(xué)科融合的綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

關(guān)鍵詞：多學(xué)科融合;實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系;地方高校

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2019）20-0272-03

一、前言

構(gòu)建創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式，著力培養(yǎng)新舊動能轉(zhuǎn)換需要的高級應(yīng)用型雙創(chuàng)人才，是當(dāng)前我國高等教育亟須解決的一項(xiàng)重大課題。在各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是鞏固和加深理論知識的有效途徑，是培養(yǎng)雙創(chuàng)型高素質(zhì)工程技術(shù)人員的重要環(huán)節(jié)，是提升學(xué)生動手能力、掌握科學(xué)方法的重要平臺，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和高競爭力方面具有課堂教學(xué)所不能取代的作用。作為人才培養(yǎng)方案的重要組成部分[1]，實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該不僅僅是理論教學(xué)的補(bǔ)充、解釋、驗(yàn)證和延伸，更應(yīng)當(dāng)作為一個(gè)獨(dú)立的、與理論教學(xué)同等重要的環(huán)節(jié)來設(shè)計(jì)，兩種教學(xué)方式應(yīng)該相互促進(jìn)、相輔相成。

構(gòu)建適合地方高校的綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，應(yīng)突出高素質(zhì)“雙創(chuàng)”人才培養(yǎng)特色，注重培養(yǎng)在科研、生產(chǎn)、工程等一線崗位上，用科學(xué)技術(shù)創(chuàng)造性地解決工程及技術(shù)問題的高水平應(yīng)用型人才。這種人才的規(guī)格特點(diǎn)決定了我們實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的設(shè)計(jì)理念，以學(xué)生為主體，有機(jī)結(jié)合知識傳授和技能訓(xùn)練兩個(gè)環(huán)節(jié)，切實(shí)提高學(xué)生綜合素質(zhì)，促進(jìn)全面協(xié)調(diào)發(fā)展;以科研技能和綜合能力培養(yǎng)為核心，著力建設(shè)思維模式、綜合能力培養(yǎng)與素質(zhì)教育并行的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，培養(yǎng)新舊動能轉(zhuǎn)化急需的應(yīng)用型、復(fù)合型、創(chuàng)新型人才。

二、我國地方院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面普遍存在的問題

1.現(xiàn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式不能滿足多元化人才培養(yǎng)的需求。我國對具備跨學(xué)科綜合能力的應(yīng)用型技術(shù)人才需求與日俱增，但是目前的學(xué)習(xí)和教育模式使高校學(xué)生所具有的專業(yè)知識面相對較窄，缺乏解決綜合性問題的實(shí)踐能力。尤其是實(shí)踐教學(xué)體系，雖然我國高校本科實(shí)踐教學(xué)已經(jīng)具備較為完整的體系，并基本滿足了人才培養(yǎng)的需要，但仍然存在不少問題，例如：缺乏探索性和創(chuàng)新性，忽視與產(chǎn)業(yè)界的聯(lián)系，不注重學(xué)生綜合素質(zhì)、可持續(xù)發(fā)展意識、跨學(xué)科交流能力和協(xié)作精神的培養(yǎng)等。

目前地方高校普遍存在專業(yè)設(shè)置條塊分割，尤其是實(shí)踐教學(xué)，基本是每個(gè)專業(yè)獨(dú)立開設(shè)相關(guān)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課，每門實(shí)驗(yàn)課涵蓋的知識領(lǐng)域不同，學(xué)生只能在自己的專業(yè)范圍內(nèi)選課，尤其是實(shí)驗(yàn)課，受條件約束，基本不對外專業(yè)開放，人為地割裂了相關(guān)專業(yè)知識、技能、課程等的規(guī)律性聯(lián)系，增加了重復(fù)建設(shè)，束縛了學(xué)生的思維，學(xué)生的知識面狹窄，嚴(yán)重制約了學(xué)生綜合素質(zhì)的提升。但是很多專業(yè)本科生的考研方向、就業(yè)方向是相互交叉的，而目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系根本滿足不了學(xué)生的需求，也保證不了學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量。

2.現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件限制了創(chuàng)新性、綜合型人才的培養(yǎng)。地方性高校定位于應(yīng)用型人才培養(yǎng)，實(shí)踐教學(xué)在培養(yǎng)體系中占有重要地位，山東省高水平應(yīng)用專業(yè)群的建設(shè)對實(shí)踐教學(xué)提出了更高的要求，地方高校急需增加培養(yǎng)方案中的實(shí)踐教學(xué)比重，增設(shè)實(shí)驗(yàn)課程，擴(kuò)充實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，這既需要實(shí)驗(yàn)室，又需要大量資金購置實(shí)驗(yàn)所需設(shè)備、實(shí)驗(yàn)材料，目前地方高校的教育投入顯然短時(shí)間內(nèi)難以滿足教學(xué)需要。

3.專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容陳舊，教學(xué)與科研脫節(jié)。目前多數(shù)高校，特別是地方性高校，由于各專業(yè)教師隊(duì)伍規(guī)模較小，學(xué)科單一，又受辦學(xué)條件所限，專業(yè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更新緩慢;由于缺乏相應(yīng)的轉(zhuǎn)化及獎勵機(jī)制，教師不愿將科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，引入本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中接觸不到學(xué)科前沿。

三、多學(xué)科融合的綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建

多學(xué)科交叉融合有利于開闊學(xué)生的視野，增進(jìn)學(xué)生對知識的理解，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識[2]，切實(shí)提升學(xué)生的綜合能力，有助于為社會提供更多具有跨學(xué)科能力和合作能力的應(yīng)用型人才。

煙臺大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院歷來強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)的重要性，堅(jiān)持不斷深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)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(xué)“生物技術(shù)與工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”，設(shè)計(jì)了涵蓋生物科學(xué)、生物技術(shù)、生物工程和食品科學(xué)與工程等專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。以基本技能、技術(shù)應(yīng)用、工程化為核心，依據(jù)不同學(xué)科特點(diǎn)，開設(shè)多個(gè)學(xué)科間優(yōu)勢互補(bǔ)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，設(shè)置了系統(tǒng)的跨學(xué)科內(nèi)容體系。改變傳統(tǒng)觀念中實(shí)驗(yàn)教學(xué)對理論教學(xué)的依附性，堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)并重的原則，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，建立獨(dú)立于理論教學(xué)的、以科研項(xiàng)目為基礎(chǔ)，研究技術(shù)、科研技能為中介的系統(tǒng)的綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系[3]，為跨學(xué)科、復(fù)合型人才培養(yǎng)創(chuàng)造了便利條件。

1.整合實(shí)驗(yàn)?zāi)K，構(gòu)建多學(xué)科融合的綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。以學(xué)生能力和素質(zhì)培養(yǎng)為出發(fā)點(diǎn)，落腳于學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰皠?chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)芰μ嵘?，對?shí)驗(yàn)課程內(nèi)容進(jìn)行整合、優(yōu)化和協(xié)調(diào)。凝練需求，聚焦重點(diǎn)，對每個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行全鏈條設(shè)計(jì)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)獨(dú)立成體系。針對生物產(chǎn)業(yè)各學(xué)科的發(fā)展趨勢，跟蹤社會發(fā)展需求，確定實(shí)驗(yàn)教學(xué)的三個(gè)層次：

第一層次，計(jì)算機(jī)仿真與模擬。在充分考慮本科生基本狀況、加強(qiáng)基本操作和基本技能訓(xùn)練、重視學(xué)生基本素質(zhì)培養(yǎng)等基礎(chǔ)上，確定計(jì)算機(jī)仿真內(nèi)容。

第二層次，綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。以掌握基本的研究方法、思路及過程為目的，著重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究方法及科研技能[4]。

第三層次，研究創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，旨在提升學(xué)生的科研及創(chuàng)新能力，學(xué)生自主設(shè)計(jì)、實(shí)施實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化學(xué)生個(gè)性培養(yǎng)，為培養(yǎng)“雙創(chuàng)”人才創(chuàng)造條件[5]。

根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，以提高學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)芰槌霭l(fā)點(diǎn)，對實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容進(jìn)行整合、優(yōu)化和協(xié)調(diào);以各學(xué)科發(fā)展方向?yàn)橹骶€、多學(xué)科交叉為特色，科學(xué)規(guī)劃實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容;并以各專業(yè)知識結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，分層次組織和實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)，形成以科研、創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主線，按模塊設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，分層次教學(xué)，形成基本技能、技術(shù)應(yīng)用及工程化有機(jī)銜接、科學(xué)系統(tǒng)、特色鮮明的多專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系，使生物技術(shù)與工程實(shí)驗(yàn)與生物學(xué)、生物工程、食品學(xué)、藥學(xué)、海洋科學(xué)、化學(xué)工程等學(xué)科緊密結(jié)合，在相關(guān)學(xué)科專業(yè)中發(fā)揮基礎(chǔ)和支撐作用。

2.創(chuàng)建了影響大、覆蓋面廣的綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。充分利用現(xiàn)有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺及虛擬仿真軟件，借助學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺和學(xué)院網(wǎng)站，創(chuàng)建了綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。目前本平臺擁有的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源主要有：谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)仿真軟件、檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)仿真軟件、酒精發(fā)酵及蒸餾仿真軟件。此外教學(xué)資源還包括：實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件、實(shí)驗(yàn)思考、典型操作、演示錄像、實(shí)驗(yàn)討論與交流等。利用該平臺可對下屬各實(shí)驗(yàn)室開設(shè)的所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)原理和工藝流程、主要儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程等實(shí)行網(wǎng)絡(luò)化管理，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容動態(tài)調(diào)整。

開發(fā)了網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)選課及管理系統(tǒng)，學(xué)生可以在該平臺上完成不同實(shí)驗(yàn)?zāi)K的跨專業(yè)選課;指導(dǎo)教師可以在該系統(tǒng)對學(xué)生進(jìn)行動態(tài)監(jiān)管，包括發(fā)布實(shí)驗(yàn)公告通知、成績管理等。

依托本中心的計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)室，將計(jì)算機(jī)仿真訓(xùn)練引入網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目能夠在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真模擬訓(xùn)練。

3.將教師研究成果引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，及時(shí)更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。對傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行全面改革，注重實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與教師科研、工程轉(zhuǎn)化及生產(chǎn)應(yīng)用的密切聯(lián)系[6]。將研究技術(shù)、教師比較成熟的科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目[7]，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。由學(xué)院科研團(tuán)隊(duì)提供實(shí)驗(yàn)課題，精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，既涵蓋多項(xiàng)基本技能訓(xùn)練，又充分體現(xiàn)出綜合、設(shè)計(jì)和創(chuàng)新的理念。

將研究思維、研究技術(shù)、科研技能、科研成果及工作經(jīng)驗(yàn)融入實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)全過程，保證了實(shí)用和先進(jìn)的技能培訓(xùn)及綜合能力培養(yǎng)，有效提高了畢業(yè)生在求職、求學(xué)中的社會競爭力。

開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，“天然色素提取分離與純化”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目系常秀蓮老師和青島鵬遠(yuǎn)康華天然產(chǎn)物有限公司合作，共同開發(fā)的研究成果，目前已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化。將工廠生產(chǎn)技術(shù)直接引入綜合實(shí)驗(yàn)，可極大提高學(xué)生的興趣，并在此過程中切實(shí)體會工程化的理念。

四、應(yīng)用成效

本成果從2012年開始在煙臺大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院多個(gè)專業(yè)應(yīng)用，年受益學(xué)生400人左右。應(yīng)用過程中，打破傳統(tǒng)學(xué)分/學(xué)時(shí)的限制，在完成本專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)的基本學(xué)分/學(xué)時(shí)（1學(xué)分/32學(xué)時(shí)）的基礎(chǔ)上，學(xué)生根據(jù)自己興趣愛好及考研就業(yè)方向，可以在全院開設(shè)的所有實(shí)驗(yàn)?zāi)K中自由選擇，也可以超學(xué)時(shí)/學(xué)分選課。

目前全院共開設(shè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K21個(gè)，其中19個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K跨專業(yè)開放，超過90%。70%以上的實(shí)驗(yàn)?zāi)K有學(xué)生跨專業(yè)選課，最高跨專業(yè)選課比例超過90%。

實(shí)施4年來，全院參與系統(tǒng)選課的總學(xué)生人數(shù)1568人，跨專業(yè)選課的人數(shù)超過480人，占總學(xué)生人數(shù)的30.9%;專業(yè)最高比例超過80%;超學(xué)分/學(xué)時(shí)選課人數(shù)超過100人。

本實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系既涵蓋多項(xiàng)基本技能訓(xùn)練，又充分體現(xiàn)出綜合、設(shè)計(jì)和創(chuàng)新的理念，拓寬了多個(gè)專業(yè)學(xué)生契合服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的需求口徑。與科研技能課、畢業(yè)論文等實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，提升了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練和科學(xué)科研的興趣，有效提高了學(xué)生科研技能和綜合創(chuàng)新能力的培養(yǎng)質(zhì)量[8]。

堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)教學(xué)與本學(xué)院優(yōu)勢科學(xué)研究相結(jié)合，為學(xué)生提供了更具實(shí)用性和先進(jìn)性的技術(shù)技能及綜合能力訓(xùn)練，強(qiáng)化了學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能和科研素質(zhì)的培養(yǎng)，有效提高了畢業(yè)生在求職、求學(xué)中的競爭力。學(xué)生在招聘中綜合能力的良好表現(xiàn)深受贊賞和好評，為學(xué)院和學(xué)校贏得了榮譽(yù)。

五年來，學(xué)院學(xué)生的考研率平均在35%以上，多數(shù)學(xué)生考入985院校和211院校。學(xué)生在復(fù)試中表現(xiàn)出的實(shí)驗(yàn)技術(shù)基礎(chǔ)和綜合能力深受招收單位贊賞和好評，為學(xué)院和學(xué)校贏得了榮譽(yù)。

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