生物科学综合实验及其教学模式的改革

引言：

生物科学作为一门以实验为基础的学科，综合实验课程是连接理论知识与实践应用的关键载体，直接影响学生专业素养的形成。当前，传统生物科学综合实验课程多以验证性实验为主，内容脱离学科前沿，教学中教师主导性过强，学生被动操作，难以激发创新思维；同时，单一的结果导向型评价方式也无法全面反映学生的综合能力。随着生物技术的快速发展，传统教学模式已无法满足行业对人才的需求，因此，开展生物科学综合实验课程及教学模式的改革，成为提升生物科学专业教学质量的迫切需求。

一、生物科学综合实验课程改革的核心方向

1.1 重构课程内容：打破学科壁垒，衔接前沿领域

传统生物科学综合实验课程内容多局限于单一学科分支，如植物学、动物学、微生物学等各自独立的实验项目，缺乏跨学科的整合与联动，导致学生难以形成系统的知识框架与整体实验思维。改革需以“系统性”与“前沿性”为原则，重构课程内容体系：一方面，整合多学科知识点设计综合性实验项目，例如“环境微生物多样性检测与功能分析”项目，需融合微生物分离培养、分子生物学（PCR、基因测序）、生物信息学分析等多领域技术，让学生在实验中理解不同学科技术的关联与应用；另一方面，紧密衔接生物科学前沿领域，将基因编辑、细胞成像、蛋白质纯化等现代生物技术融入实验内容，替代陈旧的验证性实验，使课程内容与行业发展、科研动态保持同步，帮助学生接触学科前沿，拓宽专业视野。

1.2 优化实验类型：减少验证性实验，增加探究性与设计性实验

传统实验课程中，验证性实验占比过高，学生只需按照教材步骤重复操作，无需思考实验设计的逻辑与意义，易形成“重结果、轻过程”的学习习惯。改革需调整实验类型结构，大幅降低验证性实验比例，增加探究性与设计性实验占比：探究性实验以“提出问题—设计方案—验证假设—分析结论”为流程，例如“不同环境因素对植物光合速率的影响探究”，教师仅提供实验主题与基础设备，由学生自主查阅文献、设计实验变量（如光照强度、 CO₂ 浓度、温度）、制定操作方案，通过实验数据的分析与讨论得出结论；设计性实验则完全由学生主导，结合兴趣与学科热点自主选题，如“某药用植物有效成分的提取与活性检测”，学生需独立完成从实验方案设计、材料准备、技术选择到结果呈现的全过程，在实践中锻炼科学研究的完整思维，提升问题解决能力。

二、生物科学综合实验教学模式的创新路径

2.1 转变教学角色：从“教师主导”到“学生主体”

传统教学模式中，教师全程主导实验过程，从实验原理讲解、步骤演示到数据记录要求，均由教师明确规定，学生处于被动接受的地位。改革需打破这一模式，实现教学角色的转变：教师从“主导者”变为“引导者”与“支持者”，在实验前仅提供实验背景、核心知识点与安全规范，不直接给出实验步骤；实验过程中，教师通过提问引导学生思考，如“为何选择该检测方法？”“实验数据异常可能的原因是什么？”，鼓励学生自主分析问题、解决问题；实验后，组织小组讨论与成果汇报，引导学生总结实验中的经验与不足，培养自主学习与主动思考的能力，让学生真正成为实验教学的主体。

2.2 引入多元化教学方法：融合项目式教学与信息化手段

单一的“课堂讲授+实验室操作”教学方法已无法满足学生多样化的学习需求，改革需引入多元化教学方法提升教学效果。一方面，推行项目式教学，将课程内容分解为若干个实际科研项目，如“模式生物（果蝇/斑马鱼）表型分析与基因功能研究”，以项目为驱动，让学生以小组为单位开展合作学习，在完成项目的过程中掌握实验技术、学会团队协作与沟通；另一方面，借助信息化教学手段辅助实验教学，例如利用虚拟仿真实验平台，让学生在虚拟环境中预习复杂实验操作（如细胞染色、仪器使用），降低实际操作中的失误率；通过线上学习平台分享文献资料、实验视频与数据处理工具，方便学生课后自主学习与复习，实现“线上预习—线下操作—线上复盘”的闭环教学，提升教学效率与质量。

三、生物科学综合实验教学评价体系的优化策略

3.1 打破单一评价标准，构建“过程+能力”双导向的多元化评价机制

传统评价体系多以实验报告的完整性与实验结果的正确性为唯一标准，忽视了学生在实验过程中的操作规范性、思维活跃度与问题解决能力，无法全面反映学生的综合素养。改革需构建多元化评价机制，从“过程”与“能力”两个维度设置评价指标：过程维度包括实验预习（文献查阅、方案设计）、操作规范（仪器使用、安全意识）、团队协作（小组分工、沟通配合）、实验记录（数据真实性、完整性）等指标；能力维度包括实验设计能力（方案合理性、创新性）、数据分析能力（数据处理方法、结果解读）、创新思维（问题发现、改进建议）等指标。通过过程性评价与能力评价的结合，全面、客观地评估学生的实验综合能力，避免“一考定优劣”的片面性。

3.2 丰富评价主体，实现“教师评价+学生自评+小组互评”的协同评价

传统评价中，教师是唯一的评价主体，评价视角单一，易受主观因素影响。改革需丰富评价主体，形成多主体协同评价模式：教师评价侧重实验操作的规范性、方案设计的科学性与结果分析的深度，确保评价的专业性；学生自评让学生对照评价指标反思自身在实验中的优势与不足，如“实验设计中是否考虑了变量控制？”“数据处理是否存在误差？”，培养自我反思能力；小组互评则针对团队协作中的贡献度、沟通效率等进行评价，例如小组内成员根据分工完成情况打分，促进学生在合作中学会尊重他人、客观评价同伴，同时增强团队意识。多主体评价不仅能提升评价的客观性，还能让学生在评价过程中进一步深化对实验的理解，提升综合素养。

结论：

生物科学综合实验课程及教学模式的改革，是适应新时代生物科学人才培养需求的必然选择。通过重构课程内容、创新教学模式、优化评价体系，能够有效解决传统教学中存在的内容滞后、模式单一、评价僵化等问题，帮助学生从“被动操作”转向“主动探究”，从“掌握技术”转向“培养能力”，最终实现实验操作能力、科学思维与创新意识的全面提升。

参考文献：

[1]高兆建,张建萍,张传丽,等.生物工程专业实践教学与科研相融合的创新教学模式探索[J].安徽农业科学.2021.09.074 .

[2]黄玉贤,汤金波.在生物实验教学中开展学生自主创新实验[J].实验教学与仪器.2021.04.001