复旦开的这门课，让选修的本科生又虐又爽！
发布时间：2020-12-07 20:23:14来源：麦可思研究
让大一新生做科研，会不会揠苗助长？复旦大学BIOS课程用独出心裁的课程设计给学生又虐又爽的科研初体验。
太长不看
（文章重点我们给您划出来了）
在推动本科生尽早参与科研方面，复旦大学生命科学学院的BIOS课程团队或许是先行者之一。该课程的教学目标之一是完成学生对生物学科研能力的启蒙，吸引学生尽早开始自主科研。
那么该课程的教学目标是什么呢？据该课程主要参与教师——复旦大学生命科学学院研究员蔡亮分享，通过BIOS课程，学生将会掌握相关学科的核心实验技能。BIOS课程设计的另一个与众不同之处在于强调能力培养而非简单的知识点获取，启发学生解决问题。
“给学生提供一张炒青菜的配方，但是不给学生提供青菜，而是换成了菠菜，学生能否把菠菜炒出来？”该课程希望以此提高其分析、思考和解决问题的能力。
从课程成效来看，参加过BIOS课程的学生在科研方面表现卓越。并且，虽然BIOS课程尚未开展课评，但学生的反馈积极。
以下为正文：
BIOS课程：大一科研初体验
2018年10月，教育部发布《关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》，其中提到“为本科生参与科研创造条件，推动学生早进课题、早进实验室、早进团队，将最新科研成果及时转化为教育教学内容，以高水平科学研究支撑高质量本科人才培养，……增强学生创新精神和科研能力”。
在推动本科生尽早参与科研方面，复旦大学生命科学学院的BIOS课程团队或许是先行者之一。BIOS课程是生物学综合实验基础（BiologyIntensiveOrientationSummer）的首字母缩写，该课程于2014年底开始建设，2015年夏天正式“开门迎客”。
BIOS课程由六大关注不同生物学领域的实验模块组成，分别为小鼠遗传学、斑马鱼遗传学、果蝇遗传学、生物化学、细胞生物学和植物生理学，每个模块设有20～25个实验活动。学生将在5周内参加自选的2个模块，每个模块为期15天。
BIOS课程设置之初对标国外一流院校的本科实验教学。复旦大学生命科学学院研究员蔡亮是BIOS课程的主要参与教师之一，也是细胞生物学模块的设计者之一。
蔡老师表示，与复旦大学的BIOS课程相比，国外类似课程的实验深度较低、投资较少。比如国外院校带本科生做聚合酶链反应实验时，会将教师预得的产物分装给学生进行结果检验；BIOS课程不仅会让学生真正去使用实验试剂做聚合酶链反应实验，而且制造困难让学生一开始拿不到理想的结果，从而留出实验改进的空间。BIOS实验课2015年开课，2016年确定所有教学内容，之后几年的课堂教学内容没有改变：这是为了获取可对比的教学数据进行纵向的教学分析。
课程的教学目标之一是完成学生对生物学科研能力的启蒙，吸引学生尽早开始自主科研。蔡老师介绍：“BIOS课程希望能够促进学生尽早进入实验室，通过课程经历使学生树立科研信心。大一暑假上完BIOS课程后，学生大二就能进实验室。如果本科后三年在一个实验室里钻研，就有可能产出比如第一作者或者共同第一作者的论文；当然，通过在多个实验室的轮转，找到吸引学生投身科研工作的研究生阶段的方向，也是很不错的。”
课程设计：从青菜到菠菜
让大一学生进实验室是不是一次“揠苗助长”？大一学生的知识和能力是否能满足科研实验的需求？2019年7月，《中国青年报》曾报道，一些高校的本科生参与科研，最终沦为实验的“观察员”或出现仅在课题组打杂的尴尬情况。不仅是学生迷茫，负责的导师面对学生科研也出现了不知所措的情况。
对此，蔡老师认为，做实验就像是按配方炒菜。不同年级的学生在实验操作方面没有明显差距。通过BIOS课程，学生将会掌握相关学科的核心实验技能。以细胞生物学模块为例，细胞培养、细胞固定、细胞染色是学生可以通过课程和学习掌握的核心实验技能。在课程中，助教会对学生实验操作的多个方面进行多次打分，以打分与及时反馈促进核心实验技能的掌握。
BIOS课程设计的另一个与众不同之处在于强调能力培养而非简单的知识点获取，启发学生解决问题。“给学生提供一张炒青菜的配方，但是不给学生提供青菜，而是换成了菠菜，学生能否把菠菜炒出来？”“BIOS课程要启发学生拿到别人的配方，改良后自己使用；让学生解决问题。学生需要有一个想法或者概念，通过实践获得结果并按结果进行改进，才是真正‘学会’。我们在课程中的实践是，教师给学生提供的是未优化的实验，让学生炒菠菜却给学生提供炒青菜的配方。这样实验做下来当然效果不好，那么就要分析原因，思考解决方案。”蔡老师如是说。
蔡老师举例：做细胞培养实验，可能需要6种试剂，培养环境是37摄氏度，置于某一仪器中。但是，仪器无法正常工作，只能维持温度，无法维持二氧化碳浓度，使二氧化碳浓度从理想的5%变成室内二氧化碳浓度。于是教师提出问题：这段时间要怎样处理？
在实验过程中，学生组成3或4人的学习小组进行讨论。于是有些小组会考虑增加细胞营养，有些小组会调整培养液的pH值，然后各小组开始做实验看结果，之后再汇总和讨论。在这种情况下，学生的团队合作能力得到锻炼和提升。“面对同一个问题，不同小组会提出不同的解决方案。通常情况下，学生提供的多个方案中会有一个方案是正确的。”
在BIOS课程中，学生体会了类似真实科研环境中的“提出问题分析讨论解决问题”的模式。课程给予学生充分的自主权，允许学生多次试错（前两次实验时，助教仅会给学生打分和反馈，但不计入成绩，第三次实验时分数才会计入成绩）。这是为了让学生放开手脚，避免学生因为分数压力不愿尝试。
BIOS课程由11位教师讲授，每位教师均为一线科研人员。每个模块实施10～12人的小班教学，每班有一名或两名教师、两名助教，课程师生比达到1︰3。高师生比意味着学生能够获得教师和助教更多的关注，与教师和助教更多地讨论互动。
数据链接
麦可思数据显示，30%的2018届本科毕业生读研的主要动机是“想做学术研究”，51%的2018届本科院校读研的毕业生认为母校本科学术准备需要改进之处是“研究方法”。
申请制上课
不同于大多数高校的选修课允许学生在教务系统内自主选择，BIOS课程虽然面向所有有志于从事生命科学研究的大一本科生，但颇为“高冷”地采取了申请制。学生在一个月内集中报名，提交申请材料。学生需要回答一些与自己以往经历相关的问题，比如遇到的最大困难是什么，做过的最有挑战的事情是什么。一部分学生会在第一轮直接获得上课资格，一部分学生会被拒绝，还有一些学生有机会进入第二轮面试。在面试时，多位教师会进一步了解学生的科学兴趣，集体决定是否入选。
蔡老师认为，申请制可以确保来上课的是真正喜欢科研的学生。2015年BIOS课程首次开课时，吸引50人报名，最终录取40人。此后几年课程始终保持50人的开课规模，招录比例从1.2︰1，逐渐上升到2︰1，2019年暑期的课程申请人数超过120人，招录比超过2.5︰1，口碑效应初现。
如果没有对科研的兴趣和热爱，很可能无法在BIOS课程高强度的集中训练中“幸存”下来。BIOS课程节奏密集，实验安排从早到晚，休息时间很少。选修BIOS课程的学生在暑期小学期没有闲暇选择其他课程。“我们希望学生可以心无旁骛、全身心地投入到课程中来。我们希望BIOS能对学生之后三年的学习和今后的深造产生显著影响。”
从课程成效来看，参加过BIOS课程的学生在科研方面表现卓越。除了校级和国内科研竞赛外，BIOS毕业生已成为参加合成生物领域顶级赛事国际基因工程机器大赛（InternationalGeneticallyEngineeredMachinecompetition，即iGEM）的主要战力。
虽然BIOS课程尚未参与课评，但学生的反馈非常积极。其中参与2017年BIOS课程的几位学生写道：“不断发现问题、提出问题并找到答案的过程让我感到很满足。”“实验不是一帆风顺，获得最终结果之前往往要经过很多次失败。但从每一次失败中都获得结论却不是一件很难的事情，每一步的结论都会为最后的结果做铺垫。要学会坦然接受实验中出现的各种问题，积极寻找解决方法。”
2015年和2016年选修BIOS课程的学生已经毕业；而两届学生中毕业后继续从事科研的学生大多参与过那年夏天的BIOS课程。蔡老师说：“我们希望看到BIOS课程帮助学生养成科研志趣，驱动学生持续做科研，更长期的培养效果仍需要时间来追踪。”
BIOS课程为学生提供了真实的科研经历，构建了以学生为中心的体验式教学，采用“把青菜换菠菜”的启发式教学模式，做到了关注每一位学生的学习和科研能力养成，成为学生未来科研卓越的第一步。
主要参考文献：BIOS课程网站
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本文为麦可思专稿
本期责编|麦可思谌超
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