生命科學(xué)基礎(chǔ)實驗教學(xué)改革探索論文

　　摘要：本文通過“生命科學(xué)基礎(chǔ)實驗教學(xué)體系”的建立與創(chuàng)新，改善學(xué)生的實踐研究能力和品質(zhì)，提高學(xué)生分析和解決實際問題的能力，強(qiáng)化技能訓(xùn)練，探究研究型和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的新模式.

　　關(guān)鍵詞：基礎(chǔ)實驗技術(shù)；改革；實踐；探索

　　生命科學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，實驗教學(xué)為教育和人才培養(yǎng)的核心.通過實驗教育，掌握最基本的實驗方法與技術(shù)，提高學(xué)生的實踐能力和研究的天賦，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析問題、解決問題的能力和革新意識，根據(jù)21世紀(jì)的社會發(fā)展的需求，對人才培養(yǎng)要寬幅度、厚基礎(chǔ).因此，提高學(xué)生實驗教學(xué)質(zhì)量成為實驗教學(xué)永恒的主題[1].

　　1現(xiàn)行的實驗課的教育結(jié)構(gòu)內(nèi)容，教學(xué)方式存在的問題

　　(1)驗證實驗的教育課程方式，實驗課程分散、內(nèi)容設(shè)置交叉、重復(fù)，實驗內(nèi)容不能完全適應(yīng)學(xué)科發(fā)展.傳統(tǒng)的實驗教學(xué)課程理論和實驗的教育教學(xué)，包括理論教學(xué)實驗，包括教師的組織和安排.傳統(tǒng)性的實踐實驗教育模式：實驗教材→老師的說明→學(xué)生操作→實驗報告.一般是教師在實踐實驗課上講解考試指導(dǎo)書上的內(nèi)容，反復(fù)重復(fù)實驗的注意事項，提示學(xué)生；并等待學(xué)生完成實驗，提交實驗報告,修正[2]，使課堂時間和實驗室實驗占用非常難以實現(xiàn)合理分配和使用.實驗學(xué)生人數(shù)，實驗課堂，實驗室的安全管理限制，固定了教育教學(xué)的實驗內(nèi)容，教學(xué)模式業(yè)也較單一.好的內(nèi)容相對比較簡單，本學(xué)科發(fā)展前沿的聯(lián)系與融合不緊密.(2)實驗內(nèi)容的系統(tǒng)性，沒有相對獨立的實驗課則實驗內(nèi)容的選擇統(tǒng)一很難實現(xiàn).動物實驗、植物實驗、細(xì)胞生物試驗、病理實驗、遺傳實驗、家畜的解剖和試驗胚胎組織都涉及到顯微鏡的使用；在微生物實驗、細(xì)胞工程實驗中都涉及到微生物的無菌操作等.因為這些分散在不同的課程中的內(nèi)容,使實驗缺乏完整性和系統(tǒng)性.（3）儀器設(shè)備和實驗室使用率低下由于傳統(tǒng)實驗課程實行“分科設(shè)置、內(nèi)容單一、驗證為主、被動學(xué)習(xí)”的實驗教學(xué)體系，因為學(xué)科需要，不同實驗室往往購置相同儀器設(shè)備，但是由于條塊分隔，缺少協(xié)同，一些設(shè)備重復(fù)購置，使用率極低，部分實驗室使用率也低下[3].（4）“灌注”式的教育方法，教師在實驗課上說明實驗內(nèi)容的操作和表達(dá)方式操作，學(xué)生習(xí)慣性的根據(jù)老師的解釋按照實驗教學(xué)設(shè)計步驟簡單重復(fù)[4].另外，傳統(tǒng)實驗課程時間是有限的，實驗課通常會供給教師全部好的試劑，學(xué)生應(yīng)根據(jù)步驟進(jìn)行操作，從而導(dǎo)致學(xué)生在上完全部實驗課程后還經(jīng)常出現(xiàn)不會配制基本的實驗試劑，配制試劑時,無法完成基本的化學(xué)轉(zhuǎn)化；甚至一些基本的儀器,如酸度計、高壓滅菌鍋等都不會使用的弊病.

　　2“生命科學(xué)基礎(chǔ)實驗教學(xué)體系”的改革與建立

　　面對傳統(tǒng)實驗教學(xué)的這些問題，我們在課程教學(xué)內(nèi)容的集成和優(yōu)化、新的教育教學(xué)方法和模式,建立科學(xué)的評價體系進(jìn)行了研究，提出了實驗課程結(jié)構(gòu)改革的構(gòu)思，將本科生必修的基礎(chǔ)實驗技術(shù)打通，淡化專業(yè).獨立設(shè)置了一門以基礎(chǔ)技能素質(zhì)訓(xùn)練為平臺的“生命科學(xué)基礎(chǔ)實驗技術(shù)”課程，共計36個學(xué)時，以“顯微鏡操作技術(shù)”、“無菌操作技術(shù)”，“切片制作技術(shù)”，“離心機(jī)使用”、“分光光度計使用”5個模塊的實驗技能訓(xùn)練，構(gòu)建了實驗課程新體系，通過顯微鏡、干燥箱、培養(yǎng)箱、高壓滅菌器、超凈臺、離心機(jī)以及分光光度計等儀器設(shè)備的操作及維護(hù)訓(xùn)練，使學(xué)生全面掌握實驗室的基礎(chǔ)試驗技術(shù)，鍛煉學(xué)生的實踐能力，加強(qiáng)技能訓(xùn)練，為研究型和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)探索新的教學(xué)實驗體系.2.1綜合創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置上,進(jìn)一步整合實驗內(nèi)容、重新改造和創(chuàng)新實驗內(nèi)容，讓“關(guān)注質(zhì)量和提高能力”的教學(xué)理念在教學(xué)過程中有效地實現(xiàn)，同時開發(fā)一個技能驗證實驗科學(xué)集成系統(tǒng)綜合實驗.以培養(yǎng)學(xué)生動手能力為主，將本科生必修的基礎(chǔ)實驗技術(shù)打通，淡化專業(yè).在“顯微操作技術(shù)”模塊，將原來植物學(xué)、微生物學(xué)實驗中“常規(guī)顯微鏡的使用”、細(xì)胞生物學(xué)實驗中“相差顯微鏡、熒光顯微鏡的使用”等整合為“顯微操作技術(shù)”一個模塊，讓學(xué)生重點掌握普通及相差和熒光等特殊顯微鏡的操作規(guī)程，學(xué)會臨時裝片的制作技術(shù)、掌握生物繪圖的方法，掌握顯微攝影、顯微圖像處理技術(shù)，真正體現(xiàn)了課程“基礎(chǔ)與先進(jìn)、經(jīng)典與現(xiàn)代”的特色；在“無菌操作技術(shù)”模塊，從器皿的清洗、包扎、培養(yǎng)基的配制到常規(guī)滅菌儀器設(shè)備（干燥箱、培養(yǎng)箱、高壓滅菌鍋等）的使用，讓學(xué)生掌握常用器皿的正確清洗、包扎方法；了解常用的滅菌方法—干熱滅菌、濕熱滅菌、紫外線滅菌及化學(xué)滅菌；掌握培養(yǎng)基的配制及不同類型滅菌器的使用.掌握干燥箱、培養(yǎng)箱、高壓滅菌器、超凈臺的使用及維護(hù)，使學(xué)生從對無菌概念的一知半解到熟練掌握無菌操作流程，并對無菌概念有了更深刻的認(rèn)識；在“切片制作技術(shù)”模塊，既含有傳統(tǒng)的、基礎(chǔ)性的石蠟切片制作，同時也安排了冷凍切片制作實驗.讓學(xué)生認(rèn)識到石蠟切片不只是考察組織和器官的一般形式，理解組織細(xì)胞的重要性.活性及其變化過程.冰凍切片制作不僅僅是一個關(guān)于冰凍切片機(jī)操作和使用，應(yīng)是全面探索與不同的實驗的條件.組織的結(jié)構(gòu)和組織標(biāo)記形式的影響，從多個視角激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)意識和興趣，也使學(xué)生們能充分掌握冰凍切片的制作技能；在“分光光度計使用”模塊，讓學(xué)生掌握分光光度計、酶標(biāo)儀的基本原理與操作方法；在“離心技術(shù)”模塊，從普通低速離心機(jī)、大容量離心機(jī)到高速冷凍離心機(jī)，讓學(xué)生熟悉實驗室常用離心機(jī)的種類、學(xué)會低速、高速、大容量、冷凍等各種離心機(jī)的使用，從而為樣品的普通離心到細(xì)胞、蛋白質(zhì)及病毒的差速離心都有一個全面認(rèn)識.2.2改革實驗室管理體制和運(yùn)行機(jī)制公共的開放實驗室,一個綜合性的實驗平臺,將以往的教學(xué)實驗室變?yōu)榫C合設(shè)計性試驗開放平臺，配備常規(guī)儀器設(shè)備，如烘箱、培養(yǎng)箱、分析天平、搖床、高壓滅菌器、合理優(yōu)化設(shè)備的使用，共用校內(nèi)資源，教育環(huán)境的改善，學(xué)生的創(chuàng)造能力才能得到提高.2.3建立教學(xué)科研協(xié)同的課程實驗教學(xué)模式教師研究的本科實驗教育，培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能和創(chuàng)造能力，資源共享的教學(xué)與科研，不受實驗室障礙的壓力，重點實驗室、技術(shù)研究中心和實驗室教育中心“一體化”、有意識的把技術(shù)成果轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新的實驗項目，增強(qiáng)學(xué)生的試驗創(chuàng)造能力.針對存在的問題,引入科學(xué)研究的成果,理論和實驗教學(xué)，基礎(chǔ)和前沿，實踐和實驗教育的內(nèi)容結(jié)合，為學(xué)生的不斷發(fā)展奠定基礎(chǔ).2.4開展研究創(chuàng)新型實驗鼓勵學(xué)生參與教師課題，積極參加“大學(xué)生創(chuàng)新性實驗競賽”活動.學(xué)生是一般以2-3個人為一個小組，確定研究內(nèi)容和設(shè)計實驗方案.老師首先根據(jù)學(xué)生的實際能力,實驗室條件評估的實際意義和研究內(nèi)容,通過設(shè)計并實踐，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)問題并解決，可以造就他們的創(chuàng)新精神和科學(xué)研究能力.2.5改革實驗教學(xué)方法和手段增加綜合性和設(shè)計性實驗最重要的特征是具有了基礎(chǔ)知識和基本實驗技能、綜合實踐的內(nèi)容、實踐要領(lǐng)和綜合實踐的手段.在概括實踐階段，教師會要求學(xué)生的獨立實踐操作技能.設(shè)計實踐是指定學(xué)習(xí)的目標(biāo)、獨立設(shè)計實踐方案、具體的研究方法,獨立實踐操作技能、實驗結(jié)果的分析.學(xué)生主體創(chuàng)新實驗教育的形式、學(xué)生主動性和創(chuàng)造性、造就學(xué)生的團(tuán)隊精神.這樣的教學(xué)模式，教師必須充分理解學(xué)生的知識背景和實驗計劃,掌控最基本的實驗技能,學(xué)生的科學(xué)天賦、科學(xué)控制、一個可行的具體實驗計劃、在實驗的不同階段保證實驗?zāi)軌蝽樌�進(jìn)行.如學(xué)生自主創(chuàng)新性實驗“豬副嗜血桿菌人工感染仔豬的病理學(xué)觀察”研究，要求在學(xué)生面前實驗是培養(yǎng)學(xué)生熟練掌握石蠟切片的生產(chǎn)過程，設(shè)計方案相關(guān)的試劑調(diào)和，實驗動物的飼養(yǎng)，動物的模型，實驗動物解剖，顯微鏡，顯微照片和組織細(xì)胞形態(tài)分析等實驗技巧的詳細(xì)教導(dǎo)，同時實驗的筆記，實驗成果的分析，實驗室的安全管理，并對其他的科學(xué)素養(yǎng)和規(guī)范進(jìn)行解釋.如你所看到的，教師不是設(shè)計性實驗，而是實時跟蹤每一個實驗的階段.科學(xué)的合理評價方法是實驗檢驗是一種有效的手段，一種激勵，推進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的方法，科學(xué)考試的方式方法很重要.本課程的特征和綜合設(shè)計不同，基本操作技能和科學(xué)研究創(chuàng)新能力的重視和多方面實踐考核系統(tǒng)的設(shè)立，評價學(xué)生的實驗過程的每一個部分，對學(xué)生的良好的實驗?zāi)芰φ{(diào)查，考察學(xué)生的良好實驗的能力.課程評價體系由以下部分組成.①綜合設(shè)計成績通常為小組的形式，一部分的學(xué)生依賴他人的現(xiàn)象，對授課影響很大.因此，我們從學(xué)生實驗、實驗的準(zhǔn)備、教室秩序、實驗室的安全衛(wèi)生維持性等一部分方面的考察結(jié)果.學(xué)生的平時成績，以客觀地了解學(xué)生對實驗的態(tài)度,同時,培養(yǎng)學(xué)生良好的實驗室工作習(xí)慣也很重要.②實際操作技能評估學(xué)生的技能掌握熟練程度是學(xué)生是否能夠順利開發(fā)綜合設(shè)計實驗的基礎(chǔ)，為此，我們在學(xué)生大一階段就開展“生命科學(xué)基礎(chǔ)實驗技術(shù)”技能訓(xùn)練，分模塊指導(dǎo)，學(xué)生熟練掌握后，教師對每個學(xué)生的實驗技能進(jìn)行現(xiàn)場考核，要求每個學(xué)生都必須熟練掌握每個模塊的操作.③實驗設(shè)計能力考核，在話題開始之前,開題報告是每個小組必須要寫的，用來闡述每個主題的理論基礎(chǔ)和創(chuàng)新點，要求學(xué)生整理有問題的資料，逐步形成了科學(xué)研究的構(gòu)想；課題執(zhí)行過程中要求他們做出詳細(xì)研究計劃，實驗實施過程的準(zhǔn)備、收集材料、試劑的準(zhǔn)備、儀器器材、基本操作的典范，觀察的過程處理問題，觀察實驗現(xiàn)象，實驗數(shù)據(jù)的原始筆記和實驗的成果等.并隨時檢查能否按照計劃進(jìn)行，；課題完成時，要求學(xué)生完成完全標(biāo)準(zhǔn)化的實驗報告和論文.通過教師和學(xué)生的實踐過程進(jìn)行跟蹤與控制，學(xué)生觀察實踐的能力，解決問題的能力，基本技巧的學(xué)習(xí)能力，獨立思考和團(tuán)隊合作的意識.實驗方法的改革，學(xué)生的學(xué)習(xí)觀念不會再是等、觀、觀、抄、法、這就是學(xué)生的實行能力和綜合思考能力.

　　3改革取得的教學(xué)效果

　　課程教育教學(xué)體系經(jīng)過近三年的不斷改變與創(chuàng)新,逐步的完善.學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和責(zé)任感,要掌握實驗操作技巧，不僅會促進(jìn)對理論知識的理解，并且還會掌握獨立分析和解決問題的能力和學(xué)生科學(xué)研究的態(tài)度和良好的團(tuán)隊合作的精神.在新教學(xué)體系下，實驗教學(xué)從教師為主體,轉(zhuǎn)向了以學(xué)生為中心,學(xué)生從被動到主動學(xué)習(xí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣濃厚、實驗興趣得以激發(fā)，學(xué)生為自己設(shè)計的實驗、自己的創(chuàng)新課題，自己的挑戰(zhàn)項目，傳統(tǒng)實驗的授課數(shù)倍的時間與精力，實驗教育學(xué)習(xí)，得到了好的實驗結(jié)果。.學(xué)生的動手和實踐能力有了很大提高，學(xué)生在實驗課結(jié)束后能熟練運(yùn)用現(xiàn)在的課程,熟練使用實驗室的常規(guī)儀器，如天平、pH計、超凈工作臺、生物安全柜、高壓滅菌鍋、恒溫培養(yǎng)箱、鼓風(fēng)干燥箱等，學(xué)生對實驗也有一個全面的了解.學(xué)生可根據(jù)配方，獨立完成各種試劑的配制及基本操作，為后續(xù)的本科畢業(yè)論文和參與教師科研課題及參與“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生創(chuàng)新大賽實驗打下良好基礎(chǔ).學(xué)生可以自主設(shè)計方案、獨立完成實驗.學(xué)生掌握相關(guān)的實驗技能，發(fā)現(xiàn)了學(xué)生良好的分析問題的能力，解決問題的能力和創(chuàng)造性的思考能力有所提高.教育教學(xué)的內(nèi)容，教學(xué)方式方法和要領(lǐng)，評價系統(tǒng)的設(shè)立問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)生普遍的反映比較滿意.實驗儀器和實驗室得以充分利用，通過平臺儀器設(shè)備的共享及實驗室的開放，儀器設(shè)備利用率有了較大提高，如PCR儀、離心機(jī)、天平、恒溫培養(yǎng)箱等設(shè)備，利用率從原來的91.2%提高至98.9%，學(xué)生開展設(shè)計實驗也從原來的實驗室多間、散亂分布到統(tǒng)一集中管理，實驗室利用率得到極大提高，實驗室安全管理也得到極大改善.課題及論文等碩果累累，改革實驗教學(xué)體系建立并實施以來，學(xué)生參與教師科研課題105項，大學(xué)生科技創(chuàng)新計劃項目立項65項，學(xué)生學(xué)術(shù)論文在CN刊物上正式發(fā)表51篇，其中SCI收錄7篇，獲福建省“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽獎項14項.2012年以來，有114名學(xué)生被廈門大學(xué)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、西南大學(xué)、揚(yáng)州大學(xué)等大學(xué)錄取為碩士研究生，錄取率歷年來居全校前列.

　　4結(jié)語

　　創(chuàng)新型人才培養(yǎng)是現(xiàn)代高等教育的主要任務(wù)之一，實驗教育作為教育教學(xué)的主要部分，成為高素質(zhì)創(chuàng)造人才的重要步驟[5].隨著改革的不斷強(qiáng)化，實驗教學(xué)已經(jīng)成為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新科研能力的一種手段.在生命科學(xué)基礎(chǔ)實驗教學(xué)體系的構(gòu)建中，創(chuàng)新性是明顯地，實驗性質(zhì)的研究和探索，實驗課的「基礎(chǔ)和先進(jìn)，經(jīng)典與現(xiàn)代」特征[6].另外，實驗和學(xué)生個人有差異，利用分層教育的方法，在采用多媒體視頻的補(bǔ)助教育的基礎(chǔ)上，更完整的建立評價系統(tǒng).這個新的教育體系提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)的積極性和自主性，學(xué)生的科學(xué)研究的初步的訓(xùn)練會有良好的科學(xué)的質(zhì)量和科學(xué)的品質(zhì)，和學(xué)生的理論實際連接，實事求是，團(tuán)結(jié)，合作，技術(shù)改革的科學(xué)創(chuàng)新精神[7].教學(xué)團(tuán)隊將會在未來的教育教學(xué)工作中不斷思考和探索,繼續(xù)教學(xué)體制改革和創(chuàng)新,以適應(yīng)新時期培養(yǎng)創(chuàng)新人才的要求.

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