提高细胞生物学实验教学质量需重视实验准备工作*

魏玲 张小萍

（西南大学生命科学学院,重庆 400715）

细胞生物学是研究细胞生命活动基本规律的学科,是现代生命科学的基础学科之一[1]。而作为实验科学的细胞生物学除了理论教学之外还需开设实验课程,以使学生掌握有关细胞生物学的基本研究手段和方法[2]。掌握这些基本技术和方法对于今后的科研和工作都是十分必要的。在引导学生掌握科学方法、养成科学态度和创新精神、培养学生分析问题和解决问题的能力方面,实验教学也具有课堂教学不可替代的作用。实践证明,细胞生物学实验教学工作开展的好坏与实验准备工作的好坏密切相关。尽管实验准备工作琐碎,繁杂,甚至枯燥,却直接关系到实验教学的质量,意义重大,必须重视。

1 细胞生物学实验准备工作的重要性

细胞生物学实验教学是一项涉及细胞等活的生物材料、器材以及试剂等多方面的教学工作,其中的每一个环节都存在不确定性:细胞等活的生物材料在实验中的使用;实验仪器在实验中能否正常运行,不同仪器、相同仪器不同型号甚至同种型号仪器间在操作上可能的差别;不同试剂、同种试剂不同批次间的差异等都存在不确定性[3]。这些不确定性虽然微小,但一旦出现都将直接影响实验教学。因此就需要通过认真细致的实验准备工作避免"不确定"的发生,保证实验教学的正常进行。

可见,细胞生物学实验准备工作的充分与否直接关系到实验教学的正常进行,关系到实验教学预期目的的实现,并最终关系到学生实验技能和动手能力的提高,直接影响实验教学质量。

2 如何做好细胞生物学实验准备工作

细胞生物学实验准备工作繁琐而复杂,但只要在具体工作过程中能自始至终做到思想重视、工作认真、准备仔细充分,并不断加强相关工作的计划性,就可以较好的完成实验准备工作,保证实验教学任务的顺利完成。同时,细胞生物学实验准备不应是教师单方面的,也应该要求学生做好相关的准备工作,从而提高实验教学的效率和质量。

2.1 实验教师的实验准备工作

2.2.1 实验教师自身的准备

随着高校实验教学改革的不断深入,大部分教学实验已由单纯验证性实验转为综合性、设计性实验,细胞生物学实验教学也是如此,这对实验教师提出了更高的要求,为了能胜任实验教学工作,教师应不断学习和拓展本学科的有关理论知识,并通过多种形式加强相关学科知识和技能的学习训练,通过反复操练等形式不断提高自身的实验操作技能。在准备某个实验前一定要认真研究实验指导材料,彻底明确实验目的、原理、操作步骤等,以减少盲目性,提高工作效率。同时认真复习与实验相关的理论知识,以便指导学生实验。

2.2.2 根据课表列出实验准备工作的安排表

细胞生物学的实验涉及显微镜的使用、细胞化学、细胞骨架、细胞培养、动物细胞染色体制备等实验,其中细胞培养和动物细胞染色体制备实验都需要用到活的细胞,所以实验准备工作有其特殊的时间要求。因此,每一学期开学时,就要根据实验教学大纲确定具体实验内容、制定实验教学进度表,再按照实验内容、实验教学进度表,并结合实验室利用状况,制订出实验准备的具体计划,使每次实验课都能按计划、有条不紊地开展。在准备上次实验的同时,还要注意下次及后续实验的内容及日期,使有些必须提前准备的实验不会耽误。例如,做动物细胞染色体制备实验时,要在学生实验前6～8小时加入秋水仙素进行预处理;而细胞培养实验,在学生实验进行前几周就要进行学生实验用细胞的准备等。

2.2.3 实验相关用品的准备

在上细胞生物学实验课前,首先根据选择开设的实验拟定一个详细的药品和生物材料采购清单,再清点实验室中库存药品的情况,对于库存中没有的药品需要及时订购,一些活的生物材料在临用前及时订购,以免耽误实验的顺利开展。

除了药品之外,细胞生物学实验还需其他的实验器材,主要是显微镜（包括普通光学显微镜、相差显微镜、荧光显微镜和倒置显微镜等）、离心机、恒温水浴锅、干燥箱、培养箱、高压锅、冰箱和玻璃器材。在开学时要进行一次仪器运行情况的检查,并在每次实验前的预实验中再次检查本次实验所用仪器的运行情况,之后将仪器和其他器材按相关比例数放到实验室的适当位置,保证放置整齐有序并便于使用。在实验中如遇仪器损坏时及时更换,保证学生实验的正常秩序。实验后认真检查仪器并及时回收,做好相关记录,其他实验器材及时清点、整理。在试剂准备方面:主要根据不同化学试剂的不同性质和使用期限有计划地配制,并及时进行预实验检测配制试剂的质量,保证实验正常使用。

2.2.4 认真细致地做好预实验

由于细胞生物学实验受很多因素的制约,实验条件要求较高。哪怕是一点极小的失误,都会导致实验的失败或效果不理想,所以每次实验前必需认真进行预实验。通过预实验可以检测配制试剂的质量和相关仪器的运行情况,熟悉操作过程,同时发现实验过程中易出现的问题,并找出解决的方法,归纳出实验的注意事项,保证学生实验的顺利进行。比如《动物染色体的制备与观察》实验需用秋水仙素对细胞进行预处理,如果所加秋水仙素浓度过大或预处理的时间过长,便会出现中期染色体形态不好（主要表现为染色体分散差,形态变短）。我们严格遵守实验规则,从而保证了实验的质量及效果。实验过程中,通过认真的实验观察,我们对某些方法还进行了适当的改进。比如《动物染色体的制备与观察》实验通常要在室温下进行低渗处理20min,但在实验过程中我们发现,当室温较低（低于25℃）时低渗效果并不理想,若改为在水浴锅中37℃低渗就能达到好的低渗效果。

2.2.5 参与实验课集体备课,为上好实验课提供实验依据

要使学生能在短暂的实验课中学到更多的知识并得到满意的实验结果,我们会把预试验中收集到的可能影响实验结果的所有资料提供给集体备课,让全部带实验课的老师统一操作标准,使大家了解实验中可能会出现的问题及原因以及解决这些问题的方法[4]。比如在《动物染色体的制备与观察》实验中,其常规操作步骤是先滴片,再用风机吹干,室温干燥过夜后再用Giemsa染液染色。可我们发现按此程序操作后,制作的装片用Giemsa染液染色的效果并不好。于是,我们改为室温干燥后将装片放入80℃干燥箱中烘烤几分钟,再放入装有Giemsa染液的染缸中染色,这样装片更容易被染上色,而且染色效果更好。又如在相差显微镜实验中,我们用相差显微镜观察紫鸭拓草雄柱花丝表皮毛细胞的胞质环流现象。紫鸭拓草一般在上午开花,到了下午和晚上,花就蔫了,如果实验课安排在上午,在野外就能够采到满足实验条件的花,但到了下午和晚上,直接在野外采的花就不能满足实验条件了。为此,我们想了不少的办法,如果下午或晚上有实验课,我们在上午就采摘带有较多含苞待放的花骨朵的紫鸭拓草,将其放在装有自来水的烧杯里,在日光灯下培养。到上课时,选取花骨朵里面的花丝进行实验,也能达到比较理想的实验效果。

2.2 学生的准备工作

在以往的细胞生物学实验准备工作中往往忽视学生方面的准备工作:学生课前不预习相关的实验内容,实验课上等着老师讲解实验目的、原理、操作步骤,然后循规蹈矩、"按方抓药"地进行实验,实验对他们而言只是机械性的重复,课后对实验的相关内容和操作不会有太深刻的印象,实验教学效果不理想[3]。此外,学生没有参与实验准备,只是进行了部分的实验操作,对实验缺乏整体的了解与把握,从而导致学生在整个实验过程中处于被动地位,其学习积极性也处于较低的水平状态。针对这种问题,我们认为可以采取以下的措施:

2.2.1 要求学生进行课前预习

要求学生在实验课前结合所学的相关理论知识及实验指导预习实验目的、原理、操作步骤等内容,做到带着问题进行实验,有的放矢的进行实验,在实验中主动去解决问题。教师在实验中通过提问以检查学生课前预习的情况,记录提问成绩并最终计入实验总成绩。同时,教师也随时解答学生的疑问,帮助学生解决在预习中或实验中发现的问题,培养学生科学的思维方式。这样可大大提高实验教学的效率和水平。

2.2.2 学生参与细胞生物学实验准备

细胞生物学的许多实验内容不是一堂实验课就可以完成的,必须在实验课前做好大量的实验准备工作和预备实验,才可以保证学生实验现象明显,结论正确。为了提高学生的积极性,让学生也参加实验准备。传统的细胞生物学实验教学内容一般分为三大类,第一类是基础性的,包括基本仪器的使用和基本操作方法的训练;第二类是基础理论性的,主要包括基础理论的发现和验证;第三类是综合性的,也就是理论性、技术性和应用性都较强的实验[5]。根据实验内容和条件可以采取不同的方式:

2.2.2.1 基础性和基础理论性实验准备

教师在进行基础性和基础理论性实验准备和预备实验时,可以有计划地安排一部分学生与教师一起参与实验准备,训练他们对实验准备过程的整体认识。如《显微镜》实验,可让学生在上课前采集一些适合相差显微镜或荧光显微镜观察的材料,在上课时进行观察,这不但能调动其学习的积极性,还能让学生提前熟悉相差显微镜或荧光显微镜的相关知识。又如,细胞培养实验准备包括实验器具的清洗与灭菌、试剂的配制、实验室的消毒与灭菌及细胞的培养等。工作量非常大,操作繁琐,对于这一实验的准备,可提前在每个实验班抽出几名同学,在实验课前利用课外时间进行系统的培训,让他们事先熟练地掌握实验内容和方法,在实验课时,他们能起"小教师"作用,帮助实验教师分发、整理实验用具,协助教师指导同学实验。教师能把主要精力放在协调全体学生和加强对较差实验小组的指导上。如果有条件,也可将这一实验的准备纳入实验教学中,在课堂上由老师指导全体学生完成相关的准备工作。这样,学生深入理解实验的同时,能够与实验教师共同研究实验方案的改进方法。同学参与实验准备积极性高,他们除了实验技能有所提高外,对相关的理论知识的理解也有所加深,并能够通过相关的资料查阅来拓宽自己的知识面。

2.2.2.2 综合性实验准备

对于综合性实验的准备,可以让学生以探究性实验的方式[6]参与实验的准备:教师只给定题目,甚至由学生自己选择感兴趣的问题,在教师的指导下,学生综合运用所学的知识和技能,思考实验设计的科学性、可行性和简约性,确定课题、设计方案、实施方案过程,并进行整个实验的准备,包括实验所需的药品和试剂配制好和实验所需器材的准备等。在这个过程中,既培养了学生的综合能力、创新精神和实践能力,更为重要的是使这些能力得到了训练和发展。学生通过这种方式准备实验不仅有利于学生养成实事求是的科学态度,培养积极思维的良好习惯,还能培养和提高运用知识解决实际问题的能力。

实践证明,认真细致的实验准备工作是细胞生物学实验教学质量提高的保障,是不能忽略的重要工作。在平时的工作中有计划地完成好细胞生物学实验教学准备工作的各个环节,才能保证实验教学的正常进行,提高实验教学的效率和效果,提高实验教学质量和水平。

[1] 翟中和,王喜忠,丁明孝.细胞生物学[M].北京:高等教育出版社,2007.

[2] 李素文.细胞生物学实验指导[M].北京:高等教育出版社,2001.

[3] 李玉卿,韩峻.提高实验教学质量不能忽略实验准备工作[J].现代医药卫生,2008,24（3）:468-469.

[4] 肖静,杨智敏,廖吉文.浅谈《细胞生物学》实验教学准备工作中的几点体会[J].遵义医学院学报,27（2）:210-211.

[5] 王金发,戚康标,何炎明,张兆梁,冯冬茹.开放式实验教学的创新性及实践效果[J].高等理科教育,2003（6）:52-54.

[6] 冯莉琴.三维一体理念在生物学实验准备中的应用[J].生物学教学,2006,31（6）:37-38.