“生命科学基础实验教学体系”教学改革实践与探索

李晓华，邱龙新，罗茂春，戴爱玲，邱丰艳

（龙岩学院　生命科学学院，福建　龙岩　364000）

“生命科学基础实验教学体系”教学改革实践与探索

李晓华，邱龙新，罗茂春，戴爱玲，邱丰艳

（龙岩学院生命科学学院，福建龙岩364000）

本文通过“生命科学基础实验教学体系”的建立与创新，改善学生的实践研究能力和品质，提高学生分析和解决实际问题的能力，强化技能训练，探究研究型和创新型人才培养的新模式.

基础实验技术；改革；实践；探索

生命科学是以实验为基础的学科，实验教学为教育和人才培养的核心.通过实验教育，掌握最基本的实验方法与技术，提高学生的实践能力和研究的天赋，培养学生的观察、分析问题、解决问题的能力和革新意识，根据21世纪的社会发展的需求，对人才培养要宽幅度、厚基础.因此，提高学生实验教学质量成为实验教学永恒的主题［1］.

1　现行的实验课的教育结构内容，教学方式存在的问题

（1）验证实验的教育课程方式，实验课程分散、内容设置交叉、重复，实验内容不能完全适应学科发展.传统的实验教学课程理论和实验的教育教学，包括理论教学实验，包括教师的组织和安排.传统性的实践实验教育模式：实验教材→老师的说明→学生操作→实验报告.一般是教师在实践实验课上讲解考试指导书上的内容，反复重复实验的注意事项，提示学生；并等待学生完成实验，提交实验报告，修正［2］，使课堂时间和实验室实验占用非常难以实现合理分配和使用.实验学生人数，实验课堂，实验室的安全管理限制，固定了教育教学的实验内容，教学模式业也较单一.好的内容相对比较简单，本学科发展前沿的联系与融合不紧密.

（3）仪器设备和实验室使用率低下由于传统实验课程实行“分科设置、内容单一、验证为主、被动学习”的实验教学体系，因为学科需要，不同实验室往往购置相同仪器设备，但是由于条块分隔，缺少协同，一些设备重复购置，使用率极低，部分实验室使用率也低下［3］.

（4）“灌注”式的教育方法，教师在实验课上说明实验内容的操作和表达方式操作，学生习惯性的根据老师的解释按照实验教学设计步骤简单重复［4］.另外，传统实验课程时间是有限的，实验课通常会供给教师全部好的试剂，学生应根据步骤进行操作，从而导致学生在上完全部实验课程后还经常出现不会配制基本的实验试剂，配制试剂时，无法完成基本的化学转化；甚至一些基本的仪器，如酸度计、高压灭菌锅等都不会使用的弊病.

2　“生命科学基础实验教学体系”的改革与建立

面对传统实验教学的这些问题，我们在课程教学内容的集成和优化、新的教育教学方法和模式，建立科学的评价体系进行了研究，提出了实验课程结构改革的构思，将本科生必修的基础实验技术打通，淡化专业.独立设置了一门以基础技能素质训练为平台的“生命科学基础实验技术”课程，共计36个学时，以“显微镜操作技术”、“无菌操作技术”，“切片制作技术”，“离心机使用”、“分光光度计使用”5个模块的实验技能训练，构建了实验课程新体系，通过显微镜、干燥箱、培养箱、高压灭菌器、超净台、离心机以及分光光度计等仪器设备的操作及维护训练，使学生全面掌握实验室的基础试验技术，锻炼学生的实践能力，加强技能训练，为研究型和创新型人才培养探索新的教学实验体系.

2.1综合创新教学内容

在教学内容的设置上，进一步整合实验内容、重新改造和创新实验内容，让“关注质量和提高能力”的教学理念在教学过程中有效地实现，同时开发一个技能验证实验科学集成系统综合实验.以培养学生动手能力为主，将本科生必修的基础实验技术打通，淡化专业.在“显微操作技术”模块，将原来植物学、微生物学实验中“常规显微镜的使用”、细胞生物学实验中“相差显微镜、荧光显微镜的使用”等整合为“显微操作技术”一个模块，让学生重点掌握普通及相差和荧光等特殊显微镜的操作规程，学会临时装片的制作技术、掌握生物绘图的方法，掌握显微摄影、显微图像处理技术，真正体现了课程“基础与先进、经典与现代”的特色；在“无菌操作技术”模块，从器皿的清洗、包扎、培养基的配制到常规灭菌仪器设备（干燥箱、培养箱、高压灭菌锅等）的使用，让学生掌握常用器皿的正确清洗、包扎方法；了解常用的灭菌方法—干热灭菌、湿热灭菌、紫外线灭菌及化学灭菌；掌握培养基的配制及不同类型灭菌器的使用.掌握干燥箱、培养箱、高压灭菌器、超净台的使用及维护，使学生从对无菌概念的一知半解到熟练掌握无菌操作流程，并对无菌概念有了更深刻的认识；在“切片制作技术”模块，既含有传统的、基础性的石蜡切片制作，同时也安排了冷冻切片制作实验.让学生认识到石蜡切片不只是考察组织和器官的一般形式，理解组织细胞的重要性.活性及其变化过程.冰冻切片制作不仅仅是一个关于冰冻切片机操作和使用，应是全面探索与不同的实验的条件.组织的结构和组织标记形式的影响，从多个视角激发学生的学习意识和兴趣，也使学生们能充分掌握冰冻切片的制作技能；在“分光光度计使用”模块，让学生掌握分光光度计、酶标仪的基本原理与操作方法；在“离心技术”模块，从普通低速离心机、大容量离心机到高速冷冻离心机，让学生熟悉实验室常用离心机的种类、学会低速、高速、大容量、冷冻等各种离心机的使用，从而为样品的普通离心到细胞、蛋白质及病毒的差速离心都有一个全面认识.

2.2改革实验室管理体制和运行机制

公共的开放实验室，一个综合性的实验平台，将以往的教学实验室变为综合设计性试验开放平台，配备常规仪器设备，如烘箱、培养箱、分析天平、摇床、高压灭菌器、合理优化设备的使用，共用校内资源，教育环境的改善，学生的创造能力才能得到提高.

现如今，串串、烧烤和火锅成为了年轻人休闲聚会的首选。爱吃串串的你们，是否想过，这些用过的竹签是会直接丢弃还是重复使用？重复使用的竹签卫生又过关了吗？记者调查了解到，目前，海口市面上多数串串、麻辣烫店所使用的竹签大多都存在重复使用的情况，卫生隐患十分堪忧。

2.3建立教学科研协同的课程实验教学模式

教师研究的本科实验教育，培养学生的实验技能和创造能力，资源共享的教学与科研，不受实验室障碍的压力，重点实验室、技术研究中心和实验室教育中心“一体化”、有意识的把技术成果转化为创新的实验项目，增强学生的试验创造能力.针对存在的问题，引入科学研究的成果，理论和实验教学，基础和前沿，实践和实验教育的内容结合，为学生的不断发展奠定基础.

2.4开展研究创新型实验

鼓励学生参与教师课题，积极参加“大学生创新性实验竞赛”活动.学生是一般以2-3个人为一个小组，确定研究内容和设计实验方案.老师首先根据学生的实际能力，实验室条件评估的实际意义和研究内容，通过设计并实践，学生会发现问题并解决，可以造就他们的创新精神和科学研究能力.

2.5改革实验教学方法和手段

增加综合性和设计性实验最重要的特征是具有了基础知识和基本实验技能、综合实践的内容、实践要领和综合实践的手段.在概括实践阶段，教师会要求学生的独立实践操作技能.设计实践是指定学习的目标、独立设计实践方案、具体的研究方法，独立实践操作技能、实验结果的分析.学生主体创新实验教育的形式、学生主动性和创造性、造就学生的团队精神.这样的教学模式，教师必须充分理解学生的知识背景和实验计划，掌控最基本的实验技能，学生的科学天赋、科学控制、一个可行的具体实验计划、在实验的不同阶段保证实验能够顺利进行.如学生自主创新性实验“猪副嗜血杆菌人工感染仔猪的病理学观察”研究，要求在学生面前实验是培养学生熟练掌握石蜡切片的生产过程，设计方案相关的试剂调和，实验动物的饲养，动物的模型，实验动物解剖，显微镜，显微照片和组织细胞形态分析等实验技巧的详细教导，同时实验的笔记，实验成果的分析，实验室的安全管理，并对其他的科学素养和规范进行解释.如你所看到的，教师不是设计性实验，而是实时跟踪每一个实验的阶段.

科学的合理评价方法是实验检验是一种有效的手段，一种激励，推进学生自主学习的方法，科学考试的方式方法很重要.本课程的特征和综合设计不同，基本操作技能和科学研究创新能力的重视和多方面实践考核系统的设立，评价学生的实验过程的每一个部分，对学生的良好的实验能力调查，考察学生的良好实验的能力.

课程评价体系由以下部分组成.①综合设计成绩通常为小组的形式，一部分的学生依赖他人的现象，对授课影响很大.因此，我们从学生实验、实验的准备、教室秩序、实验室的安全卫生维持性等一部分方面的考察结果.学生的平时成绩，以客观地了解学生对实验的态度，同时，培养学生良好的实验室工作习惯也很重要.②实际操作技能评估学生的技能掌握熟练程度是学生是否能够顺利开发综合设计实验的基础，为此，我们在学生大一阶段就开展“生命科学基础实验技术”技能训练，分模块指导，学生熟练掌握后，教师对每个学生的实验技能进行现场考核，要求每个学生都必须熟练掌握每个模块的操作.③实验设计能力考核，在话题开始之前，开题报告是每个小组必须要写的，用来阐述每个主题的理论基础和创新点，要求学生整理有问题的资料，逐步形成了科学研究的构想；课题执行过程中要求他们做出详细研究计划，实验实施过程的准备、收集材料、试剂的准备、仪器器材、基本操作的典范，观察的过程处理问题，观察实验现象，实验数据的原始笔记和实验的成果等.并随时检查能否按照计划进行，；课题完成时，要求学生完成完全标准化的实验报告和论文.通过教师和学生的实践过程进行跟踪与控制，学生观察实践的能力，解决问题的能力，基本技巧的学习能力，独立思考和团队合作的意识.实验方法的改革，学生的学习观念不会再是等、观、观、抄、法、这就是学生的实行能力和综合思考能力.

3　改革取得的教学效果

课程教育教学体系经过近三年的不断改变与创新，逐步的完善.学生的学习积极性和责任感，要掌握实验操作技巧，不仅会促进对理论知识的理解，并且还会掌握独立分析和解决问题的能力和学生科学研究的态度和良好的团队合作的精神.

在新教学体系下，实验教学从教师为主体，转向了以学生为中心，学生从被动到主动学习，学生的学习兴趣浓厚、实验兴趣得以激发，学生为自己设计的实验、自己的创新课题，自己的挑战项目，传统实验的授课数倍的时间与精力，实验教育学习，得到了好的实验结果。.

学生的动手和实践能力有了很大提高，学生在实验课结束后能熟练运用现在的课程，熟练使用实验室的常规仪器，如天平、pH计、超净工作台、生物安全柜、高压灭菌锅、恒温培养箱、鼓风干燥箱等，学生对实验也有一个全面的了解.学生可根据配方，独立完成各种试剂的配制及基本操作，为后续的本科毕业论文和参与教师科研课题及参与“挑战杯”大学生创新大赛实验打下良好基础.学生可以自主设计方案、独立完成实验.学生掌握相关的实验技能，发现了学生良好的分析问题的能力，解决问题的能力和创造性的思考能力有所提高.教育教学的内容，教学方式方法和要领，评价系统的设立问卷调查发现，学生普遍的反映比较满意.实验仪器和实验室得以充分利用，通过平台仪器设备的共享及实验室的开放，仪器设备利用率有了较大提高，如PCR仪、离心机、天平、恒温培养箱等设备，利用率从原来的91.2%提高至98.9%，学生开展设计实验也从原来的实验室多间、散乱分布到统一集中管理，实验室利用率得到极大提高，实验室安全管理也得到极大改善.

课题及论文等硕果累累，改革实验教学体系建立并实施以来，学生参与教师科研课题105项，大学生科技创新计划项目立项65项，学生学术论文在CN刊物上正式发表51篇，其中SCI收录7篇，获福建省“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛奖项14项.

2012年以来，有114名学生被厦门大学、南京农业大学、华中农业大学、西南大学、扬州大学等大学录取为硕士研究生，录取率历年来居全校前列.

4　结语

创新型人才培养是现代高等教育的主要任务之一，实验教育作为教育教学的主要部分，成为高素质创造人才的重要步骤［5］.随着改革的不断强化，实验教学已经成为培养学生创新科研能力的一种手段.在生命科学基础实验教学体系的构建中，创新性是明显地，实验性质的研究和探索，实验课的「基础和先进，经典与现代」特征［6］.另外，实验和学生个人有差异，利用分层教育的方法，在采用多媒体视频的补助教育的基础上，更完整的建立评价系统.这个新的教育体系提高了学生的学习的积极性和自主性，学生的科学研究的初步的训练会有良好的科学的质量和科学的品质，和学生的理论实际连接，实事求是，团结，合作，技术改革的科学创新精神［7］.教学团队将会在未来的教育教学工作中不断思考和探索，继续教学体制改革和创新，以适应新时期培养创新人才的要求.

〔1〕彭燕飞，韩宝芹，姜明.基础生物技术大实验教学体系的整合与创新 ［J］.中国教育技术装备，2014（20）：145-148.

〔2〕高绍璞，陈彦，张震东.现代生物显微技术的现状与发展趋势［J］.安徽农业科学，2003（2）：243—245.

〔3〕杨桂兰，刘瑞，陈双慧，等.在半开放生物实验中培养学生的创造性思维 ［J］.实验技术与管理，2013（5）：115—119.

〔4〕钱洁，房健民，陈志宏.生物技术专业综合性和设计性实验教学改革与实践［J］.实验室研究与探索，2014（1）：207—224.

〔5〕宋呖，李毅然.开展综合设计性实验，培养大学生创新能力 ［J］.中国教育技术装备，2011（30）：115-117.

〔6〕刘巍，刘方，卜文俊，等.生命科学基础学科拔尖人才实验实践能力培养的初步探索［J］.高校生物学教学研究，2012（1）：40-42.

〔7〕沈显生，周丛照.优化实验课程体系，兼顾本硕贯通［J］．实验室研究与探索，2011，30（6）：142-143.

G642.0

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2016-06-12