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生命科學基礎實驗教學改革探索論文
摘要：本文通過“生命科學基礎實驗教學體系”的建立與創新，改善學生的實踐研究能力和品質，提高學生分析和解決實際問題的能力，強化技能訓練，探究研究型和創新型人才培養的新模式.
關鍵詞：基礎實驗技術；改革；實踐；探索
生命科學是以實驗為基礎的學科，實驗教學為教育和人才培養的核心.通過實驗教育，掌握最基本的實驗方法與技術，提高學生的實踐能力和研究的天賦，培養學生的觀察、分析問題、解決問題的能力和革新意識，根據21世紀的社會發展的需求，對人才培養要寬幅度、厚基礎.因此，提高學生實驗教學質量成為實驗教學永恒的主題[1].
1現行的實驗課的教育結構內容，教學方式存在的問題
(1)驗證實驗的教育課程方式，實驗課程分散、內容設置交叉、重復，實驗內容不能完全適應學科發展.傳統的實驗教學課程理論和實驗的教育教學，包括理論教學實驗，包括教師的組織和安排.傳統性的實踐實驗教育模式：實驗教材→老師的說明→學生操作→實驗報告.一般是教師在實踐實驗課上講解考試指導書上的內容，反復重復實驗的注意事項，提示學生；并等待學生完成實驗，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合理分配和使用.實驗學生人數，實驗課堂，實驗室的安全管理限制，固定了教育教學的實驗內容，教學模式業也較單一.好的內容相對比較簡單，本學科發展前沿的聯系與融合不緊密.(2)實驗內容的系統性，沒有相對獨立的實驗課則實驗內容的選擇統一很難實現.動物實驗、植物實驗、細胞生物試驗、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容,使實驗缺乏完整性和系統性.（3）儀器設備和實驗室使用率低下由于傳統實驗課程實行“分科設置、內容單一、驗證為主、被動學習”的實驗教學體系，因為學科需要，不同實驗室往往購置相同儀器設備，但是由于條塊分隔，缺少協同，一些設備重復購置，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容的操作和表達方式操作，學生習慣性的根據老師的解釋按照實驗教學設計步驟簡單重復[4].另外，傳統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，學生應根據步驟進行操作，從而導致學生在上完全部實驗課程后還經常出現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轉化；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“生命科學基礎實驗教學體系”的改革與建立
面對傳統實驗教學的這些問題，我們在課程教學內容的集成和優化、新的教育教學方法和模式,建立科學的評價體系進行了研究，提出了實驗課程結構改革的構思，將本科生必修的基礎實驗技術打通，淡化專業.獨立設置了一門以基礎技能素質訓練為平臺的“生命科學基礎實驗技術”課程，共計36個學時，以“顯微鏡操作技術”、“無菌操作技術”，“切片制作技術”，“離心機使用”、“分光光度計使用”5個模塊的實驗技能訓練，構建了實驗課程新體系，通過顯微鏡、干燥箱、培養箱、高壓滅菌器、超凈臺、離心機以及分光光度計等儀器設備的操作及維護訓練，使學生全面掌握實驗室的基礎試驗技術，鍛煉學生的實踐能力，加強技能訓練，為研究型和創新型人才培養探索新的教學實驗體系.2.1綜合創新教學內容在教學內容的設置上,進一步整合實驗內容、重新改造和創新實驗內容，讓“關注質量和提高能力”的教學理念在教學過程中有效地實現，同時開發一個技能驗證實驗科學集成系統綜合實驗.以培養學生動手能力為主，將本科生必修的基礎實驗技術打通，淡化專業.在“顯微操作技術”模塊，將原來植物學、微生物學實驗中“常規顯微鏡的使用”、細胞生物學實驗中“相差顯微鏡、熒光顯微鏡的使用”等整合為“顯微操作技術”一個模塊，讓學生重點掌握普通及相差和熒光等特殊顯微鏡的操作規程，學會臨時裝片的制作技術、掌握生物繪圖的方法，掌握顯微攝影、顯微圖像處理技術，真正體現了課程“基礎與先進、經典與現代”的特色；在“無菌操作技術”模塊，從器皿的清洗、包扎、培養基的配制到常規滅菌儀器設備（干燥箱、培養箱、高壓滅菌鍋等）的使用，讓學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、紫外線滅菌及化學滅菌；掌握培養基的配制及不同類型滅菌器的使用.掌握干燥箱、培養箱、高壓滅菌器、超凈臺的使用及維護，使學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識；在“切片制作技術”模塊，既含有傳統的、基礎性的石蠟切片制作，同時也安排了冷凍切片制作實驗.讓學生認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于冰凍切片機操作和使用，應是全面探索與不同的實驗的條件.組織的結構和組織標記形式的影響，從多個視角激發學生的學習意識和興趣，也使學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，讓學生掌握分光光度計、酶標儀的基本原理與操作方法；在“離心技術”模塊，從普通低速離心機、大容量離心機到高速冷凍離心機，讓學生熟悉實驗室常用離心機的種類、學會低速、高速、大容量、冷凍等各種離心機的使用，從而為樣品的普通離心到細胞、蛋白質及病毒的差速離心都有一個全面認識.2.2改革實驗室管理體制和運行機制公共的開放實驗室,一個綜合性的實驗平臺,將以往的教學實驗室變為綜合設計性試驗開放平臺，配備常規儀器設備，如烘箱、培養箱、分析天平、搖床、高壓滅菌器、合理優化設備的使用，共用校內資源，教育環境的改善，學生的創造能力才能得到提高.2.3建立教學科研協同的課程實驗教學模式教師研究的本科實驗教育，培養學生的實驗技能和創造能力，資源共享的教學與科研，不受實驗室障礙的壓力，重點實驗室、技術研究中心和實驗室教育中心“一體化”、有意識的把技術成果轉化為創新的實驗項目，增強學生的試驗創造能力.針對存在的問題,引入科學研究的成果,理論和實驗教學，基礎和前沿，實踐和實驗教育的內容結合，為學生的不斷發展奠定基礎.2.4開展研究創新型實驗鼓勵學生參與教師課題，積極參加“大學生創新性實驗競賽”活動.學生是一般以2-3個人為一個小組，確定研究內容和設計實驗方案.老師首先根據學生的實際能力,實驗室條件評估的實際意義和研究內容,通過設計并實踐，學生會發現問題并解決，可以造就他們的創新精神和科學研究能力.2.5改革實驗教學方法和手段增加綜合性和設計性實驗最重要的特征是具有了基礎知識和基本實驗技能、綜合實踐的內容、實踐要領和綜合實踐的手段.在概括實踐階段，教師會要求學生的獨立實踐操作技能.設計實踐是指定學習的目標、獨立設計實踐方案、具體的研究方法,獨立實踐操作技能、實驗結果的分析.學生主體創新實驗教育的形式、學生主動性和創造性、造就學生的團隊精神.這樣的教學模式，教師必須充分理解學生的知識背景和實驗計劃,掌控最基本的實驗技能,學生的科學天賦、科學控制、一個可行的具體實驗計劃、在實驗的不同階段保證實驗能夠順利進行.如學生自主創新性實驗“豬副嗜血桿菌人工感染仔豬的病理學觀察”研究，要求在學生面前實驗是培養學生熟練掌握石蠟切片的生產過程，設計方案相關的試劑調和，實驗動物的飼養，動物的模型，實驗動物解剖，顯微鏡，顯微照片和組織細胞形態分析等實驗技巧的詳細教導，同時實驗的筆記，實驗成果的分析，實驗室的安全管理，并對其他的科學素養和規范進行解釋.如你所看到的，教師不是設計性實驗，而是實時跟蹤每一個實驗的階段.科學的合理評價方法是實驗檢驗是一種有效的手段，一種激勵，推進學生自主學習的方法，科學考試的方式方法很重要.本課程的特征和綜合設計不同，基本操作技能和科學研究創新能力的重視和多方面實踐考核系統的設立，評價學生的實驗過程的每一個部分，對學生的良好的實驗能力調查，考察學生的良好實驗的能力.課程評價體系由以下部分組成.①綜合設計成績通常為小組的形式，一部分的學生依賴他人的現象，對授課影響很大.因此，我們從學生實驗、實驗的準備、教室秩序、實驗室的安全衛生維持性等一部分方面的考察結果.學生的平時成績，以客觀地了解學生對實驗的態度,同時,培養學生良好的實驗室工作習慣也很重要.②實際操作技能評估學生的技能掌握熟練程度是學生是否能夠順利開發綜合設計實驗的基礎，為此，我們在學生大一階段就開展“生命科學基礎實驗技術”技能訓練，分模塊指導，學生熟練掌握后，教師對每個學生的實驗技能進行現場考核，要求每個學生都必須熟練掌握每個模塊的操作.③實驗設計能力考核，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和創新點，要求學生整理有問題的資料，逐步形成了科學研究的構想；課題執行過程中要求他們做出詳細研究計劃，實驗實施過程的準備、收集材料、試劑的準備、儀器器材、基本操作的典范，觀察的過程處理問題，觀察實驗現象，實驗數據的原始筆記和實驗的成果等.并隨時檢查能否按照計劃進行，；課題完成時，要求學生完成完全標準化的實驗報告和論文.通過教師和學生的實踐過程進行跟蹤與控制，學生觀察實踐的能力，解決問題的能力，基本技巧的學習能力，獨立思考和團隊合作的意識.實驗方法的改革，學生的學習觀念不會再是等、觀、觀、抄、法、這就是學生的實行能力和綜合思考能力.
3改革取得的教學效果
課程教育教學體系經過近三年的不斷改變與創新,逐步的完善.學生的學習積極性和責任感,要掌握實驗操作技巧，不僅會促進對理論知識的理解，并且還會掌握獨立分析和解決問題的能力和學生科學研究的態度和良好的團隊合作的精神.在新教學體系下，實驗教學從教師為主體,轉向了以學生為中心,學生從被動到主動學習，學生的學習興趣濃厚、實驗興趣得以激發，學生為自己設計的實驗、自己的創新課題，自己的挑戰項目，傳統實驗的授課數倍的時間與精力，實驗教育學習，得到了好的實驗結果。.學生的動手和實踐能力有了很大提高，學生在實驗課結束后能熟練運用現在的課程,熟練使用實驗室的常規儀器，如天平、pH計、超凈工作臺、生物安全柜、高壓滅菌鍋、恒溫培養箱、鼓風干燥箱等，學生對實驗也有一個全面的了解.學生可根據配方，獨立完成各種試劑的配制及基本操作，為后續的本科畢業論文和參與教師科研課題及參與“挑戰杯”大學生創新大賽實驗打下良好基礎.學生可以自主設計方案、獨立完成實驗.學生掌握相關的實驗技能，發現了學生良好的分析問題的能力，解決問題的能力和創造性的思考能力有所提高.教育教學的內容，教學方式方法和要領，評價系統的設立問卷調查發現，學生普遍的反映比較滿意.實驗儀器和實驗室得以充分利用，通過平臺儀器設備的共享及實驗室的開放，儀器設備利用率有了較大提高，如PCR儀、離心機、天平、恒溫培養箱等設備，利用率從原來的91.2%提高至98.9%，學生開展設計實驗也從原來的實驗室多間、散亂分布到統一集中管理，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，改革實驗教學體系建立并實施以來，學生參與教師科研課題105項，大學生科技創新計劃項目立項65項，學生學術論文在CN刊物上正式發表51篇，其中SCI收錄7篇，獲福建省“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽獎項14項.2012年以來，有114名學生被廈門大學、南京農業大學、華中農業大學、西南大學、揚州大學等大學錄取為碩士研究生，錄取率歷年來居全校前列.
4結語
創新型人才培養是現代高等教育的主要任務之一，實驗教育作為教育教學的主要部分，成為高素質創造人才的重要步驟[5].隨著改革的不斷強化，實驗教學已經成為培養學生創新科研能力的一種手段.在生命科學基礎實驗教學體系的構建中，創新性是明顯地，實驗性質的研究和探索，實驗課的「基礎和先進，經典與現代」特征[6].另外，實驗和學生個人有差異，利用分層教育的方法，在采用多媒體視頻的補助教育的基礎上，更完整的建立評價系統.這個新的教育體系提高了學生的學習的積極性和自主性，學生的科學研究的初步的訓練會有良好的科學的質量和科學的品質，和學生的理論實際連接，實事求是，團結，合作，技術改革的科學創新精神[7].教學團隊將會在未來的教育教學工作中不斷思考和探索,繼續教學體制改革和創新,以適應新時期培養創新人才的要求.
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