《植物生物學實驗技術》教學改革實踐與成果

向 殉 余小林 馬 云

[摘要]《植物生物學實驗技術》是農學院研究生培養的重要基礎課程之一，以培養學生的創新能力為目標，不斷更新教學內容。通過改進實驗教學手段，充分發揮學生的積極主動性，從而培養學生的動手操作、科學思考和創新能力，提高教學質量，取得良好的效果。

[關鍵詞]生物學；實驗技術；教學改革；實驗教學

[中圖分類號]G420

[文獻標識碼]B

[論文編號]1009—8097(2009)13—0265—02

實驗教學是實施素質教育和提高實踐能力的重要途徑，也是學生創新能力培養的重要環節。圍繞研究生創新能力培養的基本目標，根據蔬菜學二級學科專業培養的要求，充分利用學科現有的實驗條件，提高儀器設備的利用率和實驗教學的開出率。自2004年開始，針對剛入學研究生生源多樣性、實驗能力參差不齊以及對學科前沿了解不多等現況，我們在農學院范圍內獨立開設了專業選修課《植物生物學實驗技術》，36學時。現將近5年的教學改革的探索與實踐總結如下。

一以創新能力培養為目標，樹立正確的教學觀念

創新能力的培養是研究生教育的核心。實驗教學不僅僅是單純地向學生傳授和灌輸知識，而是要逐步確立和發展學生在實驗過程中的主體地位，培養學生的動手創新能力，使學生從“掌握基本操作技能”到“獨立完成實驗”，進而達到“獨立設計實驗”的最終目標。本課程以學術研究為課程設計的原則，追求課程環節的前沿性和有效性，運用現代化教學手段，及時把最新技術和研究成果寫進實驗講義，將最新的生物學實驗技術以一種直觀、清晰的實驗形式展現在學生面前，從而有利于研究生創新能力的培養。

二針對實驗課程的特點，不斷更新教學內容

一般而言，一個完整的科研實驗由三個階段組成(圖1)。但大多數研究者在實驗中期投入很多的精力，但由于文獻掌握不夠全面、深刻，導致研究方案存在不足，最終事倍工半，給后期研究報告或論文撰寫帶來極大困難。針對這一現象，《植物生物學實驗技術》特別增加了生物學軟件應用、網絡信息交流與數字資源利用等內容，這些是在科研中常常被忽視、但卻非常重要的實驗技術，如引物設計軟件Primer、Oligo、圖像處理軟件IPP、文獻管理軟件Endnote，以及各種生物技術論壇、NCBI、google schoolar等資源。課程內容分成兩部分，一部分是在課上需要詳細講解的，具體內容在PPT里，另外一部分是課后需要學習的，用事先設立一個的公共郵箱，給出簡明的閱讀材料列表和課程PPT，便于學生自主學習，以及師生之間的問答，從而大大提高了師生之間的互動和交流。

《植物生物學實驗技術》將理論知識與實驗技術兩者的教學在時間上統一，同步進行。模式基本為：理論一實驗一理論，對注重實際操作的課程來說是最合適的。內容詳盡豐富，大到基因芯片的制作，小到移液器使用，緊緊圍繞生物學實驗技術展開，并以經驗教訓支撐課程。在分子生物學常規實驗部分，不是重點驗證專業化實驗細節，而是結合儀器管理的經驗，傳授所有實驗技術和實驗操作的規則，以及容易出錯的細節和規避危險、危害的方法。在整個實驗過程中強調培養學生良好的實驗習慣，重視實驗室安全與健康，這是實驗成功的重要保障。

《植物生物學實驗技術》存在不同學院(農業與生物技術學院、生物系統工程與食品科學學院、動物科學學院、環境與資源學院)交叉選課的現象，在綜合設計性實驗中，學生可根據專業或者所想學的技術自由組合，結合學科實驗室的不同功能，如分子生物學實驗、蛋白組學實驗室、品質分析實驗室、組織培養實驗室等，設計一項完整的實驗方案。從獲取背景知識，設計實驗方案，到分割任務，都由學生自行組織完成。如ANS基因擴增實驗，包括文獻查閱、DNA提取、引物設計、NCBI比對、電泳、片斷回收、質粒提取、序列分析等。在實驗中，既強調了觀察、分析、判斷等科研基本能力的培養，還加強了合作、團隊精神等素質的培養。實驗課程的研究性也促使教師不僅要熟悉課程理論前沿，更要熟悉儀器設備、實驗手段的新發展，并運用于教學。

三與時俱進，充分使用先進的教學方法

《植物生物學實驗技術》教學形式豐富，實踐性強。既有課堂講授、照片和FLASH放映，又積極與儀器公司聯合，邀請他們針對某些專題作講座，將最新的技術動態介紹給學生。由于教學時間的局限，充分利用數碼相機和攝像機，將部分實驗流程翔實的拍攝記錄下來，供學生觀摩、學習，如分子雜交實驗、熒光顯微技術等；借助網絡和多媒體教學，采用FLASH演示一些先進的實驗技術如基因芯片技術、實時熒光定量PCR、雙向電泳、毛細管電泳、激光顯微切割等；將實驗室的儀器設備拍攝好后制作成PPT，并配上原理，基本操作與維護，讓學生對實驗室所有儀器有一個清晰、全面的感觀認識：對儀器使用和實驗操作過程中大家容易出現的錯誤和不當使用，都有圖片說明，同時現場操作和講解，防止大家犯同樣的錯誤，從根本上減少實驗儀器的非正常損壞，有利于維持實驗室的正常運行，保證教學科研工作的暢通，達到實驗室績效管理。

為調動課堂氣氛，增加互動環節。利用邱建立共享平臺，同學們準備的資料也可以共享，相應的這些資源會越來越完善充實，真正做到教學相長。選擇部分儀器前先讓學生做準備學習怎樣使用儀器，再教授給大家，這樣可以學生增加收集資料地能力，讓學生認真對待平時的實驗操作，達到理論和科研動手能力的完美結合。實驗方案實施的過程中強調過程性(包括準備工作、設計思路以及數據記錄、現象分析、故障排除等)、自主性(鼓勵學生結合自己的興趣或專業，選擇實驗方案，獨立思考，自己解決問題)，既鍛煉了學生解決純技術性問題的能力，又培養了學生適應環境、交流協作和團隊協作的綜合能力。培養了學生參與實驗教學的主動性和創新性，引導學生在學習過程中養成了提出問題、思考問題、分析問題并解決問題的良好習慣。

四實驗與科研緊密結合，不斷提高教師隊伍素質

由于各學科之間的相互滲透，單一的知識結構已不能適應實驗管理和教學的需要，加強交叉學科的學習和了解，不斷拓展知識面，讓實驗技術人員更具有技術優勢，有利于科研工作向縱深發展，有利于高校實驗室的發展和建設。實驗教學和科研相互滲透、相得益彰，科研項目本身緊密結合社會發展及實際需要，科研成果可以及時應用于教學，教學同時催生新思路、新研究成果。

實驗教學隊伍建設是提高高校實驗教學質量的根本。由于儀器設備不斷向高精尖發展，具有許多新功能；新的實驗教學課程體系、教學內容、教學方法和手段不斷出現，對實驗技術人員提出了更高的要求，因此，我們學科考核實驗技術人員既有實驗教學任務，又要承擔大型儀器功能開發和維護等工作，要求主持或參與實驗教學改革項目、科研項目及社會服務工作，編寫實驗指導書、大型儀器操作指南等，實現實驗室管理和實驗教學的相互滲透、相得益彰，有利于研究型大學實驗室的發展和建設。

五教學改革的顯著成效

“工欲善其事，必先利其器”，為使實驗室的儀器正常良好的運行，必須在研究生進實驗室之前做必要的技能訓練，使之形成良好的科學素養。不僅可以提高學生的科研動手實踐能力，更為研究生創新能力的培養奠定了基礎。本著邊探索、邊實踐的原則，經過5年的教學，共有116名碩、薄研究生選修了《植物生物學實驗技術》課程，學生普遍反映教學效果良好，讓他們盡早地知道本學科有哪些新的儀器設備和新的實驗方法，能做什么，怎么做，大大縮短了他們進入課題研究的適應期，也取得了顯著的成效。2005—2008年期間，農學院研究生發表的論文數量和質量都顯著提高，研究生在校期間人均發表學術論文數達1.6篇，以第一或第二作者在國內外學術刊物上共發表了284篇論文，其中SCI論文72篇。繼2005年有1篇博士學位論文獲得全國優秀博士學位論文提名論文后。2006年又有1篇博士學位論文入選全國優秀博士學位論文。

通過拓展《植物生物學實驗技術》實驗教學內容，在較短的教學時間內使學生全面掌握植物生物學實驗技術，熟悉常規儀器和部分大型共享儀器的基本操作，減少設備人為操作損壞的頻率，增加儀器的開課率，使儀器設備經常處于完好狀態，促進了實驗室的績效管理。提高實驗設備的利用率，這也將促使實驗技術人員不僅要熟悉實驗儀器設備、實驗手段的新發展，并運用于教學，讓實驗技術人員更具有技術優勢，有利于科研工作向縱深發展和高校實驗室的發展和建設。對進一步理順實驗室管理體制，提高實驗技術人員的專業素質和管理水平有極大的促進作用。2008年以園藝一級學科實驗室為骨干的綜合實驗室再次被遴選為農業部“園藝植物生長發育與品質調控重點開放實驗室”和國家級“實驗教學示范中心”。