高校生物工程專業學生實驗規范養成與基本實驗能力培養研究

金昊　楊紹斌

摘要 對高校生物工程專業學生實驗規范的養成進行討論，提出學生要從實驗紀律規范、實驗器皿操作規范、實驗儀器設備操作規范、實驗室衛生規范、實驗廢棄物處理規范等方面全面著手，不斷提高自身素質。同時闡述了基礎性實驗的教學過程是培養學生基本實驗能力的最好途徑，提出利用課外活動小組與實驗課相結合的創新實驗教學模式，以培養學生操作儀器設備絕對規范、藥品用量絕對精確、實驗技術手法絕對熟練的綜合實驗能力。

關鍵詞 普通高校；生物工程；實驗規范；基本實驗能力

中圖分類號 S-01 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）13-04160-03

Abstract The development of the experiment standardization for biological engineering students in colleges and universities was discussed， and it was proposed that students could improve selfquality constantly by realizing experiment standardization in the experimental discipline， experimental glassware operation， instrument and equipment operation， laboratory sanitation， and experiment rubbish treatment. It was elaborated that basic experiment teaching process is the best way to strengthen students experimental ability， and the innovation teaching mode of combination of extracurricular activities and experimental course could train students comprehensive experimental ability， including standard operation of instrument and equipment， accurate control of drug quantity and skilled experimental techniques.

Key words Colleges and universities； Biological engineering； Experiment standardization； Basic experimental ability

當前以“重理論、輕實驗”為主導的教學模式成為高等院校理工專業教學領域的共同特征。包括生物工程專業在內的所有理工專業都面臨著學校對實驗教學的重視程度降低，經費投入逐漸減少，實驗教學人員欠缺等情況。生物工程作為工程類專業，培養目標就是讓學生養成良好的實驗操作規范和擁有過硬的工程應用能力，這也是生物工程專業學生畢業后從業的基礎[1-3]。因此要想改變生物工程專業學生對實驗課認識的誤區，就要從如何讓該專業學生養成一個良好的實驗操作規范和如何培養學生過硬的基本實驗能力兩個方面進行討論。

1 高校實驗課教學存在的問題及學生現狀

目前多數高校將理工類實驗的課時減少，實驗課的教學工作量計分少于理論課，在這樣一個大背景的影響下，教師對實驗教學的積極性降低，出現“寧可多上十節理論課，也不愿多上一節實驗課”的負面情緒。教師上實驗課往往是敷衍了事，很少向學生強調上課紀律和實驗操作規范，并且不注重培養學生的實驗能力，只是讓學生簡單重復實驗教材所編排的內容[4]。

由于教師的松懈和對實驗課重視程度不夠，學生對實驗課的認識也出現了偏差。通過對沈陽大學包括生物工程專業在內的理工科學生的調研發現，實驗課的現狀主要有以下幾方面：

①學生普遍認為實驗課可上可不上，即使是上課也學不到什么東西，還不如逃課復習英語，加上學校對實驗課的出勤率考察不嚴，導致實驗課逃課率明顯高于理論課。②實驗課可有可無。實驗的分數不計入期末考試成績，即使實驗做得再好，最后還是要看理論課期末考試的成績。安排在期末的實驗課程，課堂上學生做實驗的少，問老師期末考試試題的多。

③寫實驗報告都是抄板書或是實驗指導。雖然理工科實驗都是分組實驗，但是全班得出同一個實驗結果的現象非常普遍。學生往往是抄結果、改結果、編結果，幾乎沒有自己真實的結論。

④學生對實驗室的各種規章制度了解不夠，對于最基本的“不許在實驗室抽煙、不準將食物帶入實驗室”的規范都不了解。學生的實驗室安全意識非常淡薄。

可見，目前急需更正高校理工專業學生對實驗課的錯誤認識，這需要學校、教師、學生的共同配合。首先要讓學生養成良好的實驗規范，進而培養學生對實驗的興趣，最終達到培養學生扎實的基本實驗能力的目的。

2 學生實驗規范養成

實驗規范主要包括實驗紀律規范、實驗器皿操作規范、實驗儀器設備操作規范、實驗室衛生規范、實驗廢棄物處理規范等。學生實驗規范的養成是一個循序漸進的過程，要從細節一點一滴培養。

2.1 實驗紀律規范養成

實驗紀律主要有：學生進入實驗室不得大聲喧嘩；學生不得在實驗室中隨意走動；學生不得亂動其他的儀器設備；學生每次要在自己學號對應的位置坐好并負責檢查該位置上的實驗儀器設備是否齊全和能否使用；進入實驗室的學生不得帶入食品和其他非實驗用品等[5]。遵守實驗紀律規范是生物工程專業學生應該具有的最基本素養，因此學生的實驗紀律規范必須要在進入實驗室之前養成，需在學院層面開展新生入學培訓，在新生入學教育中增加進入實驗室前的基本規章制度教育，從感性認識上先建立實驗規范意識[6-7]；在學生第一次進入實驗室時，任課教師應該擔負起對學生進行實驗紀律規范的教育工作，并在每次上課前強調實驗紀律。隨著時間的推移，學生的實驗紀律規范自然就會養成。

2.2 實驗器皿和實驗儀器設備操作規范養成

學生實驗器皿和實驗儀器設備操作規范的養成是所有規范中最重要的內容，培養學生這方面的規范主要依靠學生每次實驗課過程中的具體實踐操作。目前，全國的初中和高中都開設了生物課，學生在初高中的生物課學習中對某些儀器設備已經有所接觸。但是各地區、各學校間教育水平的差異和應試教育下生物課程只重視分數不重視實驗操作的情況的影響，使得大學生的生物實驗水平參差不齊，甚至造成有個別學生根本沒有接觸過生物儀器設備的情況。在4年的本科學習過程中，要教會學生使用常用的實驗器皿，培養學生熟練操作各種實驗儀器設備和對常用的儀器設備進行正確保養維護的能力。

2.2.1 實驗器皿操作規范。

生物類專業學生用的實驗室器皿種類很多，而使用頻率最多的是玻璃器皿。生物工程專業學生常用的玻璃器皿有試管、燒杯、錐形瓶、量筒、容量瓶、移液管、培養皿、漏斗、玻璃棒、膠頭滴管、試劑瓶、比色皿等。由于玻璃器皿有易損耗的特性，因此在具體操作中一定要遵循嚴格的操作規范。

（1）玻璃器皿的洗滌。玻璃器皿易碎，在洗滌過程中要輕拿輕放，清洗過后要安全平穩放好。例如試管和刻度試管這類容易滾動的器皿，需放置在專用的試管架上，并需倒置以便晾干水分；洗滌玻璃器皿時手法要輕，以免刷子的尖銳部分將器皿弄漏；若遇到比較難清洗的污漬或者是需要用洗液洗滌的玻璃器皿，需用專用的洗液洗滌，并且注意帶上防腐蝕手套，以避免刺激、灼傷手部皮膚[8]。

（2）玻璃器皿的保管。首先玻璃器皿需做到清潔存放，其內部長時間留有殘余物質會對玻璃器皿造成不同程度的腐蝕，影響玻璃器皿度量的準確性，進而導致實驗結果不準確[9]。其次玻璃器皿的存放也需要規范，要按種類、按規格擺放，這樣不但方便玻璃器皿的拿取，避免損壞器皿，同時也節約了擺放的空間和準備實驗用品的時間。例如容量瓶等帶有磨塞口的玻璃器皿，長久不用時需要在瓶口與瓶塞間墊一張紙，以免時間太久黏住。比色皿洗凈后，要在干凈的瓷盤中墊上濾紙，倒置放在濾紙上或裝入清潔的器皿中，干燥后要放回專用的比色皿盒中。

2.2.2 實驗儀器設備操作規范。

在使用實驗儀器設備前，需要認真閱讀說明書，熟悉儀器設備的操作過程和注意事項。

學生獨立操作儀器設備前一定要有教師或是能夠熟練操作儀器設備的人對學生進行培訓[10]。教師要仔細地將每一個操作步驟講清楚，在條件允許的情況下最好做一個完整的演示實驗，這樣可以讓學生對儀器設備操作方法的記憶更加牢固。

儀器設備使用前都需放置在平坦的地面或是實驗臺上。通電前要觀察外觀是否完好，檢查各部件是否完整；高壓蒸汽滅菌鍋和水浴鍋這類需要提前注水的儀器設備，注水后要檢查水位是否符合標準；離心機、高壓滅菌鍋、干燥箱這類有蓋子和門的儀器，要檢查蓋子和門能否扣嚴、密封是否良好；干燥箱和高壓滅菌鍋等高溫、高壓的儀器設備在使用過程中實驗人員不得離開，需時刻注意觀察儀器的情況，必要時采取斷電等有效措施控制不良情況；有高溫、高壓功能的儀器設備，需在停止加熱、壓力降至零時才能取物。

實驗儀器設備使用后需要進行保養和維護，必須把電源插頭從插座中拔出，防止電源聯電燒壞儀器設備；高壓蒸汽滅菌鍋和水浴鍋這類有水的儀器，需將剩余的水放掉并擦干內部；如果顯微鏡類設備使用了油鏡鏡頭，一定要拆下清洗干凈，并放置在專用盒中；有機械旋鈕的儀器設備需將所有旋鈕歸零，以免旋鈕長時間處在負荷狀態而變松動；長時間不使用的儀器設備需定期使用以保證設備的良好狀態[11-12]；如果確實需要長時間擱置的儀器設備，需用儀器罩或者布將儀器蓋上，以免灰塵進入損壞儀器，并且需將儀器放在安全和穩定的地方以免磕碰和頻繁搬動。

2.3 實驗室衛生和實驗廢棄物處理規范養成

2.3.1 實驗室衛生規范養成。

本科教學中的實驗大多是驗證性實驗，對實驗結果的要求并不精確，因此實驗室的衛生條件對實驗結果的影響并不會引起教師和學生的注意。在本科實驗教學過程中，實驗室的衛生規范教育是最為薄弱的環節。通過對目前在校學生的實驗狀態觀察發現，學生也確實忽略了實驗室的衛生條件。這與任課教師的重視程度低有一定關系，因此學生的實驗室衛生規范養成需要任課教師以身作則，要樹立良好的榜樣，言傳身教，教育學生養成良好的實驗室衛生習慣，不僅是實驗儀器設備正常運轉的保證，而且也會影響到實驗結果的準確性。在具體教學過程中，例如像微生物學和生物工藝學這類對環境要求較高的實驗，教師可以用對比實驗的方法教育學生。教師在實驗教學中設計一組失敗的實驗，最后將成功與失敗的實驗結果進行對比，讓學生直觀地觀察實驗現象，并告訴學生一個良好的實驗室內和實驗臺周邊環境對整個實驗成敗的重要性。

2.3.2 實驗廢棄物處理規范養成。

實驗廢棄物的規范處理在?？圃盒Ｗ龅帽容^好。普通綜合性大學對于生物類專業的廢棄物處理并不重視，這與學校的專業設置有很大的關系。在綜合性大學中，生物類專業只是眾多學科中的一個方向，生物垃圾在綜合性大學所占的比例較少，有些生物垃圾就隨生活垃圾一起丟棄，這樣不但會對師生的健康產生不良影響，同時對整個生活環境也會造成污染。學生實驗廢棄物處理規范的養成需要先從學校、學院層面建立起生物類實驗廢棄物處理的相關政策制度，其次教師要教導學生認真貫徹執行，讓學生建立起保持實驗室衛生的習慣和正確處理實驗廢棄物的環保意識[6]。

3 學生基本實驗能力培養

扎實的生物基本實驗能力應該作為普通高校生物工程專業學生培養的主要內容，培養重點要放在要求學生必須扎實地掌握基本實驗技能、養成積極的科學態度和良好科學素養上[13]。教師應該充分利用有限的上課時間，使學生做到操作儀器設備絕對規范、藥品用量絕對精確、實驗技術手法絕對熟練。

3.1 教學實驗類型的一般劃分

按培養學生實驗能力的作用，可以將實驗分為基礎性實驗、綜合與設計性實驗、創新性實驗[14]；

按實驗活動方式分為驗證性實驗、探究性實驗；按課程設置分為基礎課實驗、專業基礎課實驗、專業課實驗。

3.2 基本實驗能力培養

學生的基本實驗能力是通過學生在操作基礎性實驗中培養的，基礎性實驗的實驗設計都是絕對成熟的實驗方法?；A性實驗就是需要學生重復教師制訂的實驗方案，教學目的是要學生從中學會觀察實驗現象，測定、記錄并分析數據和整理概括出結論等。在實驗過程中重復利用的儀器設備和重復操作的實驗技術比較多，因此基礎性實驗的教學過程就是強化學生對實驗業務精通的最好途徑[15]。

沈陽大學生物工程專業為遼寧省示范專業，微生物學課程在培養學生基本實驗能力方面有一套比較成熟而有效的機制，即“課外活動小組與實驗課相結合”的實驗教學模式。培養流程為：培養興趣—挑選骨干—預實驗—準備實驗—指導實驗。

（1）培養興趣。興趣是最好的老師，因此以學院層面建立一個生物專業課外興趣小組社團，培養學生對生物實驗的興趣，開展與課程相關的特色課外活動。

（2）挑選骨干。教師通過社團活動考察學生的興趣與潛質，采取自愿和教師選拔的方式挑選骨干學生，人數對應到本科實驗教學分組，一般為4～6名。

（3）預實驗。

在正式上課前，任課教師要帶領各骨干學生到實驗室進行預實驗。在預實驗過程中，教師為主導，需對每個學生進行全程指導，每一個細節都要做到細致入微。這個過程中骨干學生要學會包括實驗材料的準備、實驗儀器設備的準備和調試、藥品的配置、實驗操作流程等整個實驗過程，最終的結果是要讓每位骨干學生都能獨立、成功地完成整個實驗流程[16]。

（4）準備實驗。

在教學實驗開始前，骨干學生到實驗室進行實驗準備。這個時候骨干學生起到主導作用，而教師起到輔助和監督的作用，在學生準備實驗的過程中，教師要給學生充分的自主權，這樣既能鍛煉學生的基本實驗能力，又能分擔教師的一部分工作。

（5）指導實驗。

每次實驗課安排一名骨干學生主講，準備講課的過程是每個學生充分學習課程相關內容并擴大知識面的機會。教師需要為學生提供參考建議和把握大綱方向。在分組實驗過程中，這些骨干學生安排到每個實驗小組中擔任組長，負責本組人的實驗儀器使用規范和安全，以及本組實驗器皿設備和實驗臺的衛生、廢棄物的處理等一系列工作。在實驗過程中，骨干學生還要負責監督每位組員的實驗紀律，負責指導每位組員的實驗操作。這樣做在鍛煉了學生能力的同時，又使教師擁有更多的精力和時間在宏觀上把握整個課堂的情況，避免實驗教學中一位教師照顧過多學生而力不從心的難題。

“課外活動小組與實驗課相結合”的實驗教學模式開展后，所有學生對實驗課實際操作的積極性都被調動起來，實驗室各項規范養成效果非常良好，學生的基本實驗能力有了大幅提高。在該教學模式成功的基礎上，生物工程專業教師又在嘗試尋找能夠進一步提高學生實驗能力的方法，目標是培養出生物工程專業的創新型人才。沈陽大學生物工程專業具體的做法是：教師將骨干學生作為重點對象進行培養，主動將對科研有興趣和具有潛質的學生納入自己的科研團隊，參與科研課題研究和專利研發。同時積極鼓勵學生參加大學生創業大賽、標本制作大賽、“挑戰杯”大賽等專業性較強的課外活動來提高業務素質。目前，學校生物工程專業學生參與的各項工作已經取得了多項成果和獎勵：學生參與教師科研課題十余項，學生獨立發表研究論文4篇；參與申報1項國家級的科研專利（正在申請中），參與申報的各級專利成果十余項；大學生創新創業大賽計劃大賽校級二等獎1項、遼寧省三等獎2項。學生的研究成果已被《華商晨報》、《遼沈晚報》、沈陽電視臺等多家媒體多次報道。

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