將提高大學生創新能力理念實施于細胞生物學實驗教學

摘要：本文從闡述創新精神在現代生命科學研究中的重要性入手，著重論述了如何在細胞生物學實驗教學中培養創新型人才。實踐證明，在細胞生物學實驗教學中實施創新理念，有利于創新人才的培養。

關鍵詞：創新能力;細胞生物學;實驗教學

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）25-0257-02

21世紀是生命科學的世紀。培養具有創新思維、創新能力的高素質人才是現代高等生命科學教育的首要任務。探究作為生命活動的基本單位——細胞生命旅程的奧秘是生命科學家孜孜不倦的努力方向。如何改進細胞生物學的實驗教學效果，激發學生獨立分析問題、解決問題的能力，使學生在實驗過程中的創新精神得到提高，讓學生在細胞生物學實驗中體驗到科學研究的樂趣和成就，是每一位細胞生物學實驗教學工作者所需要思考的問題。本文主要從四個方面闡述如何在細胞生物學實驗教學中提高學生的創新能力

一、通過基礎實驗內容夯實基本操作技能，重視培養學生對細胞生物學實驗的興趣

創新能力與實踐能力的培養是相輔相成的，實驗教學中實際操作能力培養是提高學生創新能力的前提和重要途徑[1]。掌握良好的細胞生物學實驗技能是細胞生物學實驗教學的基本任務，同時也是實驗中獲得真實、可靠數據的有力保障。因此，在形態學實驗和驗證性實驗教學部分，在保留經典的驗證性實驗的基礎上，整合驗證性實驗，讓學生掌握一定的細胞生物學基礎知識，重點強化學生的基本細胞生物學技能訓練，同時更新實驗內容和實驗方法，注重培養學生對細胞生物學研究的興趣。如：顯微鏡操作技術即是細胞生物學實驗中最基本的實驗技能之一。對于細胞生物學實驗中經常用到的倒置顯微鏡、倒置相差顯微鏡、暗視野顯微鏡、熒光顯微鏡、電鏡等特殊顯微鏡，學生接觸的相對較少或從未接觸過。基于這樣的現狀，在此實驗項目中除了介紹普通顯微鏡及特殊顯微鏡的原理、特點及應用的同時，在實驗對象的選擇和實驗方法方面加以更新，采用不同的實驗材料，引入顯微圖像采集系統。我細胞生物學實驗室擁有6套顯微數碼系統，讓學生在觀察目標物的同時，對目標物進行圖像采集、保存，并利用圖像分析軟件進行圖像分析。如：在普通顯微鏡及特殊顯微鏡的使用這一實驗項目中，在老師介紹各種顯微鏡的應用原理和范圍后，提供了以上各類型的顯微鏡及人染色體裝片、培養中的大鼠原代成纖維細胞，熒光染色細胞裝片和浮游生物等實驗材料，由同學們根據自己的實驗目的自己選擇適合不同顯微鏡的實驗材料進行細胞形態和結構的觀察及認識。實驗過程中對觀察到的實驗對象進行記錄和分析，實驗結束后由同學歸納、總結、討論不同顯微鏡的用途。實驗結束后，同學們大多掌握了不同顯微鏡的使用方法、應用范疇，同時，對于以前認為非常神秘的“細胞”及細胞結構有了感觀上的認識，進而對細胞生物學產生了濃厚的興趣。

二、增加綜合設計性實驗項目的比例，培養學生獨立思考的問題能力

在基礎性的驗證性實驗結束后，同學們已經掌握了一定的細胞生物學基礎知識和操作技能，同時也具備了一定的分析問題、解決問題的能力。因而在第二階段推出綜合設計性實驗項目，并適當增加綜合設計性實驗項目的比例。在此類實驗中，選擇一些與細胞生物學新進展相關的、難易適中的題目較為關鍵。設計性實驗題目應該既能體現出知識的綜合性，還應該具有一定的探索性，同時還不宜太難[2]。在內容上盡量體現細胞生物學的最新研究進展，這樣可以吸引同學細胞生物學研究的興趣;難度是否適中，關系到設計性實驗教學的成敗。因為如果題目過于簡單，會使學生產生驕縱感，把實驗研究過于理想化;而如果選擇的題目偏難，則不容易得到理想的實驗結果，學生容易在心理上產生挫敗感。如變“石蠟切片的制作及HE染色”這一驗證性實驗項目為設計性實驗項目，提高學生分析解決問題的能力。我們以乳腺癌大鼠為實驗模型，將此實驗中影響實驗結果的幾個關鍵環節提煉出來，設計了五個綜合設計性實驗項目：不同固定劑對乳腺癌乳腺大鼠乳腺組織石蠟切片效果的影響;不同脫蠟程序對乳腺癌乳腺大鼠乳腺組織石蠟切片效果的影響;不同染色時間對乳腺癌乳腺大鼠乳腺組織石蠟切片效果的影響;不同切片厚度對乳腺癌乳腺大鼠乳腺組織石蠟切片效果的影響;改進包埋、修蠟過程等一系列實驗，每6個同學一組，每組選擇一個項目進行實驗。由于此實驗項目的實驗對象取材于乳腺癌大鼠的乳腺組織，與現代生活密切相關，而采用的實驗技術又能精準地說明問題，因此此實驗項目吸引了同學們的濃厚興趣。此外，每個實驗的實驗材料、具體環節都不固定，因而在實驗實施前需進行文獻查閱、制定實驗計劃、對實驗的可行性進行評估、試劑配制及儀器設備的選擇調試、實驗正式實施、對實驗數據進行結果分析，形成實驗報告，最后各組將實驗形成總結性文本及PPT進行實驗匯報。經過這一設計性實驗項目的實施，同學們從實踐中懂得實驗各個環節中的任何一個都對結果起著至關重要的作用，進而增加了學生實驗的主動性，激發了其責任心和使命感。

三、利用教學及科研平臺，將教師科研項目引入細胞生物學實驗

生命科學的發展日新月異，將學有余力的學生分流出來，通過參與教師的科研項目，追蹤生命科學發展和最新科研成果，激發學生探索生命科學的熱情，培養學生的創新觀念與參與意識，培養學術型人才。目前在重慶師范大學生命科學學院遺傳與細胞生物學教研室擁有3項國家自然科學基金項目、5項重慶市科學技術委員會項目及多項其他市級、校級科研在研項目。另外還有重慶高校動物生物學重點實驗室、活性物質生物技術教育部工程研究中心、重慶高校生物活性物質工程研究中心等科研平臺。以上平臺自2008年起至今，從周一至周五對學生全天開放，周六周日也適時開放，從根本上解決了儀器設備匱乏、實驗場地不足、實驗時間受限制的現實情況[3]。在平臺開放的同時，將教師的科研引入到細胞生物學實驗中，使科研與實驗教學相融合。如將“草魚腹腔脂肪生脂基因表達模式及調控機理研究”這一科研項目讓有興趣參與科學研究的同學參與，本科生與研究生一起進行文獻查閱、試驗設計，在此基礎上，進行原代草魚脂肪細胞培養、細胞活力檢測、細胞生脂能力檢測以及以原代細胞為材料進行總RNA提取、目的基因的表達分析檢測等一系列試驗和結果分析。學生通過直接參與老師的科研課題，一方面，不僅讓學生在參與科研的過程中，有目的性地進行畢業論文設計，提前完成了畢業論文的工作;另一方面，學生親自參與科研計劃的制定和實施對于培養學生的科研技能和科研意識具有良好的效果。

四、開展大學生創新創業訓練計劃項目，增強實驗責任感，培養大學生的創新意識及與他人的團結協作精神

生命科學研究中的發現、發明與成果均源于實踐。因為創新不能憑空想象，它源于實踐中產生的問題與需求;創新在實踐中檢驗，并最終應用于實踐[4]。我們鼓勵學生開展大學生創新創業訓練計劃項目，積極參加大學生課外學術活動，提高學生《細胞生物學實驗》中的創新能力，培養學生科研創新意識，激發獨立思維，使學生真正體驗到科學研究的樂趣。由5～6個同學組成一個小組，每組一人為組長，其他同學為組員，配備一位指導教師，在項目切實可行的前提下，將社會需求、生產實踐與同學的興趣、老師的科研相融合，通過文獻查閱、可行性論證、項目規劃、實施等過程，開展大學生創新訓練計劃及學術科技計劃項目。通過這些活動的開展，給大學生提供了培養創新人才的土壤與環境，訓練了學生與他人團結協作的精神。我院學生在“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽中分獲重慶賽區特等獎、一等獎、二等獎、三等獎，獲得大學生創新訓練計劃國家級、市級項目10項，在SCI/CSCD檢索期刊等發表論文8篇。

在細胞生物學實驗中營造創新人才的培養環境，提高學生對創新重要性的認識，激勵他們對于創新的不懈追求，有利于培養具有創新能力的現代生命科學人才。

參考文獻：

[1]孫淑琴，嵇艷鞠，王應吉，于生寶，段清明，鄭凡吉.面向創新人才培養特色課程設計的探索與實踐[J].中國校外教育（理論），2011，（5）：85-6.

[2]朱鐵群，成慶利.微生物學設計性實驗教學個案分析[J].微生物學通報，2007，（05）：1011-3.

[3]李影.以開放性細胞生物學實驗教學模式為契機培養實踐性、創新型人才[J].生物學雜志，2012，（04）：105-7.

[4]彭喜旭，唐新科，王海華.植物學與分子生物學研究創新型實驗項目的設計與實施[J].安徽農學通報，2011，17（11）：212-4.endprint