病原生物學實驗室開放性實驗項目探索

王繼璇 丁偉勇 蔡挺

摘要：在學校與學院建立開放性實驗大平臺的支撐之下，我病原生物學實驗室開啟了本科生開放性實驗項目，該項目通過學生自主的前期準備，查閱資料，安排實驗進程，解決疑難問題，真正實現了交給學生一片闖蕩的天地，極大地提高了學生的參與熱情，加深了知識的內化，逐漸樹立了嚴謹的科研態度，很好地鍛煉了學生的自學能力以及創新能力。

關鍵詞：開放性實驗大平臺;病原生物學實驗;自主學習;驅動式教學;專業針對性

中圖分類號：G642.95 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2016）06-0260-03

前言：

病原生物學作為醫學院校開設的一門專業基礎課，有效地銜接了基礎醫學與臨床醫學。病原生物學實驗課作為理論課程的延伸，目的在于培養學生實踐能力、分析問題和解決問題的能力。但傳統實驗課多是驗證性實驗[1]，學生的參與感不強，并沒有充分發揮實驗課的優勢，使得實驗課更像是稍微直觀一些的講授式理論課，實驗課的探索功用需要進一步的發揮。

我校于2013年啟動面向全校本科生的實驗課改革，力圖建立面向全體學生的開放性實驗大平臺，學校每年投入大量的資金支持，鼓勵學生參與到開放性探究實驗中來，推動本科教學實驗從“驗證”走向“探究”[2]。

在學院層面，為配合浙江省高校重點實驗教學示范中心建設，我中心致力于建設包括人體機能學、分子醫學、感染與免疫學、形態學、生物醫學在內的五大開放性實驗教學平臺，整合相關教學實驗室、PI實驗室以及醫學院儀器平臺資源，為學生開放創新性實驗提供最大力度的場地、儀器、技術支持，為學生營造一個自由開放、大膽創新的學院環境。

病原與免疫學實驗課程學生問卷調查顯示，大多數學生對探究性實驗課程（如人體咽喉部細菌的分離鑒定、血型鑒定、糞便中腸道桿菌的分離鑒定等）更感興趣，也更多地表達出對于傳統的灌輸式教學的改革期望[3]。學生的內在需求實則應該是我們教學工作者努力的方向。作為病原與免疫學實驗室的管理者，我們力圖在已有的實驗室資源基礎之上，在學校建設開放性實驗大平臺的培養環境之下，為學生搭建一個可以自主實驗、探索新知的實驗平臺。

正文：

下面就我實驗室近期開展的本科生開放性實驗項目（見文末附表1）進行系統的介紹。

1.開放性項目申報。參與開放性實驗項目的同學需填寫項目申報書[4]，主要包括：立項依據，實驗設計，實施方案及計劃，經費預算等。以開題報告或直接交由指導教師審核的方式，對申報書進行可行性分析，最終通過審核的項目方能開展實驗。

2.實驗室培訓。實驗正式開始之前，由實驗室指導老師對參與開放性實驗的全體同學進行實驗室培訓，包括熟悉相關的實驗室布局、實驗操作技能、實驗室儀器使用規范，以及幫助同學們建立病原生物學實驗室的生物安全意識。傳統實驗課中學到的接種技術、消毒滅菌技術、基本的無菌以及自我防范意識，一旦在整合的綜合性實驗項目之下，往往不能夠靈活地運用或者在實驗過程中顧此失彼，所以正式實驗前，快速系統地將基本技能進行統一培訓，能有效地保證后續實驗的順利開展。

3.自主完成實驗準備。準備實驗的過程全部由學生自己完成，包括實驗所需容器的清洗，培養基的制備，所需藥品的配制，以及實驗后的清理工作。一方面，開放性實驗所涉及的實驗內容繁多，實驗準備工作量很大，學生的參與減輕了實驗室管理人員的工作量，更重要的是準備實驗的過程，有助于學生熟悉實驗室流程，養成良好的實驗習慣，樹立嚴謹的科研態度。

4.自主安排實驗進程。盡管大多數開放實驗項目有固定的課內時間，但鑒于微生物實驗的連續性與煩瑣性，課內時間遠不能滿足實驗需要，需要學生課余、晚上或者周末的時間開展實驗，對實驗室的開放時間也提出了更高的要求。實驗開展過程中，學生可以根據大的實驗項目中的不同實驗部分進行分組，一般4～6人組成小組，根據小組成員的時間靈活安排實驗進度。

5.自主開展實驗。預實驗中實驗條件的摸索對最終實驗的成敗至關重要。菌液的稀釋梯度、樣品的處理時間、對照組的設立、實驗過程中干擾條件的控制等都是學生在預實驗中需摸索的條件。指導老師需在旁觀察學生實驗情況，對學生疑問及時作答并啟發學生優化實驗。盡管在開題報告中對實驗方法流程等已有了詳細的闡述，但實驗的未知性還是會給具體的實驗帶來諸多的問題，需要學生自己去尋求解決問題的途徑，需要花費最大的精力，反復地實驗，查文獻，論證方法的可行性，這是筆者認為在開放性實驗過程中最具有創新性、最能起到鍛煉作用的過程。如在食物細菌沾染條件的測定項目中，最重要的環節是構建合適的“人工地面”，其穩定性及可操作性成為本實驗成敗的關鍵。小組成員嘗試了多種方法，如一次性平皿直接傾倒菌液風干、12孔板傾倒菌液風干、玻璃平皿涂菌等，但因液體表面張力和涂布不均等原因失敗，最后成功選取了類似骨髓涂片法制作的“人工地面”。

6.項目論文寫作。論文的寫作摒棄傳統的學生實驗報告的形式，而是嚴格要求學生以科研論文的形式撰寫，并提交指導老師審閱，學生再修改，反復凝練，力求在項目總結階段，學生能夠以一篇嚴謹的科研論文的形式為開放性實驗畫上完美的句號。

討論：

1.選題自由。學生有完全的自主性，包括選題的內容由學生自主選擇，實驗方案由項目成員自行設計，實驗的開展由學生自主安排，實驗過程中遇到的問題學生自主創新解決，真正地實現了“三自主”[4]。因為有了這樣的自由度，學生表現出對開放性實驗項目極大的熱情與興趣，所選課題多與生活息息相關，食品安全問題、飲水污染問題、口腔衛生問題等，而興趣是最好的老師，學生的參與熱情，對項目的認真負責的態度，要遠遠大于傳統實驗課。

2.專業針對性。傳統的病原生物學與免疫學實驗課不分專業、面向所有醫學專業開設，但針對不同的專業方向自身特點，相同的課程設計往往無法最大程度地發揮本門課程的功效[5]。口腔醫學中涉及到的微生物多為厭氧菌，需要掌握厭氧培養技術，預防醫學主要針對公共衛生的微生物學檢測，臨床醫學則需要快速判斷微生物的致病性，不同專業學生在今后工作中運用到的微生物學知識與技能是有差異的。通過開放性實驗項目對傳統實驗課的補充，學生可以針對自身專業需要，選擇開展更能起到鍛煉作用的項目，對今后的工作和科研有更積極的意義。

3.學生能力提升。學生的學習能力以及綜合素質，都在開放性實驗項目中得到了大大的提高。傳統的實驗課程知識分散，不成體系，缺乏實驗與實驗之間的有機聯系，到真正用時還不能很好地有的放矢。而開放性實驗中，每一步的實驗設計與實驗方法的選擇，都是學生通過查閱考證自我學習的產物，再通過進一步的實踐操作到實驗數據的獲得分析，每一步都具有清晰的目標導向性，知識已經內化為自身知識結構的固有組成部分，這樣所學到的知識才能夠真正地受用終身。除了知識本身，以學生為中心的教學理念提高的不僅是學生的學習能力，還包括數據的整理分析和科研報告的寫作能力，在解決問題過程中呈現的創新能力以及溝通合作能力。

雖然我們在開放性項目的開展中進行了一些有益的嘗試，但仍然存在一些問題有待我們進一步解決，為更好地構建開放性實驗大平臺打基礎。首先，進一步擴展實驗室資源，包括指導教師人員問題、實驗室開放時間問題、資深的實驗師與高年級的研究生都可以成為本科生開放性項目的指導老師[6]，這樣可以大大地提高開放性項目的開展數量，容納更多的開放性項目申請，使得更多的學生受益。實驗室可以實現更廣程度的開放，現行的開放性實驗是在實驗管理人員在場的前提下給學生使用，提高了對管理人員的要求，后續的建設應該把更多的自主權交給學生，實現網絡平臺預約實驗室，學生備案實驗室使用情況，實驗后自行清理。

再次，實驗內容需進一步地豐富。除了學生自主選擇課題外，課程組還應設定一些難度適宜并能較好地鍛煉學生創新能力的課題供學生選做，如秋季多發幼兒腹瀉的病原學檢測，環境微生物菌種鑒定，抗生素提取分離等。除了微生物學經典的實驗手段，還應該注重涉及學科的交叉性，例如分子生物學手段在當今的臨床與基礎研究中發揮越來越重要的作用，在實驗設計方面可以適度引導學生選擇應用分子生物學技術，將微生物學技術與分子生物學技術有機地結合起來靈活運用。

結語：

開放性實驗的設立，無論是對學生還是對教師都提出了更高的要求，學生需自覺，主動地參與進來，教師需不斷地更新自己的知識體系。通過此類項目的開展，努力培養“具有扎實的醫學知識，較強的專業實踐技能，一定的科學研究能力，較大的發展潛力和國際競爭力的高層次醫學人才”。

參考文獻：

[1]孫曉紅，季惠明，等.本科生自主創新實驗在教學中的實踐與探索[J].教育教學論壇，2013，（4）：56-57

[2]厲旭云，梅汝煥，王夢令，等.對高校實驗教學在人才能力素質培養中的作用的剖析[J].實驗技術與管理，2014，31（5）：32-37.

[3]陳俊，陳韶，張麗芳，等.關于醫學微生物學實驗教學改革的幾點思考[J].檢驗醫學教育，2009，16（2）：32.

[4]陸源，厲旭云，葉治國，等.自主學習、自主實驗、自主創新教學的研究[J].實驗技術與管理，2012，29（6）：11-16.

[5]張菁，曾蔚，等.針對口腔醫學專業的醫學微生物學實驗教學改革嘗試[J].四川生理科學雜志，2013，35（1）：40-42.

[6]羅喻紅，孫娟，等.綜合設計性實驗在食品微生物實驗中的應用探討[J].農產品加工·學刊，2011，（12）：131-136.