研究生神經生物學實驗課程體系改革創新的探索與實踐

[摘 要]為了提高神經生物學實驗教學質量，根據神經生物學學科的自身特點，在實驗內容安排上注重與基礎理論知識、科學研究相結合，在教學過程中運用多媒體技術、創新性實驗等教學手段，充分調動學生的積極性與主動性，提高學生綜合素質，培養具有創新能力的高素質人才，進一步推動神經生物學課程教學改革實踐。

[關鍵詞]神經生物學；實驗教學；研究生；創新性實驗

[中圖分類號] G643.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）02-0119-02

神經生物學是一門研究神經系統特別是腦的形態結構和活動規律的綜合性、實驗性學科。北京理工大學的神經生物學課程已經開設七年。以往神經生物學主要采用的是以基本理論為基礎，結合本專業最前沿的研究成果進行授課的教學模式，缺乏實驗教學，這導致大部分學生甚至是研究生在對知識學習的過程中常常處于被動的狀態，缺乏主觀能動性的發揮空間。為了培養創新性高素質人才，深化教學改革，借助生命學院北京市重點實驗室的科研平臺，2011年我們嘗試為研究生開設神經生物學實驗課，使學生能更有效全面地掌握神經生物學研究的技能和方法，以適應神經科學快速發展的需要。通過幾年來的教學實踐，不斷總結與改進，奠定了以基礎實驗操作為主和科學研究實踐為輔的實驗教學原則，取得了良好的教學效果。

一、神經生物學實驗教學存在的問題

（一）學生基礎知識和基本技術缺乏

我校研究生生源專業背景寬泛，與醫學院的培養目標和課程體系不同，綜合類大學在神經生物學課程設置上缺乏解剖學、組織學等前期基礎課，給我們的神經生物學的教學帶來了許多困難和挑戰，這需要綜合性大學教授神經生物學的教師具有廣泛的知識面，在講授神經生物學專業知識的同時適當地為學生補充一些必要的解剖學和組織學知識，以幫助學生更好地理解本專業知識。實驗課程設計是教師預先安排好的一些基礎的實驗技術和實驗方法，由于缺乏自主進行實驗的選擇，學生在各種實驗技術和研究方法之間的橫向和縱向聯系上了解很少，缺乏將基礎理論知識與基本技術方法有機聯系的能力。

（二）指導教師缺乏經驗

在傳統的教學模式中，教師占主導地位，學生的學習內容、方式都是由老師來安排、設計，往往教師都有一定的慣性思維，在與學生交流和指導學生實驗的時候，容易將自己的觀點強加給學生，容易使學生的思路產生定性，這樣會在一定程度上抑制學生的自信心，控制學生的主觀能動性，這也反映了教師在創新方面缺乏經驗。[1]

（三）課程自身特點復雜

神經生物學學科的主要特點是范圍廣、牽扯面多，需要講授的內容繁多，而且發展極為迅速，每章內容都是一個新的體系，所涵蓋的知識點既有深度又有廣度。因此，神經生物學實驗教學常常面臨著課程內容多、學時少、經費儀器不足等諸多問題。[2]在教學內容方面，綜合性、設計性實驗較少。在教學方法上，老師講授為主，學生按要求進行實驗，不利于學生創新能力的培養。另外，實驗涉及的技術方法多，步驟多，操作復雜，實驗周期長，實驗教學中經常會出現實驗失敗無結果的現象，但學生沒有進行再嘗試再實驗的機會。在考核成績方面，僅限于考核實驗報告、技能和理論考試，缺乏對學生創新能力的考核。

二、課程建設的關鍵措施

（一）注重神經科學研究方法的教授

多學科、多層次的綜合研究是神經科學研究的一個顯著特點，由于神經生物學有較強的理論性，學科知識有較大的深度、廣度和跨度，理論知識更新迅速。因此，實驗內容的安排不可能面面俱到，注重研究方法的教授可以使學生從紛繁的知識中掌握解決科學問題的方法和手段，有利于形成自主鉆研和獨立科研的能力。神經科學研究涉及的研究方法范圍非常廣泛，包括形態學、組織學、生理藥理學方法、生物化學方法、電生理學方法、細胞生物學方法、分子生物學方法、腦成像技術等，從形態到功能，從整體到分子。通過神經科學研究方法的講述，讓學生了解在研究中到底采用哪種實驗方法可以解決什么樣的問題。

在實驗課前，介紹常用的實驗技術和搜集資料的方法，幫助學生查找相關的背景知識以及相關內容。實驗課后，仍要求學生繼續查閱相關文獻，豐富自己的知識。這樣一方面強化了文獻閱讀，讓學生自己去努力探究知識，將教學過程作為學生對知識的再發現過程；一方面有助于學生在日后的科研中，針對他們的研究目的，選擇合適的研究方法，養成學生自學習慣和探索精神。

（二）充分利用多媒體的優勢

神經生物學實驗內容的特點是抽象復雜，單純的講授和文字圖片演示都無法達到理想且準確的教學效果。[3]因此，針對神經生物學實驗技術和方法的重要性與特殊性，在展示圖片和文字PPT的基礎上，我們還自行錄制實驗教學視頻，即在每個實驗操作之前播放相關技術操作視頻，讓同學們對每節課要進行的實驗操作直觀了解。依托本院北京市重點實驗室良好的實驗硬件條件，并結合實驗室神經生物學研究方向，實驗課內容開設了腦結構與功能、神經細胞培養、原代神經細胞培養、流式細胞術以及Q-PCR技術等內容。目前已完成細胞系培養、乳鼠鼠腦提取、皮質神經元細胞培養、海馬神經元細胞培養、黑質神經元細胞培養、小腦神經元細胞培養、實時熒光定量PCR技術方法、流式細胞術八個內容的實驗視頻教學資料，兼顧科學性、技術性和綜合性，培養了學生較為全面系統的神經生物學基本實驗技術能力。

建設本課程的視頻教學資料，可以有效提高神經生物學實驗教學效率，還具有以下優點：1.強化相關基礎理論知識。在實驗課中，通過多媒體課件能夠對相關的基礎理論知識進行復習。2.視頻教學形象生動、信息量大，同時對復雜實驗內容的操作步驟進行演示，加強對復雜抽象的實驗技術方法的準確掌握。避免課上操作演示效果差的弊端。3.可靈活學習，提高效率。視頻教學材料不受時間、空間、人員的約束，可讓學生自由學習。

（三）嚴把教師授課質量，準備工作要充分

教師在教學中起主導作用，每學期教研組老師都要進行授課培訓，學習相關教育理論技術和教學管理制度，加強教師的理論水平；不斷探索新的文獻報道，吸收最新的科研成果，對教學內容及時充實更新，重點反映本學科前沿領域發展新動態、新理論、新技術，有效引領學生掌握神經科學領域的基本知識原理和技術操作；合理編排實驗內容，既能夠初步掌握神經生物學所涉及的基本方法，又能體現學科交叉的特點，還要避免與解剖學、生理學、藥理學、細胞生物學、分子生物學等相關課程過多重復；進行實驗技術培訓，優化實驗內容，更新教學視頻，討論確定講解和指導重點。[4]

授課教師進行充分的課前準備，是提高課堂效率和學生高效學習的保證。首先教師應明確教學重點與難點，精心制作教學演示課件，熟悉實驗涉及的不同操作單元及可能出現的問題。其次，根據每次實驗內容安排好教學時間，準備好實驗所需滅菌器械、試劑配置等，保證實驗課順利有序地進行。

（四）創新性實驗深入培養學生科研創新能力

研究生創新性實驗是本課程教改方案的一個重要組成部分。該項改革旨在課時數有限的條件下，創造條件延伸和豐富實驗教學，結合實驗室條件真正實現個性化培養，通過將本校的科研成果與理論知識相結合，有意識地為學生建立一種濃厚的學術氣氛，激發研究生探索神經科學的興趣和熱情。創新性實驗一般選擇在完成對學生動手能力和思維能力的訓練的基礎課階段之后，研究生在興趣的引導下進入指導老師的課題組，通過師生交流、組內討論，訓練學生的科研思維，提高他們發現問題、分析問題和解決問題的能力；在完成對神經生物學基礎實驗操作教學基礎上，還可以利用學院現有的技術平臺加強學生進行科學研究的實踐和創新，通過參與課題組研究項目或是自擬感興趣小型研究課題來繼續深入了解和掌握神經生物學研究方法，在強化動手能力和團隊協作的同時提高學生的綜合素質。[5]

三、嚴格考核，評價教學效果

為了使學生的實驗技能有正確評價，更好地培養學生的綜合能力，我們制定了嚴格的實驗考核標準，既考核對實驗原理的掌握，還要考核學生在實驗環節上的綜合能力與水平。[6]還有一部分是考查學生自主創新設計實驗的情況，包括實驗設計、操作、結果和研究論文等，以此對學生的實驗效果進行全面評價。這一實驗考核體系能較系統、客觀地反映和評價學生對知識的掌握情況和綜合實驗能力，從而調動學生的學習積極性、主動性，培養他們的創新精神。

神經生物學是一門以實驗為主的自然學科，從理論教學到實踐操作，能夠促使學生牢固地掌握所學的理論知識，同時采用現代神經生物學技術進行實驗教學，能夠激發學生的學習興趣。另外，通過創新性實驗設計讓學生能借鑒和應用神經生物學的思維模式和技術方法，使研究生的科研思維和科研能力在實驗教學和實踐中得到提高，適應神經科學快速發展的需要。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 范娟，任維，郭玲，等.師范類院校本科生神經生物學教學的幾點心得[J].大學教育，2013（18）：52-53.

[2] 趙小貞，王瑋.構建創新型神經生物學實驗教學體系的思路與實踐[J].山西醫科大學學報，2009（3）：289-291.

[3] 慶宏，王冉，洪杰，等.研究生神經生物學教學創新模式探索與實踐[J].生物學雜志，2014（1）：106-107.

[4] 白永勝，李祥瑞，徐樂天.建設有科研特色的神經生物學實驗課程[J].教育與現代化，2003（3）：21-24.

[5] 范曉棠，徐海偉，蔡文琴，等.神經生物學實驗內容安排與教學手段的探索[J].山西醫科大學學報，2003（5）：514-516.

[6] 趙君朋，周巖，徐群淵.神經生物學實驗教學的實踐與體會[J].首都醫科大學學報，2011（145）.

[責任編輯：鐘 嵐]