關于整合優化實驗器材，提高生物實驗探究性的探討

楊愛芬

生物學是一門以實驗為基礎的自然科學，實驗本身就是生物學中不可或缺的組成部分。之所以在高校生物教學中進行實驗的運用，一方面是實驗能夠將一些抽象的概念和內容用最直接的形式表現出來，這會加深學生對內容的理解。另一方面是利用實驗可以獲得新奇的東西，這些東西有助于學生對生物學的興趣增加，同時激發起探究的欲望，從這個角度來看，生物實驗對于提升學科興趣幫助巨大[1]。從實驗的實際操作來看，實驗器材是必不可少的因素，其對于實驗的結果有著重要的影響，所以在整合和優化實驗器材的過程中，實驗的結果會發生進一步的改變，因此，實驗器材的整合對于生物探究性學習的推動效果影響較大。

1 生物實驗器材概述

近年來，隨著我國高等教育投入的總量持續增加，各高校教學及科研實驗儀器設備資源的數量規模在不斷壯大，為高校師生從事實驗教學及科學研究提供了重要的支撐條件，確保了生物實驗教學的有效進行，促進了生物學前沿技術實驗的順利開展。在現行的人才培養模式下，可將生物學實驗室分為兩類，一類是基礎型實驗室，主要為教學服務；另一類是科研型實驗室，主要為科研服務。兩類實驗室所涉及的實驗器材種類及數量較多，價值從幾百元到幾百萬元不等[2]。而在實際使用中，部分學生或研究人員因未能較好地掌握專業技能，缺乏愛護儀器設備的意識，導致儀器損耗較大。另外，實驗室的一些舊設備，即使還可以工作，也會被退休或報廢，造成教學設備的嚴重浪費。

生物實驗是高校教學的重要手段，是學生獲取生物學知識的重要途徑，同時也是科學研究當中不可缺少的一環，但是從實驗器材的具體配備來看，各個高校存在著明顯的差異。一般而言，高校的器材配置會滿足教學的基本要求，但是在具體的數量規模以及器材質量規格方面，高校間的差異還是比較明顯的。有的高校實驗室較多，配置的儀器種類較全，數量也比較可觀，而有些高校不僅實驗室少，儀器配置也少[3]。出現這樣的差異，主要還是高校在經濟上存在著差異。一些生物學科相對較為突出的高校，在國家科研項目當中的作用較大，所以項目經費充足，器材配置也較為優越，而一般性高校的生物學科，因經費欠缺，設備器材相對就會落后，數量相對也少。

2 發揚傳統實驗器材的優勢

從目前的生物實驗具體教學來看，因為學校本身存在著差異性，所以對實驗提供的器材也存在著較大的差異，但是一般的學校，其提供的實驗器材都能夠滿足正常的生物教學需要。在我國素質教育不斷推進的大環境中，教學改革的深度持續的增加，教學內容也發生了明顯的變化，所以對于實驗器材的需求也出現了改變。就目前的調查來看，在研究型為主的生物教學中對于實驗設計的要求有所提高，因此相應的實驗器材配置也要提升，所以傳統的器材利用便會受到影響而出現利用率下降的情況[4]。從具體實驗分析來看，雖然傳統器材的利用率有了下降，但是其作用依然顯著，是因為傳統器材具有顯著的優點，而且對其進行利用可以對生物實驗室器材的用途進行拓寬。

在傳統的生物實驗教學中，教師往往是采用“注入”式教學方法，老師教什么，學生就做什么，像“機器人”一樣完成實驗操作。由于擔心儀器的損壞，部分老師在課前做了精心的準備，把所有儀器都調到最佳狀態，實驗完成之后，學生雖然可以理解實驗原理、實驗操作，但對實驗中所用到的儀器并未掌握其用法，換一種條件后就不懂怎么做了。另外，高校用于采購新的教學器材經費有限，導致器材數量也十分有限，而一些使用頻率比較高的器材又很容易發生損壞，所以在具體教學開展的過程中，一旦實驗儀器破損，教學進度會受到明顯的影響。而傳統的實驗器材因為數量巨大，所以可以及時有效的對這一問題進行解決。此外，因為傳統器材數量較多，所以利用傳統器材可以實現生物實驗的分組進行。因此，積極的使用傳統的實驗器材進行學生的操作訓練尤為重要，簡言之，傳統實驗器材雖然在生物教學中被慢慢遺棄，但是在具體的實驗開展中，其依然具有特別明顯的優勢。

3 解決措施及方案

3.1 建設陳舊實驗儀器輔助實驗室

建設陳舊實驗儀器輔助實驗室，是指把各個實驗室中部分由于更新換代而退下來的儀器，按照類別統一集中在實驗室。一方面作為學生對實驗儀器的了解，對原理可以進一步加深認識，有利于學生的知識功能化。另一方面，可以加強學生對儀器內部結構的了解，允許學生在老師的指導下，自己拆卸和組裝陳舊儀器，滿足學生的好奇心，激發學生的探索欲，使學生更好地掌握操作要領。對于一些要求更高的學生，老師可以指導他們進一步研究、設計，對淘汰的儀器進行維修和改進，既節約了大量的人力和物力，也為學生創新能力的培養提供了平臺。因此，建設陳舊實驗儀器輔助實驗室，可以促進學生自主學習能力的發展。

此外，陳舊儀器設備可以彌補實驗室建設經費的短缺，有效緩解一些院校在儀器采購方面資金的不足，并且能夠促進各單位對陳舊儀器進行篩選，合理利用教學資源，養成良好的節約習慣。另外，在生物實驗教學過程中除了讓學生掌握實驗所用儀器外，向學生展示儀器發展過程中的代表性種類，對啟發學生、加深對儀器設備的認識有積極的作用。

3.2 建設開放共享實驗室

3.2.1 建設基礎型開放實驗室 從目前的分析來看，傳統的以驗證性實驗為主的生物實驗課，學生在課堂上的被動性比較強，所以其缺乏主動的思考。從具體的實驗分析來看，學生和實驗儀器的配置不均衡，所以在缺少儀器的情況下，很多學生處于圍觀的狀態。除此以外，從時間分析來看，在教學的3～16周是實驗課程的集中期，無論是實驗場地還是儀器，其使用頻率都比較高，從具體統計來看，使用時間一般為140天。按照這個時間比例來看，每年學生的儀器使用率達不到40%，即使是將晚上和周末的時間都算在內，仍然有大量的儀器處于閑置的狀態?；谶@種現狀，高校在傳統實驗課堂開設的同時還需要建立基礎開放實驗室，這樣可以激發學生的積極性、主動性和創造性，學生可以最大限度的進行實驗儀器的使用，實驗室和實驗儀器的使用率會獲得明顯的提高。

實驗室可采取全天候開放的模式，充分保證學生的主體性。學生在進駐開放實驗室之前，由實驗室管理老師對其進行技術培訓，保證學生能正確規范的使用儀器設備。通過實驗室使用預約登記方式，學生就可以全天候進入實驗室學習和實踐，在開展創新性實驗項目時不再受時間、場地和設備等的限制[5]。

3.2.2 建設大型儀器共享平臺 從目前的具體分析來看，大型的儀器設備不僅是科研工作的重要工具，更是教學的重要工具。從目前的大型儀器設備利用現狀來看，因為受到管理機制和傳統習慣的影響，高校實驗室的全封閉管理比較顯著，這種情況導致了設備的重復購買。比如激光共聚焦顯微鏡、熒光定量PCR儀、高速冷凍離心機、紫外分光光度計、冷凍切片機、熒光顯微鏡等貴重儀器。為了提升大型的儀器利用效率，高校實驗室可以采取集中管理，建立大型儀器設備開放共享平臺，在大型儀器購置、使用和管理工作中，遵循“統一規劃、分塊建設、集中管理、共同使用”的原則[6]。做到大型儀器的共享，設備重復購買的亂象可以得到控制。

建設大型儀器開放共享實驗室，打破了學科之間、實驗室之間、科研與教學之間的界限，還可以在財力、物力、人力方面充分共享。這不僅為我院千余名本科生和研究生從事“開放式、研究性、創新型”前沿技術實驗教學提供了強有力的保障，還為本科生每年幾十個院、校及國家級大學生開放創新實驗項目的開展提供更大的支撐。

3.3 建設教學研究型生物學實驗平臺

生物教學之所以要強調實驗教學，目的是既要訓練學生的基本操作技能，同時對學生的創新思維和科學研究的能力進行培養[7]。從近年來的高校實驗室發展來看，基礎實驗室的儀器配置相對較足，但是大型的設備數量較少。而科研型實驗室配置了許多中高檔大型儀器設備，用于開展前沿生命科學研究。高年級本科生的專業實驗課程多在科研實驗室完成；低年級本科生通過選擇科研導師進入科研型實驗室，在導師的指導下進行創新型、研究型實驗，還可以完成畢業論文[8]。

現階段的大學本科教育采取了全新的本科生導師制，這種制度通過從事前沿科學研究的導師帶動，對優秀的本科生進行了選拔，讓學生直接參與到一些研究項目當中。通過科研實踐，學生的科學研究興趣得到加強，綜合實力有所提升。此外，采用多層次的本科生和研究生開放實驗教學新模式，學生利用大型的設備儀器進行研究，創新的能力會不斷的加強，這對于學生的開拓能力培養來講效果顯著。

4 結束語

生物實驗在生物教學的過程中不可或缺，而器材的使用對于實驗的效果又有著顯著的影響，所以在分析實驗結果的時候，對器材的差異進行討論，這是實驗探究的一項重要內容。在現代化的生物實驗當中，積極的進行實驗器材的整合和優化，從而使各類器材的應用價值得到充分的提升，這是生物實驗的探索性發展。

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[3] 林清強，蘇經遷，黃明聰，等. 生物學陳舊儀器輔助實驗室建設探究[J]. 福建師范大學學報（自然科學版），2011，27（3）：52-55.

[4] 李青云，覃益民，劉幽燕. 立足質量工程為核心的微生物學多元教學策略探討[J]. 微生物學通報，2015，42（8）：1603-1609.

[5] 王婷，王慶怡，王磊，等. 生物化學與分子生物學實驗課程優化效果探討[J]. 中華神經外科疾病研究雜志，2016，15（3）：254-256.

[6] 湯海峰，劉穎，孟威，等. 生物學實驗類國家精品資源共享課的建設方法與實踐[J]. 生命的化學，2015，35（3）：446-449.

[7] 于璐，楊葉欣，劉靜，等. 虛擬儀器平臺下生物醫學信號自適應濾波實驗教學系統的設計及應用[J]. 中國醫療設備，2017，32（4）：33-37.

[8] 佚名. 高等級病原微生物實驗室生物安全防護技術與產品1項目基本情況[J]. 化工進展，2017，36（1）：395-396.