《植物組織培養》開放型實驗教學改革

馬紹英　李勝

摘要：文章在傳統實驗教學方法不適合植物組織培養實驗教學在學分制下的人才培養為前提，實時的開展了植物組織培養實驗教學改革。重點從實驗室的建設，實驗教學的運行，開放實驗室管理體制的構建和開放實驗教學效果的評價等五個方面論述了植物組織培養開放型實驗教學的方法和成效。特別從實驗室的開放和實驗教學內容的開放兩方面闡述了項目研究的成效。

關鍵詞：植物組織培養；開放型實驗室；開放型實驗教學

中圖分類號：G642.423 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）27-0261-03

作為現代生物技術在植物學領域研究與應用的一個最基本、最重要組成部分——植物組織培養，是在科學實驗研究和科學生產實踐中不斷發展起來的，集實踐與實驗性于一體的一門新型學科，它要求實驗操作人員具有較高的技術操作能力和水平。植物組織培養作為高等院校生物技術類專業開設的一門重要基礎課程，實驗教學就成為這門課程教學的重中之重[1]。多年來，該實驗課程在甘肅農業大學生命科學技術學院的教學模式中仍采用傳統的實驗教學方法，即在規定時間內讓學生完成既定的實驗內容。事實，在規定好的時間內完成既定的實驗任務是不太客觀，例如培養基的制作要在2小時內完成，除非學生對此操作非常熟練，否則很難實現，所以實驗往往受時間的限制，使得學生動手操作的機會很少，同時實驗課時比例小，學生難以在很短的時間內完全掌握操作技能。這種教學模式顯然不利于學生操作技能的提高，難以激發學生的科研興趣，也不利于學生思維能力、創新能力的培養。

一、開放型實驗室的建設

作為新型教學模式的開放性實驗室已在各大高校應用而生，且已逐漸成為現代高校實驗教學模式的主流發展方向。開放型實驗室是指實驗室在完成指定教學、科研任務的同時，對學生和科研人員進入實驗室隨時開放，學生自主參與實驗設計、實驗準備。在此基礎上將現有師資、儀器設備、設施等資源面向全校師生開放，為師生提供實踐和科學研究的平臺。實驗室的開放不僅使實驗室儀器設備、實驗教學資源得到了充分的利用，更使學生有機會參與教師的科研或有場所實施自已承擔的各類創新創業項目。學生自己去思考、設計、實施項目計劃，增強了學生的科研意識、實踐動手能力、創新能力、分析和解決問題的能力，培養學生的創新、創業精神。

二、開放型實驗教學的實施

1.實驗內容開放。植物組織培養實驗室在傳統的實驗教學內容的基礎上逐漸形成了適應專業特點的兩大實驗體系——植物組織培養和次生代謝物的合成代謝調控與生產，根據不同專業需求開設出不同的實驗項目。教學內容的制定充分體現了學生的認知規律和實際操作水平以及學生就業需求，由易到難，以綜合性、設計性為主，著重培養學生的創新思維、實驗操作技能以及綜合分析問題、發現和解決問題的能力，全面提高學生的實驗操作能力和科研意識。現已有以下幾種模式成功應用：（1）實驗教學項目開放型：即對在開放實驗室進行的實驗教學大綱中的內容，在實驗室開放時間里，由指導教師統一負責指導，學生每小組2個人獨立完成實驗項目，在實驗過程中，實驗室技術人員和指導教師全程跟蹤輔導，實驗學生可根據自己的需求隨時向老師請教，實驗結束后須按教學要求完成實驗總結報告，因各種原因不能按時完成的學生可在自己空閑的時間里在實驗室技術人員的指導下繼續完成。（2）科研項目開放型：為了進一步拓寬科研與教學的結合領域，促進科研與教學互動，及時把科研成果轉化為教學內容，支持本科生參與科研活動，爭取讓學生早進課題、早進實驗室、早進團隊[8]。甘肅農業大學生命科學技術學院植物組織培養實驗室由項目組導師選取適當的研究課題，選拔吸收有一定操作水平的學生進入實驗室參與科研活動，學生也可根據自己學習興趣及就業方向向實驗室提出自己的項目申請，實驗室指導教師按照學生申請內容，給出指導性修改意見并在審核通過的前提下，為學生免費立項，學生自愿組織3—5人為一科研小團隊完成申請課題，這類課題主要培養學生的自主創新意識和團隊協作能力。（3）生產中實際問題解決型：在實踐教學中，學生將自己在生產實踐中遇到的技術問題，理論問題帶回實驗室，在實驗室技術人員和指導老師的協助下，解決問題。同時，老師也可將企業在中試車間的一些問題擬成項目，組織學生去完成，這樣既培養學生獨立思考、自主創新的能力，又提高了學生解決實際問題的興趣，激發和培養了學生的科研意識。（4）項目申報型（SRTP）：學生根據自己的需求將申報獲準的學校和國家大學生創新創業計劃項目中相關植物組織培養的項目可申請在植物組織培養開放實驗室進行，實驗室將為其全方位開放，在項目實施過程中實驗室會為學生優先安排相應的實驗室技術人員和老師為指導教師，指導學生按期完成學校和國家項目的相關考核，提高學生申報項目的積極性和主動性，培養學生獨立自主的創新意識和嚴謹的科研態度。

2.實驗時間的開放，目前實驗室和儀器設備得到了充分的利用，實現了資源利用的最大化，實驗室已不再像傳統實驗室那樣，有課上課、無課關門，而是全天開放。對于實驗教學大綱中的實驗項目要求在統一時間內完成的，安排統一時間，實驗課的學生有時間可以參與實驗試劑儀器等的準備工作，實驗需提前準備好，以保證實驗按進度完成。在考慮到學生基礎水平參差不齊、部分實驗操作不熟練以及操作失誤或因其他原因耽誤實驗的學生能再次實驗，學生可根據自己的時間向實驗室申請再次實驗，實驗室技術人員將安排并指導學生繼續完成實驗。參與科研活動的學生主要實行導師負責預約制，時間較為靈活，由學生個人利用課余時間或節假日完成。SRTP項目由指導老師聯系實驗室管理人員，根據學生的時間隨時安排實驗室及提供相關儀器設備。生產實踐型問題的解決，主要集中在寒暑假期間進行，由院企負責老師帶領學生完成項目，以便集中性地解決問題。實驗室開放目前已做到無節假日開放，實驗室由實驗室工作人員專人負責管理，并且吸收一些責任心強、有能力的研究生及勤工儉學的學生以助研和助理崗位參與實驗室管理，最大化滿足學生對實驗室及儀器設備的使用需求。這樣既保證了資源高效合理的使用，又為學生、老師及科研工作者提供了優質便捷的服務，同時也為開展實驗研究的學生提供了鍛煉機會，為研究生的培養提供了新的培養環節。

3.儀器設備的開放，為了進一步加強開放性實驗室建設，我校對實驗室儀器設備的配置進行了大量的整合、更新補充，使實驗室儀器設備配制合理，目前實驗室儀器設備已完全滿足植物組織培養基礎性、綜合性、設計性實驗教學項目的開展與實施，同時也能夠滿足科研項目的實施。為了使實驗室儀器設備得到良好的運行，儀器設備使用前，實驗室技術人員對進入實驗室的人員進行儀器設備使用培訓，要求實驗者經過培訓后能獨立正確地按照設備的操作規程使用。對需要外借的儀器設備經過實驗室管理人員的協調處理在不影響本實驗室正常運行的前提下，由實驗室主任批準外借。這既滿足了本實驗室的需求，同時又在一定程度上使儀器設備資源得到最大化利用。

三、植物組織培養實驗獨立設課

為了加強應用型人才培養，根據該課程的特點，將植物組織培養實驗從理論課程中分離出來，單獨設置成一門獨立的實驗課程，將實驗學時由原課程48學時中的10學時實驗增加至32學時，對實驗內容做了系統的調整，使課程體系更加科學，為學生全面開展植物組織培養系統性和設計性實驗提供了根本的保證。

四、開放型實驗室管理體制的構建

開放型實驗教學體系強調學生是實驗的主體，對于不同級別、不同專業及不同基礎的學生來說，開放型實驗室教學管理辦法為學生提供了更好的平臺，學生可根據自己的興趣愛好、特長設計實驗，更利于激發學生的實驗興趣，挖掘學生的實驗潛能，培養學生的創新精神和科學思維能力。為了使學生、老師能及時了解實驗室的人員配置、儀器設備、實驗室運行狀況，植物組織培養開放型實驗室建立了實驗室網絡平臺，將實驗室的運行狀況公布于網絡平臺，使每一個想進入實驗室的學生、老師隨時了解實驗室運行情況，及時聯系實驗室管理人員進行自己的實驗。對于實驗教學大綱中規定的教學內容進行統一安排，對學生需要補充和重做的實驗根據學生的時間在實驗室網絡平臺上預約，實驗室管理人員協調安排時間和指導老師后實施。參加實驗項目的學生，根據實驗室運行狀況和自己的實驗需求確定實驗時間、地點、儀器設備等，以便實驗室管理人員預先做好必要的準備，使實驗按時順利開展。

為了使實驗室高效有序的運轉，植物組織培養實驗室在不斷地改進管理體制，加強實驗室建設。使學生、老師進入實驗室必須有嚴格的實驗室各項規章制度遵守，在完成既定實驗項目后須向實驗室提交實驗內容完成情況說明，認真填寫實驗室使用記錄、儀器設備使用記錄、實驗室易耗品使用記錄等。逐步形成了適用于植物組織培養的開放型實驗室實驗教學管理辦法和實施細則。

五、開放型實驗教學的效果評估

高等農業院校是培養具有創新精神和創新能力的高素質農業人才的主要陣地，實驗教學是該陣地的主戰場。植物組織培養實驗室在開放型實驗室建設以來，和傳統的實驗教學模式相比取得了顯著的成效。植物組織培養實驗室依照本科教學水平評估和學科點評估的要求，針對實驗教學體系在當代教育中的地位和作用以及存在的問題進行深入研究與分析，構建了開放性實驗室建設以及新實驗內容的實驗教學新體系，以提高學生創新能力為宗旨，把培養有知識、有能力、高素質的新型人才作為最終目標，解決傳統實驗教學集中化造成的動手能力不均、綜合科研水平參差不齊等問題。植物組織培養實驗室全方位開放的主要成果體現在：①學生的主觀能動性得到充分的調動與發揮，培養了學生的團隊精神，本科畢業學生的科研水平得到進一步的提升。實驗室的開放給學生提供了更多進入實驗室的機會，使學生更容易把理論知識與實踐操作有機結合，加深了對知識的理解。在實驗技術人員和老師的引導下學生敢于大膽思考、求新存異，獨立解決所遇到的實際問題的能力明顯增強，掌握各種實驗手段和儀器設備的操作，培養了學生獨立的實驗技能。學生進入實驗室有機會和不同實驗的實驗人員可以直接相互交流和相互協調，培養了學生的全局意識，為以后進一步深造或踏入社會積累了豐富的經驗。學生綜合能力的提升最終為就業提供了新的機遇。②師資隊伍得到了進一步加強，教師的發展空間也得到很大程度提高。開放型實驗室要求指導教師全面負責與自己課題相關的實驗，不僅能更準確地把握實驗的重點，給學生更深入的理論和實踐指導，而且在指導學生的過程中也會不斷的提高自己科研的水平和能力。

六、開放實驗教學中存在的問題與對策

開放型實驗教學是對傳統實驗教學模式的全新挑戰。多年來，高校的實驗教學都是采取以行政班級為單位，有固定教師、時間、地點，按部就班地進行實驗，而開放型實驗教學學分制的實行使傳統班級的概念不復存在。實驗指導教師要面對的是不同專業、不同年級的學生，實驗教學的組織是第一個問題，例如，由于學生選擇實驗課的時間不同，造成每次參加實驗的人數不均衡，指導教師人數和工作時間的安排有一定的困難；實驗選課造成實驗指導教師和實驗技術人員工作量的大幅度增加且不可預見；對學生的組織和與學生的聯絡出現困難；對實驗教學質量的監測方式有待改進；實驗室開放時間和學生選課時間有時存在沖突等。此外，在開放實驗教學中，由于實驗方案設計大及實驗重復率高等原因，導致實驗經費嚴重超出預算。

針對上述問題，我們首先應打破傳統觀念，從教育思想和教育觀念上更新，即我們的一切教學活動都是以學生為本，以能力培養為綱，再從教學管理和實驗室管理上進行改革，制定統一的實驗教學大綱和實驗評分標準，制定有效的實驗成績考核機制，充分利用網絡資源，建立網上教學資源共享平臺，對實驗教師與實驗技術人員實行崗位責任制與量化管理，責、權、利相結合，確保開放實驗的順利開展。

參考文獻：

[1]李勝，楊寧.植物組織培養[M].北京：中國林業出版社，2015.

[2]李勝，張真，魏小紅，等.《植物組織培養技術》教學改革[J].世界華商經濟年鑒·高校教育研究，2008，11（9）：37.

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