應(yīng)用型本科高校植物細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索

何曉梅 劉昌利 詹少華

摘 要：該文分析了《植物細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)》教學(xué)中存在的問(wèn)題，總結(jié)了改善實(shí)驗(yàn)條件、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改變教學(xué)形式、開(kāi)展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、豐富考核內(nèi)容等改革措施，達(dá)到了提升教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生綜合能力的成效。

關(guān)鍵詞：植物細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn);教學(xué)改革;設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào) G642.0文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2019）24-0154-03

Abstract：To explore the problems in the teaching of "Plant Cell Engineering Experiment"， improve the teaching quality and improve the students' comprehensive ability by improving the experimental conditions， optimizing the teaching content， changing the teaching form， carrying out design experiments and enriching the content of the assessment.

Key words：Plant cell engineering experiment; Teaching reform; Design experiment

20世紀(jì)中后期，生物工程這門(mén)新興的綜合性學(xué)科開(kāi)始興起。21世紀(jì)，生物工程取得了很多重要的成就[1]，是當(dāng)今世界上發(fā)展最快的學(xué)科之一。為適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要，2007年皖西學(xué)院開(kāi)設(shè)生物工程專業(yè)，此后通過(guò)不斷創(chuàng)新、優(yōu)化教學(xué)改革，皖西學(xué)院生物工程專業(yè)已成為了省級(jí)特色專業(yè)、國(guó)家級(jí)“專業(yè)綜合改革試點(diǎn)”[2]。皖西學(xué)院生物工程學(xué)科包括植物生物技術(shù)、植物天然產(chǎn)物開(kāi)發(fā)、微生物發(fā)酵工程、蛋白質(zhì)與酶工程、生物質(zhì)能源工程、生物工程綜合實(shí)驗(yàn)等。其目的是使學(xué)生們掌握現(xiàn)代化生物技術(shù)，具備研發(fā)生物類產(chǎn)品的能力，從而能夠勝任生物工程領(lǐng)域的工作。

植物細(xì)胞工程是生物工程技術(shù)的重要組成部分，與植物生理學(xué)、遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、生物化學(xué)、基因工程等[3]緊密聯(lián)系，是植物生物技術(shù)的基礎(chǔ)，在生命科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用，是科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的重要技術(shù)手段。植物細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)以植物細(xì)胞為基本單位，通過(guò)體外培養(yǎng)技術(shù)，使細(xì)胞的某些特性得以改變，從而達(dá)到按照人們的意愿改良植物品種、創(chuàng)造具有優(yōu)良性狀的新物種、植物快速繁殖或是得到某些重要物質(zhì)的目的。近幾年來(lái)，筆者開(kāi)展了植物細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力，以期培養(yǎng)出適應(yīng)未來(lái)發(fā)展的高素質(zhì)人才。

1 植物細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問(wèn)題

1.1 實(shí)驗(yàn)條件較差 2007年，皖西學(xué)院開(kāi)設(shè)了生物工程專業(yè)，實(shí)驗(yàn)課程則是在近幾年開(kāi)設(shè)的，尚存在著實(shí)驗(yàn)室空間不足、實(shí)驗(yàn)器材短缺、實(shí)驗(yàn)資源匱乏、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目單一等問(wèn)題，從而在很大程度上制約了實(shí)驗(yàn)課的開(kāi)展。

1.2 教學(xué)模式單一，教學(xué)效果不理想 皖西學(xué)院的植物細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)的教學(xué)模式如下[4]：實(shí)驗(yàn)課前，學(xué)生自主預(yù)習(xí)并完成預(yù)習(xí)報(bào)告。預(yù)習(xí)能夠使學(xué)生提前了解實(shí)驗(yàn)，但由于學(xué)生并未進(jìn)行深入思考，導(dǎo)致預(yù)習(xí)效果不理想。此外，預(yù)習(xí)報(bào)告內(nèi)容照抄照搬的現(xiàn)象普遍存在。實(shí)驗(yàn)課上，教師逐一講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、試劑及其配制、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理以及常見(jiàn)問(wèn)題注意事項(xiàng)等。過(guò)于詳細(xì)的講解，一方面占用了大量的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，另一方面學(xué)生在整個(gè)講解過(guò)程中無(wú)法完全集中注意力，存在著重要知識(shí)點(diǎn)不突出的問(wèn)題。學(xué)生在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中根據(jù)實(shí)驗(yàn)講義逐步操作，實(shí)驗(yàn)雖完成了，但不知道實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或?qū)嶒?yàn)結(jié)果如何，即不能根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋實(shí)驗(yàn)原理或用實(shí)驗(yàn)原理解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。機(jī)械操作，對(duì)于一些關(guān)鍵點(diǎn)沒(méi)有任何印象。傳統(tǒng)的教學(xué)模式不能引起學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的重視，缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣，未能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。

1.3 教師工作量大 實(shí)驗(yàn)課實(shí)行所謂“承包制”：實(shí)驗(yàn)室的安全、環(huán)境衛(wèi)生、用水用電以及整個(gè)實(shí)驗(yàn)中所需要的儀器、試劑、耗材等全部由教師負(fù)責(zé)。教師在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前需要配制出所需試劑并進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，以保證學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虺晒M(jìn)行。實(shí)驗(yàn)課上，老師要利用相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行詳細(xì)講解，由于學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)講義進(jìn)行機(jī)械操作，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中仍然會(huì)出現(xiàn)大量問(wèn)題，教師不得不在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中為學(xué)生解決問(wèn)題，不斷地進(jìn)行演示和解釋。另外，試驗(yàn)過(guò)程中教師需要批改預(yù)習(xí)報(bào)告，試驗(yàn)結(jié)束后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)判斷實(shí)驗(yàn)是否需要重做，若結(jié)果不理想，老師需要對(duì)這部分學(xué)生再次進(jìn)行耐心地講解和反復(fù)的強(qiáng)調(diào)，然后學(xué)生再重新實(shí)驗(yàn)。而開(kāi)設(shè)一門(mén)實(shí)驗(yàn)課，實(shí)驗(yàn)課時(shí)也許只有16個(gè)學(xué)時(shí)或更少，但材料的準(zhǔn)備、提交以及實(shí)驗(yàn)課的順利開(kāi)設(shè)，消耗了教師相當(dāng)多的精力，教師感覺(jué)很疲憊，從而不愿意上實(shí)驗(yàn)課。

1.4 學(xué)生預(yù)習(xí)效果差，缺乏學(xué)習(xí)的主動(dòng)性 學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行預(yù)習(xí)只是為了完成預(yù)習(xí)報(bào)告的提交。在實(shí)驗(yàn)前一天甚至更短時(shí)間瀏覽實(shí)驗(yàn)書(shū)，把實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理等匆匆抄上去，或是連實(shí)驗(yàn)書(shū)都不看直接抄襲別的學(xué)生預(yù)習(xí)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以明顯感覺(jué)到學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)過(guò)程并不熟悉，預(yù)習(xí)效果差。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)所需試劑教師會(huì)提前配制好，實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)教師也會(huì)詳細(xì)講解，可以說(shuō)教師做的越多學(xué)生思考的就越少，即使實(shí)驗(yàn)失敗也不知其失敗原因，并且不會(huì)自覺(jué)探究失敗原因，而是等待教師解釋。另外，由于目前皖西學(xué)院的教學(xué)模式主要是教師提供實(shí)驗(yàn)教材或?qū)嶒?yàn)講義，實(shí)驗(yàn)技術(shù)成熟，實(shí)驗(yàn)結(jié)果明確，學(xué)生直接按照所給的教材或講義一步一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。教師提供教材的目的是為了讓學(xué)生更好地學(xué)習(xí)，但同時(shí)也會(huì)使學(xué)生過(guò)于死板，只會(huì)機(jī)械地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不懂得變通，缺乏創(chuàng)新能力[5]。

1.5 實(shí)驗(yàn)考核方式不完善 傳統(tǒng)植物細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)課的成績(jī)很大程度上參考學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，由于學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告中實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)中注意事項(xiàng)這些內(nèi)容都是相同的，所以打分依據(jù)一般是數(shù)據(jù)處理分析。一方面，數(shù)據(jù)處理方式有教師統(tǒng)一教授，處理結(jié)果大同小異;同時(shí)，學(xué)生深知與標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果更接近就能夠獲取更高的分?jǐn)?shù)，這就導(dǎo)致了部分學(xué)生人為地改動(dòng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，失去了實(shí)驗(yàn)的意義。另一方面，實(shí)驗(yàn)報(bào)告并不能夠準(zhǔn)確的反應(yīng)出學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)于實(shí)驗(yàn)技能的掌握和實(shí)驗(yàn)態(tài)度。依靠實(shí)驗(yàn)報(bào)告這一考核手段顯得有些單薄，并不能夠真實(shí)地反映出學(xué)生的能力。

2 植物細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)課程改革措施

2.1 改善實(shí)驗(yàn)條件 植物細(xì)胞工程課程組教師通過(guò)各種平臺(tái)申請(qǐng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，獲得實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，以改善實(shí)驗(yàn)室條件，目前植物細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)室硬件設(shè)施更加齊全。植物細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)室位于植物細(xì)胞工程安徽省工程技術(shù)研究中心，現(xiàn)有準(zhǔn)備室、接種室、培養(yǎng)室以及分析處理室等，購(gòu)買(mǎi)了新的超凈工作臺(tái)、臭氧發(fā)生器、離心機(jī)、破碎機(jī)、高壓蒸汽鍋、培養(yǎng)瓶以及培養(yǎng)架等實(shí)驗(yàn)器材。植物細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)大都是在無(wú)菌環(huán)境下進(jìn)行，因此，在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前以及結(jié)束后都會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行無(wú)菌消毒處理，一般是采用臭氧消毒;定期會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行全面消毒。同時(shí)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)室的管理也更加嚴(yán)格，學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室時(shí)必須更換工作服、戴無(wú)菌帽、口罩、鞋套等，保持實(shí)驗(yàn)室的整潔衛(wèi)生，共同維護(hù)實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境。

2.2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容 植物細(xì)胞工程課程組教師經(jīng)過(guò)不斷探索，最終決定植物細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)安排如下內(nèi)容：（1）植物組培實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)用品認(rèn)知;（2）MS培養(yǎng)基母液的配制;（3）MS培養(yǎng)基配制、滅菌與分裝;（4）外植體分化生長(zhǎng)的誘導(dǎo)培養(yǎng);（5）外植體脫分化生長(zhǎng)的誘導(dǎo)培養(yǎng);（6）組培苗的煉苗。通過(guò)這6個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生由最初認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)備到獨(dú)自配制培養(yǎng)基并對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行分裝、滅菌再到獲取愈傷組織并對(duì)其進(jìn)行脫分化處理最后到煉苗，學(xué)生由淺入深逐漸掌握了完整的實(shí)驗(yàn)技能，與此同時(shí)也更深一步地了解了植物細(xì)胞的全能性、分化、脫分化、再分化等概念，真正將書(shū)本上的知識(shí)具現(xiàn)化，用于生產(chǎn)實(shí)踐中。此外，皖西學(xué)院有諸多的產(chǎn)研學(xué)合作基地，教師會(huì)安排課時(shí)讓學(xué)生去產(chǎn)業(yè)基地實(shí)地參觀，將書(shū)本和實(shí)驗(yàn)中所學(xué)到的技能用于生產(chǎn)實(shí)踐中，進(jìn)一步加深同學(xué)們的理解。

2.3 改變教學(xué)形式 在了解到傳統(tǒng)教學(xué)的弊端后，皖西學(xué)院教師決定對(duì)原有的教學(xué)形式進(jìn)行改革，不再只是簡(jiǎn)單的讓學(xué)生預(yù)習(xí)書(shū)本上的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟等，而是采用多媒體教學(xué)。教師建立一個(gè)微信公眾號(hào)，微信公眾號(hào)里有實(shí)驗(yàn)視頻，學(xué)生可自行觀看實(shí)驗(yàn)視頻進(jìn)行學(xué)習(xí)。實(shí)驗(yàn)視頻一方面是讓學(xué)生了解到本課程的重要性以及本課程在生產(chǎn)實(shí)踐中的重要作用，以此提升學(xué)生對(duì)于本課程的興趣;另一方面，則是每一節(jié)課涉及的實(shí)驗(yàn)技能學(xué)習(xí)，學(xué)生通過(guò)觀看視頻了解到基本的安全教育、儀器操作、無(wú)菌操作等技能。上實(shí)驗(yàn)課時(shí)，教師需要對(duì)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況進(jìn)行簡(jiǎn)單的考核，將講解的機(jī)會(huì)移交給學(xué)生。通過(guò)學(xué)生的講解，一方面，能夠加深其自己對(duì)本節(jié)知識(shí)的理解;另一方面，學(xué)生對(duì)學(xué)生進(jìn)行講解，他們的思維更相近，更容易使對(duì)方明白。毫無(wú)疑問(wèn)，教師需要對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行補(bǔ)充講解，使學(xué)生了解得更加透徹[6]。

2.4 學(xué)生輪流做實(shí)驗(yàn)助理 實(shí)驗(yàn)課所需的試劑不再由教師配制，而是由教師安排實(shí)驗(yàn)助理配制，預(yù)實(shí)驗(yàn)也是由實(shí)驗(yàn)助理完成，預(yù)實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題可由學(xué)生自行討論解決，再與教師商討。實(shí)驗(yàn)助理的安排可依據(jù)學(xué)號(hào)來(lái)分組，一組的人數(shù)由每個(gè)班級(jí)人數(shù)和實(shí)驗(yàn)課時(shí)共同決定，要讓每一位同學(xué)都親自參與到預(yù)實(shí)驗(yàn)中。通過(guò)安排實(shí)驗(yàn)助理，一方面，極大地減輕了教師的工作量，讓教師有更多的精力去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程以及申請(qǐng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目來(lái)獲得資金以此完善實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，形成良性循環(huán);另一方面，讓學(xué)生完整地參與到實(shí)驗(yàn)的每一步，預(yù)實(shí)驗(yàn)?zāi)芊耥樌瓿扇Q于學(xué)生是否認(rèn)真對(duì)待本實(shí)驗(yàn)以及是否規(guī)范操作，在預(yù)實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題很大程度上由學(xué)生相互討論解決，既加深了學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)的理解，也鍛煉了其獨(dú)立思考的能力。

2.5 開(kāi)展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力 傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課主要是由教師指定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，這禁錮了學(xué)生的思維，不能充分發(fā)揮學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)主體的主觀能動(dòng)性，因此可開(kāi)展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)[7]，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。首先，將班級(jí)同學(xué)分為幾個(gè)小組，每個(gè)小組的人數(shù)不宜過(guò)多，過(guò)多會(huì)使某些學(xué)生不能夠完全參與到實(shí)驗(yàn)中，也不能過(guò)少，過(guò)少會(huì)使學(xué)生任務(wù)繁重，所以4～5人最為適宜;其次，由教師給出1個(gè)總的研究方向;再次，學(xué)生自由選擇自己所感興趣的實(shí)驗(yàn)材料，通過(guò)萬(wàn)方、維普或是中國(guó)知網(wǎng)等查閱相關(guān)資料，自行撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)可行性分析報(bào)告、實(shí)驗(yàn)方案等，所制定的實(shí)驗(yàn)方案要交給教師審閱，由教師指出其中的不足并最終確定實(shí)驗(yàn)是否可行。實(shí)驗(yàn)方案一旦完善后，學(xué)生可自由安排時(shí)間去做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)器材、試劑由學(xué)校提供，需要的材料由學(xué)生自行購(gòu)買(mǎi)，實(shí)驗(yàn)最后所得成果需要交給教師檢查，最終成績(jī)?cè)u(píng)定由教師和學(xué)生共同評(píng)定。通過(guò)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)于自主設(shè)計(jì)非常感興趣，從開(kāi)始到結(jié)束完全由自己把握，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的熱情高漲。這一舉措充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)了同學(xué)們查閱資料、尋找信息、獨(dú)立思考的能力，培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新能力。

2.6 豐富考核內(nèi)容，使考核更加全面 傳統(tǒng)的考核多依賴于實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并不能夠全面反映學(xué)生能力，現(xiàn)決定更改考核方式，使考核的內(nèi)容更加全面，更改后的考核由實(shí)驗(yàn)技能考核、平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告組成。實(shí)驗(yàn)技能考核是在課程結(jié)束后進(jìn)行測(cè)試，分為筆試（20%）和實(shí)驗(yàn)操作（30%），筆試考察了學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)、基本理論的掌握情況，實(shí)驗(yàn)操作則重點(diǎn)在于檢查學(xué)生實(shí)驗(yàn)課是否認(rèn)真參與、是否規(guī)范操作以及在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的應(yīng)變能力。平時(shí)成績(jī)以學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課回答問(wèn)題的情況為依據(jù)，重點(diǎn)在于考察學(xué)生是否認(rèn)真預(yù)習(xí)以及查閱資料的能力。實(shí)驗(yàn)報(bào)告注重書(shū)寫(xiě)情況以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，考察的則是學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)課的態(tài)度?？偝煽?jī)=實(shí)驗(yàn)技能考核×50%+平時(shí)成績(jī)×30%+實(shí)驗(yàn)報(bào)告×20%。通過(guò)這樣的考核方式，使學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)課、重視實(shí)驗(yàn)操作，并獲得了良好的實(shí)驗(yàn)技能、學(xué)會(huì)尋找問(wèn)題和分析問(wèn)題，極大地提高了學(xué)生的綜合能力。

3 小結(jié)

通過(guò)改善實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改變教學(xué)形式、開(kāi)展設(shè)計(jì)性試驗(yàn)、豐富考核內(nèi)容等一系列措施，極大地提高了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的興趣，充分發(fā)揮了其作為實(shí)驗(yàn)主體的主觀能動(dòng)性。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生全程參與，從依賴?yán)蠋熥優(yōu)閷W(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并獨(dú)立解決問(wèn)題，從不熟悉實(shí)驗(yàn)操作到規(guī)范操作，這就是對(duì)植物細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索的意義。教學(xué)改革的探索是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，并非一朝一夕就能完成。因此，今后需不斷改善實(shí)驗(yàn)室條件，提高教師自身的綜合能力，提高教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生的綜合能力[8]。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)編：張宏民）