生物科學專業開放性實驗教學與管理實踐

蘇國興* 李嘉媛

（蘇州大學基礎醫學與生物科學學院 江蘇·蘇州 215123）

1 開放性實驗實施前準備

開放性實驗教學是常規課堂實驗教學的補充和延伸。[1]因此，在開放性實驗開設前需做好充分的準備。其中包括實驗人員的針對性培訓、相關規章制度的建立、實驗經費、材料和儀器設備的落實等。早在2014 年，我校就已向生物科學類專業學生開放了實驗室，不僅開放了眾多基礎實驗室，如生物化學實驗室、細胞生物學實驗室、遺傳學實驗室、動物及動物生理學實驗室、植物生理學實驗室等，而且還開放了多個研究性實驗平臺，如生物醫學研究平臺、神經科學研究平臺、江蘇省臨床免疫學重點實驗室、蘇州市動物實驗研究重點實驗室等，大大滿足了廣大學生進行開放性實驗探究的需求。

2 開放性實驗內容設置

開放性實驗教學實質上是一種學生不受時間、空間、實驗項目限制，自主進行實驗設計、探究科學問題的教學模式。[1,2]在導師的指導下，學生可根據自身掌握的知識、愛好和興趣，自主設計實驗內容，進行科學研究，但多年來的教學實踐表明，這部分學生僅占少數。多數學生仍需要在老師的指導下，選擇感興趣的研究項目開展實驗。因此，提前設置開放性實驗項目內容就顯得十分重要。自從2014 年以來，我校征集了約40 多個供生物科學類專業學生選擇的開放性實驗，內容有：（1）植物識別類實驗，如校園雜草和綠化植物識別、白鷺園觀賞植物調查和識別等；（2）動、植物標本制作類實驗，如昆蟲標本的采集與制作、綠葉植物浸制標本的制作和葉脈標本的制作等；（3）研究方法探索類實驗，如全程可視綠色熒光蛋白表達系統轉化篩選、表達、純化與鑒定，啟動子結構和功能分析-雙熒光報告基因分析系統，果蠅唾液腺染色體的制備及觀察、基因工程關鍵技術-基因的獲取與鑒定等；（4）探究類實驗，如蛙心起博點、期前收縮與代償間歇的觀察實驗，東莨宕堿對動物學習、記憶行為的影響，縮宮素對小鼠學習、記憶能力的影響，斑馬魚的組織器官解剖及基因組織特異性表達的探究等等。從動、植物形態解剖學，到基礎實驗技能訓練，再到遺傳學、分子生物學研究和探究類實驗，為學生提供了大量可選擇的開放性實驗項目。

根據學校實驗中心網站公布的擬開放性實驗項目、開放的時間和要求，學生先作出自主選擇，再進行實驗。從開放性實驗的開出率來看，植物識別類實驗，動、植物標本制作類實驗開出率為100%，探究類實驗中的高架迷宮檢測小鼠的焦慮行為為100%，另外幾個研究方法類實驗，如動物細胞的傳代培養、凍存及復蘇實驗，實驗動物的操作技能和培訓，全程可視綠色熒光蛋白表達系統轉化篩選、表達、純化與鑒定實驗，人體心電圖檢查原理、方法及結果判斷試驗，腫瘤細胞表達蛋白質的膠內酶解和質譜分析實驗，開出率也為100%，深受廣大學生的歡迎。反映出學生對基礎生物學知識和現代分子生物學研究技術的了解有強烈愿望。

3 開放性實驗開設對象的限定

在開放性實驗開設的早期，為鼓勵學生踴躍參加，我校沒有設定開放性實驗開設對象要求，結果來了許多剛入校的新生，由于他們還沒有進行系統的基礎和專業實驗訓練，實驗開設效果受到了一定程度的影響。因此，我們認為對開放性實驗開設對象進行限定是必需的，原則上只能對大學二年級以上的老生開放，因為他們已有了一定的專業知識背景和一定的實驗動手能力，從而可保證開放性實驗的開設效果。

4 實施過程充分發揮學生的自主性

為了充分體現學生在實驗過程中的自主性。在選定實驗內容后，根據不同的研究要求和目的，要給學生一個自主設計實驗的過程訓練，且要有一個同學間能相互比較、對設計方案優劣進行評價修改的過程。在這一過程的實施中，同學們得到了相互督促、學習，相互提高、取長補短的鍛煉；其次，在實驗過程中，從實驗材料的培養、前處理，到試液的配制、儀器設備的調試，乃至實驗數據的處理、統計分析，整個實驗過程都必需強調由學生自己獨立完成，充分發揮學生的自主性。老師則全程掌握整個實驗過程，大膽放手，但不放責。最后尤為重要的是，實驗結束后，每個學生需對整個實驗進行回顧性總結，尤其要對導致實驗失敗的可能原因，做出實事求是的分析，并拿出最終解決方案。根據開放性實驗課程的特點，我們重新設定了實驗成績評定指標，實驗設計和方案修改部分需占20%，實驗操作動手部分占60 分，而后期的實驗報告、回顧性總結部分要占20%。多年來的教學實踐表明，這個考評方案基本反映了開放性實驗課程的教學特點，受到廣大學生的支持，達到了預期的教學效果。

5 開放性實驗管理配套措施

開放性實驗的開設會增加教師和實驗人員的工作量、工作強度、甚至要犧牲個人的休息時間；對學生面言，參加開放性實驗毫無疑問會擠壓他們的學習時間、分散他們的學習精力。因此，創造良好的開放性實驗實施氛圍顯得十分重要。為保證開放性實驗室的正常運轉，吸引更多的學生和教師參與，參照其它學校做法，[2]我校出臺了多項刺激措施，將開放性實驗室管理，納入到學生正常的實驗教學環節。如學生獲得的開放性實驗項目成績可替代選修課學分，并以學分形式記入總學分；在學生的學年綜合測評中可以得到加分，以增加學生評定學校各類獎學金的競爭力；學生參加的開放性實驗項目，還可申報學校的各種評獎和比賽，對通過參賽獲獎的項目, 學校給予一定的獎勵等；另外，為鼓勵和支持廣大教師及實驗人員的工作積極性，采用了不同于普通實驗課程的計算方式，計算開放性實驗的工作量；對利用開放性實驗室進行的科技競賽、科技創新活動的實驗項目，學校給予一定的經費支持；項目獲獎，教師也可得到相應的獎勵。這些措施有效地提高了學生參加開放性實驗、教師及實驗人員的開展開放性實驗室建設的積極性。

6 改進方面

開放性實驗為學生提供了一個自主且相對寬松的實驗環境，有利于激發學生的實驗熱情，培養學生獨立自主、分析問題和解決問題的能力。[3,4]受到了廣泛的支持和好評。但在實施過程中我們還發現了一些問題。（1）經費投入不足。許多開放性實驗以前從沒開設過，缺少前期投入，尤其是涉及到分子生物學方面的實驗，欠賬較多，仍需繼續加大投入。（2）實驗工作人員力量配備不足。從實驗項目的自主設計、到設計方案的評價修改、整個實驗過程的實施、再到實驗結束后的回顧性總結，指導老師和實驗工作人員都要花費了大量的精力和時間，尤其常在節假日或晚上開設，普遍反映身體吃不消。（3）實驗人員的實驗技能和知識面臨挑戰，壓力培增。開放性實驗開設遇到了許多新的知識和技能，需實驗工作人員繼續提高和再學習，大大增加了他們的精神壓力。（4）實驗課程性質差異較大，尤其是需將能當堂完成的實驗和探究類實驗加以區分，進一步細化工作量計算方式和獎勵制度，以切實保障老師和實驗工作人員的工作積極性。