植物生理生化開放實驗室建設探索與實踐以河北北方學院為例

吳偉剛 沈鳳英

摘 要：生物化學與植物生理學是高等農(nóng)業(yè)院校農(nóng)學類專業(yè)重要的專業(yè)基礎課程，本研究在傳統(tǒng)生物化學與植物生理學附設實驗課程安排、實驗教學運行、實驗室管理方面深入分析的基礎上，依托河北北方學院農(nóng)林科技學院植物生理生化原有實驗室，融入“互聯(lián)網(wǎng)+”元素進行開放實驗室建設的探索和實踐，提高農(nóng)學類學生對課程基礎知識的把握和對科研的探索領悟，使學生成為適合時代的創(chuàng)新型人才。

關鍵詞：

生物化學;植物生理學;開放實驗室;建設;探索

中圖分類號：S-0

文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200315065

高等農(nóng)業(yè)院校實驗室是課程理論與實踐相結(jié)合的主要場所，也是實現(xiàn)本科學生科研創(chuàng)新的基地。學生在理論課程教學之余，通過實驗室完成綜合性實驗、自主性實驗、項目性實驗以及本科畢業(yè)論文實驗等，從而在實驗設計、實施和試驗結(jié)果分析等各個環(huán)節(jié)中可以進一步提高自己的獨立思考、實踐和創(chuàng)新能力。指導教師也能夠在指導學生的過程中提高自身的業(yè)務能力，最終更好地為本科教學服務。

河北北方學院農(nóng)林科技學院植物生理生化實驗室承擔農(nóng)學類本科生基礎生物化學與植物生理學課程的實驗教學任務。基礎生物化學與植物生理學是涉農(nóng)專業(yè)的重要專業(yè)基礎課程之一，也是一門理論與實驗結(jié)合緊密的課程，在理論課學習后，學生根據(jù)課程培養(yǎng)計劃安排的實驗上實驗課，從而加深對理論知識的理解。生物化學學時72學時（其中理論48學時，實驗24學時），共進行7個學生實驗，分別是實驗教學共設置蛋白質(zhì)含量測定、淀粉酶活性的測定、植物組織中游離氨基酸總量的測定、蛋白質(zhì)的兩性性質(zhì)及等電點的測定、維生素C含量的測定、植物組織中丙酮酸含量的測定、過氧化氫酶活性測定。植物生理學學時72學時（其中理論48學時，實驗24學時），實驗教學共設置植物組織含水量測定、植物組織水勢測定（小液流法）、光合色素含量的定量測定（分光光度法）、植物呼吸速率的測定（酸堿中和法）、根系活力測定（TTC法）、種子生活力測定（TTC法）、丙二醛含量測定（硫代巴比妥酸法）、植物體內(nèi)硝態(tài)氮含量的測定、IAA含量的測定（IAA標準液比色法）9個實驗[1]。由此可見，植物生理生化實驗室日常教學運行處于相對單一固定的模式，作為省屬本科教學型高校，學生按照課程培養(yǎng)方案、課程表在規(guī)定的時間完成固定實驗項目，而此類實驗項目均為驗證性實驗，據(jù)了解數(shù)十年沒有改變。傳統(tǒng)的實驗教學模式，使得學生對于實踐的學習是被動的，缺乏相應的主動性和創(chuàng)新性，最終實踐技能和創(chuàng)新技能并沒有得到相應提高。植物生理生化實驗室僅僅用于完成基礎生物化學與植物生理學實驗的教學任務，課程教學之外基本上處于閑置狀態(tài)。因此，植物生理生化實驗室面對全校開放迫在眉睫，開放實驗室不僅能夠為學生提供自主探索式學習和主動實踐的環(huán)境和空間，同時可以促進學生參與科研與創(chuàng)新活動，更有利于對學生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

1?植物生理生化開放實驗室建設探索

1.1?基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的開放實驗室建設

在植物生理生化實驗室現(xiàn)有條件的基礎上，對實驗室進行相應基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的智能化改造，在硬件方面具體分為門禁設備和供電設備投入。門禁設備主要是針對實驗室門安裝網(wǎng)絡門禁密碼鎖，對實驗室管理人員、任課教師、實驗室助管學生、申請實驗的學生分類授權。供電設備主要針對大型設備前端安裝，學生通過動態(tài)密碼獲得供電權限來使用該設備。在實驗準備室安裝網(wǎng)服務器，學生通過手機APP客戶端完成實驗室上課空閑時間查詢、實驗室使用申請、設備使用狀態(tài)查詢、設備預約、實驗耗材以及常規(guī)化學試劑申請等。此外，實驗室中安裝網(wǎng)絡監(jiān)控設備，以便于隨時在手機端監(jiān)控實驗室運行。在軟件方面，購買基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的實驗室管理軟件，該軟件要求從功能上主要分為3部分，針對學生移動客戶端部分應該涵蓋實驗室及設備占用閑置狀態(tài)查詢功能，實驗室場地及設備預約功能，實驗耗材試劑申請功能;針對實驗室管理人員、指導教師、實驗室助管學生可以呈現(xiàn)PC端和移動端2種使用模式，實驗室管理人員應該涵蓋批準學生申請、查詢實驗室狀態(tài)、實驗耗材試劑入庫出庫管理，實驗室儀器設備資產(chǎn)管理等功能，實驗室助管學生在功能上應該包括查詢、分配實驗時間、藥品耗材管理等功能，指導教師的功能應該包括批準學生申請、審核學生試驗方案、審核學生申請藥品等功能。

1.2?制定適合本校的植物生理生化開放實驗室規(guī)章制度

植物生理生化實驗室的開放，不僅涉及到涉農(nóng)專業(yè)本科生專業(yè)基礎課程附設實驗教學的改革創(chuàng)新，同時對原有實驗室的管理維護也提出了更高的要求，實驗室及設備使用時間增加、使用人員流動性增強、實驗化學藥品購買儲存、消防、水電安全等問題均面臨新的挑戰(zhàn)，在實驗室開放前亟需制定《農(nóng)林科技學院植物生理生化開放實驗室管理辦法》、《農(nóng)林科技學院植物生理生化開放實驗室儀器設備管理條例》以及《植物生理生化開放實驗室安全條例》等相關管理制度，并且在今后的教學實踐過程中要根據(jù)實際情況逐步完善，從而制定出適合河北北方學院的一系列實驗室相關管理辦法。管理制度的確定完善，旨在提高實驗室及設備利用率、及時發(fā)現(xiàn)實驗室開放過程中產(chǎn)生的安全隱患并整改。規(guī)章制度的制定本著切實可行、操作性強、有前瞻性的原則，因此需要多方征求任課教師、指導教師，特別是學生的意見。

1.3?加強植物生理生化開放實驗室實驗指導教師隊伍建設

長期以來，在高等院校教學過程中一直存在著誤區(qū)：高職稱和高學歷教師不愿意承擔實驗課的教學。但是實際上，實驗課程對于學生知識結(jié)構(gòu)的構(gòu)建、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是非常重要的，所以在教學實踐中必須要重視師資隊伍的建設，因此要積極動員學院高職稱和高學歷的教師任教實驗課程。

落實和完善指導教師責任制度，學生進入開放實驗室進行實驗項目之前，必須要明確指導教師，指導教師職責在于對學生實驗方案進行審閱修改、對學生實驗過程進行全程指導、對學生全面進行藥品、水電等方面的安全培訓。同時，在開放實驗室運行期間，遴選品學兼優(yōu)、工作認真負責、對科研感興趣的高年級學生擔任實驗室助管，提高學生積極性、能動性、參與性，也可以與國家助學金獲得者的勤工助學崗位相協(xié)調(diào)。

學院眾多任課教師在教學工作同時承擔國家、省（部）、市（廳、局）等不同級別的科研項目，這為生理生化開放實驗室建設的可行性奠定了基礎。開放實驗室要積極鼓勵教師在申報項目時結(jié)合學生參與，并申請在開放實驗室完成部分科研實驗工作。對于教師，以植物生理生化開放實驗室為平臺，實驗室提供一般常規(guī)化學藥品和實驗耗材，這樣得到實驗室經(jīng)費的支持，使得實驗穩(wěn)步推進;對于學生，參與教師課題項目的全部或者部分工作，可以鞏固自己專業(yè)知識，拓寬視野，在實驗過程中能夠得到項目負責人的指導，從而提升自己的實踐水平。

1.4?增加植物生理生化開放實驗室開放時間

河北北方學院涉農(nóng)專業(yè)學生在高考錄取分為理工和對口2種生源，基于此，學生基礎水平差距很大，在以往的實驗課教學中，有的學生在2學時實驗課中能夠快速準確地完成實驗項目，而有的同學動手能力較差，不能在規(guī)定的時間完成或者實驗結(jié)果出現(xiàn)明顯的錯誤。因此，開放實驗室在時間上能夠允許部分學生多次重復，最終獨立完成實驗，在實踐中，將每個實驗班需要重復做的學生集中到同一個時間段，在實驗指導教師的指導下重新做1次。參與教師科研項目的學生涉及的科研實驗，需要按照實驗進度隨時預約實驗室空閑時間、儀器空閑時間，完成科研實驗。面對繁重的本科實驗室教學工作，實驗室開放時間就必須是全天候、無節(jié)假日的模式，因此需要實驗室管理人員統(tǒng)籌兼顧，合理利用所有空閑時間，同時也要積極發(fā)揮高年級學生實驗室助管的作用。基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)對實驗室實時監(jiān)控，避免各種安全隱患的發(fā)生[2]。

1.5?提升實驗室硬件配置水平，夯實改革基礎

根據(jù)開放性實驗室建設日常運行實踐，特別是針對實驗內(nèi)容的增加，需要補充一批實驗儀器設備。包括紫外可見分光光度計、離心機、電泳儀、搖床、生物化學培養(yǎng)箱、高壓滅菌鍋、無菌工作臺、PCR儀、

酶標儀、凱氏定氮儀等，使實驗室在硬件上得到較大提升，并且根據(jù)運行情況、臺套數(shù)等方面的要求和科研發(fā)展情況每年補充一定的儀器設備，除了充分滿足本科教學以外，還有一定余力兼顧研究生教學和教師科研工作[3]。

教育部《普通高等學校本科教學工作審核評估方案》審核項目第4條培養(yǎng)過程中的第3個審核要素就是實踐教學中將實驗教學與實驗室開放情況作為本科教學工作中的一個審核要點[4]。由此可見，高等農(nóng)業(yè)院校植物生理生化開放實驗室的建設迫在眉睫，實驗室的開放也必將是教學工作的一個重要延伸，是教學改革的一個必然走向。在開放性植物生理生化開放實驗室的建設過程中，需要因地制宜，根據(jù)學校學院特點來不斷完善，同時盤活原有實驗室，不斷完善，實現(xiàn)學院實驗室資源的優(yōu)化、整合和共享[5]。

參考文獻

[1]?吳偉剛，沈鳳英， 侯勇. 農(nóng)學類生物化學實驗課程教學改革與探索——以河北北方學院為例[J]. 科技風， 2015（19）：216.

[2]戴攀峰， 侯小改， 薛嫻， 等.植物生物化學開放實驗室建設探索與實踐[J]. 高校實驗室工作研究， 2011（02）：68-70.

[3]馬宏飛， 李薇， 蔣林時， 等.生物化學開放實驗室建設和管理模式探索與實踐[J]. 生物學雜志， 2016，33（02）：125-128.

[4]教育部關于開展普通高等學校本科教學工作審核評估的通知[EB/OL]. http：//old.moe.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s7168/201312/160919.html，2013-12-16.

[5]吳遵秋， 龍月蓉， 孫見飛， 等.高校開放實驗室完全開放模式的探討[J]. 實驗室科學， 2018，21（04）：188-191.

（責任編輯?李媛媛）