結合科研實驗平臺開展本科實驗項目的實踐與思考
——以“動物繁殖學”創新實驗項目為例

許惠艷，陸陽清

（1.廣西大學 動物科學技術學院，廣西 南寧 530005；2.亞熱帶農業生物資源保護與利用國家重點實驗室，廣西 南寧 530005）

2019年10月30日教育部發布的《關于一流本科課程建設的實施意見》中指出，課程目標堅持知識、能力、素質有機融合，培養學生解決復雜問題的綜合能力和高級思維。課程內容強調廣度和深度，突破習慣性認知模式，培養學生深度分析、大膽質疑、勇于創新的精神和能力。因此創新性人才培養是高校實驗教學改革的根本要求，實驗教學對培養學生的創新能力發揮著重要作用［1-2］。

在目前的“動物繁殖學”教學實踐及相關實驗教學中，存在著如下現實問題：教學內容陳舊滯后，現有的實驗教學內容雖然可以讓學生加深理解和鞏固課堂所講授的理論知識，訓練基本實驗技能，卻不利于學生創新思維和能力的培養［3-4］。實驗類型多以驗證性和基礎性實驗為主，探索性及綜合性實驗缺乏，達不到培養學生綜合實踐能力的目的［5］。教學形式較為單一，目前實驗教學多采用教師進行實驗內容講授、實驗操作示范等教學方式，學生按照授課內容按部就班完成實驗，這種被動接受的教學方式，達不到教與學的理想效果［6］。

為了適應國家對創新性人才的培養需要，各學科開始嘗試科研與本科教學相結合的教學方式。曹訪等提出結合科研平臺，吸納學生參與科研的教學方式，提升細胞工程專業大學生實踐創新能力［7］。蔣玉想提出通過科研訓練形式鼓勵理工類學生和老師共同參與科研訓練項目［8］。任春環等通過多媒體輔助教學，開展創新性及設計性實驗，建立靈活的考核體系，培養了學生的創新能力［4］。借鑒上述教學改革中的已有經驗和實驗教學改革模式，結合“動物繁殖學”教學實踐與實驗中存在的現實問題及新時代下人才培養的要求，本文以動物繁殖實踐教學中實施“水牛卵子體外受精及后續胚胎發育觀測”創新項目為例，對結合現有科研平臺開展本科實驗教學模式進行了探討，通過實施取得了良好的教學效果。

一、基于教學中存在的問題，開展創新性實驗項目的必要性

“動物繁殖學”課程是動物科學專業重要的專業基礎課程，而動物繁殖學實踐教學是動物繁殖學理論教學所涉及基本操作的重要環節，但現階段教學活動中多以基礎性和綜合性實驗為主，學生往往按照實驗指導書的操作步驟簡單地操作一遍，在實踐操作過程學生缺乏積極主動性，分析解決問題能力沒有得到充分鍛煉和提高［5-6］。目前由于受教學課時、實驗場地及實驗設備等限制，無法開設與“動物繁殖學”教學相關的所有實驗內容，因而實驗教學內容不能滿足對該課程后續研究方向及前沿內容的認識和了解的要求，不能充分調動有科研興趣同學的求知欲望［9］。

哺乳動物體外授精是動物繁殖學后續胚胎生物工程的重要研究及實踐內容，可以調動學生的學習興趣及激發其科研欲望，同時培養學生獨立操作、思考及解決問題的能力。但在目前“動物繁殖學”實驗及實習課程中，由于受到現有本科教學條件限制，如缺少實驗設備、無超凈工作室場地等，無法開展此項教學內容。因此我們結合動物繁殖學科現有家畜資源及科研條件，設計了“水牛卵子體外受精及后續胚胎發育觀測”項目，吸納部分學生參與該創新項目，結合科研實驗平臺開展本科實驗項目教學模式的實踐。

二、結合本學科科研平臺開展創新性實驗項目的優勢

（一）可以開展學科研究前沿的實驗內容

本科動物繁殖實踐教學中，受實驗學時、實驗條件等限制，往往不能開展對教學硬件要求高、實驗綜合性強、操作環節多和耗時長的實驗，如體外受精，胚胎分割、動物克隆，性別鑒定與性別控制，轉基因動物生產，胚胎干細胞等。但這些實驗往往是本學科的前沿研究內容，且可以使學生的實踐能力及知識水平得到很好的鍛煉及培養［10］。但目前本科教學中，由于實驗條件（如缺少儀器設備、實驗場地等）限制，一般院校無法開設相關實驗教學內容，學生了解不到動物繁殖學學科較為前沿的技術，不能很好地激發學生的學習興趣［9］。因此我們結合本學科的動物繁殖方向科研平臺內的胚胎實驗室場地，使用實驗室內的儀器設備及實驗室現有家畜水牛資源，開展了文章創新項目的研究內容。

（二）提高科研平臺內儀器設備的使用效率

實驗教學的順利開展離不開配套的儀器設備，傳統的實驗教學大多配備基礎性的儀器設備，滿足實驗教學中基礎性實驗及驗證性實驗等的要求，但對于學科前沿的實驗內容開展所需要的運行場地、比較精密的大型儀器設備卻非常缺乏，如進行胚胎體外生產需要二氧化碳培養箱，需要胚胎操作的超凈工作間等，由此可見儀器因素限制了目前多個實驗教學中教學內容及教學形式的開展［11-12］。而在科研實驗室內，具有從事科研專用的儀器設備和操作場地，在容納一定人數的情況下，可以進行部分相關的本科實驗，同時也很好地節約了資源，充分提高了儀器的使用效率。

三、結合科研平臺開展本科創新性實驗的優勢

（一）提升學生對知識整體掌握程度

目前“動物繁殖學教學實習”開設了雌、雄性動物生殖器官解剖構造的觀察，睪丸、卵巢的組織學切片觀察，精液品質的感官檢查、精液密度檢查，精子畸形率、頂體完整率和存活時間的測定，精液的保存技術，兔超數排卵及卵母細胞、胚胎的收集，母牛的發情鑒定、活體母牛的直腸觸診及直腸把握等實驗。這些內容分別使學生在單項繁殖技術上得到鍛煉，但對知識連貫性的訓練還需進一步加強。哺乳動物體外受精實驗及后續胚胎發育觀測中包括了卵子的成熟培養、精液品質檢查及早期胚胎發育過程等知識點，我們開展的“水牛卵子體外受精及后續胚胎發育觀測”實驗項目有助于學生把“動物繁殖學”理論教學中包括卵子發生、卵子成熟及成熟卵子形態鑒別、精子獲能、精液品質鑒定、體外受精胎發育等相關知識點串聯起來加以操作和實踐，提升學生對知識點和技術要領的整體掌握程度。

（二）培養科研能力

目前開展的動物繁殖實踐教學項目都是基礎性的實驗項目，同學們大多按照實驗中老師講義或實驗手冊中的實驗步驟照做一遍，對實驗中涉及的實驗目的、實驗原理、實驗結果的分析等沒有深入認識和掌握，對在實踐操作中得到的實驗結果不能做出恰當而正確的分析。而我們開展的“水牛卵子體外受精及后續胚胎發育觀測”實驗項目中由于涉及的操作步驟和知識點比較多，參與學生除了按照老師指導和演示開展實驗外，還需要查閱相關文獻，進行實驗用藥品及培養液的配置、實驗用品的準備，獨立開展實驗。從水牛卵母細胞的體外收集、體外成熟及成熟后卵母細胞成熟質量的判斷，到精子的解凍及精子的獲能處理、精卵受精處理及后續胚胎發育檢測等，每一個操作環節都需要學生進行獨立操作、結果檢測及分析等，培養學生獨立操作及發現問題、解決問題的科研能力。

（三）激發學習興趣

結合科研平臺，開展“水牛卵子體外受精及后續胚胎發育觀測”所用到的儀器設備大多是專用設備，對項目中所涉及的實驗內容能夠做到清楚觀察，如在體視顯微鏡下可以清楚地觀察到卵母細胞從未成熟到成熟的形態變化、體外獲能后精液密度、精卵結合的受精現象觀察，到最后胚胎的分裂、桑葚胚、囊胚及孵化囊胚等，使學生通過參與項目，把動物繁殖學中卵母細胞體外發育、精子的獲能及影響精子獲能、受精過程的現象及胚胎發育等的知識點理論、與“水牛卵子體外受精及后續胚胎發育觀測”一系列操作實踐結合起來，使學生理論知識和實踐技能得到鍛煉和提高的同時，也認識到生命開始的奇妙，讓他們認識到原來深妙的科學是這樣通過每一步緊湊的實驗操作完成的，激發學生的學習興趣。

四、本項目實施后的成效

（一）提高學生的實踐能力

“水牛卵子體外受精及后續胚胎發育觀測”這一創新項目，使參與同學的動手實踐能力得到充分鍛煉。以往傳統的動物繁殖實驗教學中，是由教師準備實驗材料、實驗用具，實驗操作步驟也是教師設計，同學們按照教師的要求和步驟去完成實驗［13］。在這一過程中雖然學生的實驗基本技能得到了鍛煉，但卻缺乏積極主動性，教學效果不甚理想。在本項目的開展中，學生成為實驗主體，實驗中涉及的操作方案及步驟由學生進行準備、實施。教師進行總指導、實驗及技術把關。通過本項目的實施，提高了參與學生的實踐能力。

（二）鍛煉學生的科技論文寫作能力

以往的傳統教學中，實驗項目多為驗證型，且實驗報告提交的內容比較簡單［6］。在本項目的開展過程中，要求學生以科學研究論文的形式完成實驗報告，這一系列過程中讓學生從研究背景、研究目的和意義、實驗方案及內容、實驗結果、分析與討論等方面對整個實驗都非常了解。經過這一系列的鍛煉，使學生對畢業論文的選題及開展有了一定的鍛煉，具備了科研的邏輯思維和獨立開展工作的能力，使參與學生今后科研及工作的應對能力得到提升。

（三）輔助學生規劃未來發展方向

部分動物科學專業的學生對本專業缺乏認同感，在以往的教學中，學生對本專業的學習提不起興趣，不參與老師的授課活動，作業應付了事，學習效率低下。有些學生努力地轉專業或學習第二專業，期待著以后的學習和生活中不再和動物科學打交道。通過結合科研平臺開展本科實驗教學后學生發現，很多偉大的發現都是在這個領域產生的，認識到動物科學專業不管是今后就業還是繼續從事研究都是一個不錯的發展方向。

結語

結合科研實驗平臺開展本科實驗教學項目，使學生得到了多方面的鍛煉，教學效果良好。但由于科研實驗平臺的容納量有限，只能接納部分學生參與項目，今后科研平臺和本科實驗教學怎樣結合進行實驗教學模式改革，讓學生更好地了解學科前沿研究內容，激發學生的學習興趣，提高學生的綜合素質，使學生更好地勝任將來的繼續學習深造及工作要求，提升教與學的教學效果以滿足社會對人才需要，我們還需要不斷探討及摸索。