科教融合理念引領下的“細胞生物學”實驗教學研究

熊光華

(井岡山大學 生命科學學院，江西 吉安 343009)

1 科教融合理念融入“細胞生物學”實驗教學的意義

1.1 應用型人才培養的必要之舉

應用型創新人才的塑造側重于將創新理念及精神內化為具體而自覺的創新實踐，其核心素質在于“專業創新技能”。為實現“細胞生物學”人才教學目標，任課教師必須深化科研與課程教學的整合程度，精準捕捉到實驗教學的內涵、研究方法和前沿趨勢。通過高效構建適合人才培養的“課程地圖”，調整并優化教學框架，引導學生從被動式知識吸收轉變為主動式問題探索和研究型學習，確保應用型創新人才的培養能力得到實質性的提升。

1.2 學生創新潛能開發的必要途徑

科教融合的邏輯根據在于科研與教學的緊密相連性，這兩個領域在實踐中能夠互為促進、相融相成。實驗教學加速科學研究的關鍵在于，它可以通過實際的科研情境刺激學生參與科技開發的熱情和主動性。在“細胞生物學”實驗教學活動中，學生需要精通科學研究所需的核心方法，能夠針對特定研究項目深入辨析、篩選、查詢及解讀科學文獻，學生的創造性思維不斷得到鍛煉和加強，并從中發掘出既合適又有價值的理論框架和應對策略，進而觸發創新的思想靈感和全新思維的孕育過程，這些都是科研素養的重要組成部分。

1.3 學生探究精神激發的有效保障

在“細胞生物學”實驗教學改革中，科教融合的融入價值在于為學生提供區別于常規課堂教育模式的復雜問題環境，這種環境激發了學生持續性的認知動力。其結果不僅是喚醒學生挑戰傳統觀念、勇于提出疑問和批判性思考的科研態度，還全面激發了學生自主地探索和解決問題的能力。在科教相融的過程中，通過營造出一個互助合作、氛圍和諧的學術氛圍，學生在逐步增強的交流互動中優化了自身的表達技巧，積極汲取他人的思維和見解，進一步夯實形成自主、成熟的認識體系[1]。

2 科教融合理念融入“細胞生物學”實驗教學的實踐舉措

2.1 致力于實驗項目創新，構筑系統化教學體系

對于提升學生科研熱情和培養具有創新能力的人才而言，確保實驗項目的核心地位極為關鍵。特別是對于本科生的細胞生物學實驗課程，其實驗項目的選擇需切實考慮以下三個方面：首先，實驗技術必須具備廣闊的應用領域。鑒于細胞生物學關涉眾多研究領域，以及相關常用技術廣泛，教學中應當挑選那些在多數相關領域中能廣泛應用的技術，以保障滿足絕大多數學生未來從事研究的需求。如間接免疫熒光標記技術，其應用領域橫跨細胞生物學、微生物學、免疫學等多個學科，因為其原理簡明易懂且操作難度適中，在科研中的適用性廣泛，非常適宜結合本科教育層面開展。其次，緊隨科研前沿，與科研實際保持緊密聯系。科研用到的技術隨科學進步持續革新，新技術應迅速從科研領域轉換到教學實踐中，為本科生的實驗教學服務[2]。例如，細胞轉染、細胞凋亡檢測、干細胞培養等技術，通過適當調整后，可作為細胞生物學實驗的項目內容。這樣不僅能吸引學生的科研興趣，還將極大地促進其實驗技能的提升。最后，維護實驗項目之間的內在聯系，使課程內容形成一個有機整體。基礎必修實驗課程旨在確保每一項實驗能夠滿足本科生的實際學習需求，同時將各實驗緊密聯系，打造完整的科學體系。例如，在細胞生物學實驗的教學規劃中，可以將細胞培養作為起始點，圍繞細胞結構及生理功能等主題展開，輔之以細胞器熒光觀察、細胞轉染等相關實驗，構建起一個連貫系統的教學體系。這將使得學生在掌握理論知識的同時，深刻理解并應用于實驗技術中，從而顯著提升學術興趣，為科研潛能的培養奠定堅實基礎。

2.2 與時俱進優化教學手段，提高實驗課教學質量

實驗課程的教學策略是確保教學成果優異的關鍵條件。為激發本科生的科學研究熱情，教學方法的創新研究刻不容緩。教師需調動各類教學資源，實施多樣化的教學方法，以確保學生在有限的課程時間內能高效學習并掌握所教授的知識。特別是在細胞生物學實驗課程中，教學過程中應注意以下兩點：一方面，重視拓展性引導式教學。在細胞生物學實驗基礎實驗課程當中，僅僅依賴傳統講解實驗意義和原理、然后講解步驟和預期結果，再布置問題的教學方法，已無法充分吸引學生的興趣并滿足他們的需求。為了培養學生的科研興趣，教學內容需拓展至科研的實際應用，向學生闡釋實驗技術或方法在解決科研問題中的作用、應用方式以及重大科研成就。課前，教師應組織學生閱讀與實驗內容相關的綜述性文獻，有效激發學生主動了解相關知識的能動性，初步培養他們的文獻檢索和閱讀能力，以此提升他們對科研的興趣。課后，教師應鼓勵學生自主尋找相關文獻，深入了解實驗技術在科研實際中的應用，這樣能夠加深學生對教學內容的理解和掌握。通過此類引導式和拓展式的教學方法能顯著增進學生對科研的熱忱并提升教學效果。另一方面，加強開放互動式教學。相較于理論課教學，實驗課堂更為開放，提供了更多師生互動的機會。隨著課堂翻轉、虛擬仿真、微課等新型教學理念的出現和普及，互動性和開放性教學得以采用多元化的實施方式。課前，學生可以利用虛擬仿真、文獻檢索等方法對實驗內容進行預習，了解其原理和操作步驟，針對可能遇到的問題產生質疑想法。課上，教師針對學生的預習問題進行解答，并結合教學視頻、微課等資源對關鍵操作步驟進行直觀講解和示范，使學生在實際操作前能清晰理解每一步驟[3]。課后，師生共同討論，對實驗內容進行總結梳理。由于掌握實驗技術需要反復練習，學生只有在多次實踐后才能熟練操作，因此教學中應允許學生打破固定課時的約束，開放充足的練習時間。在細胞生物學實驗教學中，細胞培養技術便是很典型的例子，盡管基本操作并不復雜，但學生需通過大量練習來解決實踐中遇到的問題，并與教師互動，以達到熟練掌握實驗技能。限于課內時間的有限，指導教師應該為學生提供更多課外實踐的機會。學校應全力以赴向本科生開放實驗室資源，使學生能進入實驗室進行實踐學習，直接接觸科研工作，從而更有效地激發他們對科研工作的熱情。

2.3 采用綜合評價考核模式，建立科學的考評機制

實驗課程的成績評定在教學流程中占據了至關重要的地位。一套公正并能反映學生實際學習的評分體系，才能獲得學生的廣泛認同，并有效激勵他們在科研方面的熱情。特別是在實驗課中，學生不僅需要思考理解實驗背后的原理，記憶操作要領，還要親自動手操控實驗器材以獲取數據。因此，評分體系不應該僅僅局限于傳統的試卷和作業，而要建立一個多方位的評估模式，強調學生在實驗操作中的技巧，尤其是操作細節的精準執行。其一，實驗課程開設的主旨在于培養學生正確與科學的實驗操作能力。基于此，實驗操作的規范性應被置于評分體系的核心位置，其權重應當達到40%。實驗操作規范的評核必須穿透整個教學過程的每一個階段和細節，如移液器的正確使用、正確的滴片技巧以及離心機的操作等。只有在這些基本技能上下足功夫，學生的未來科研工作才能建立在堅實的基礎之上。其二，實驗考試是檢驗學生學習成果的關鍵手段之一。鑒于實驗教學的實際特色，此類考核的占比不必過高，建議設定為20%。考試的形式可以靈活多變，可以是對某項基礎實驗操作的測試，例如顯微鏡的使用、壓片法的臨時載玻片制作；也可以是對特定技術原理的理論考查，比如免疫熒光標簽技術的原理、減數分裂初期的染色體形態識別等。組合理論考試與實踐操作的綜合型考試，對學生而言是一種受歡迎且有效的評估方式。其三，撰寫實驗報告是實驗教學不可或缺的部分，其在整體評分體系中占比20%。為激發學生的研究熱情并提升其科研能力，細胞生物學實驗課程要求使用學術論文的標準格式來編寫實驗報告。報告的評價主要圍繞其格式及內容兩大方面，包括摘要撰寫的清晰精練，關鍵詞的準確選取，實驗方法的準確性以及實驗結果的合理論證。其四，實驗預習是確保實驗教學效果的基本環節[4]。因此，預習環節在總評分中所占比重為10%，通過檢查學生的預習報告和課堂提問等多種形式進行評核。預習報告不設具體的格式和字數限制，僅要求學生準確描述即將進行的實驗步驟并提出疑惑。實驗預習也可運用在線方式，教師通過在線系統布置問題，學生需于課前完成，教師根據學生的答題情況評定預習成績。其五，設置實驗素養評分，目的在于通過實驗教學過程，培養學生的科研態度與習慣，使其兼具真才實學。此項成績占總評分的10%。實驗素養的評核從學生對實驗室規章制度的遵守情況入手，幫助他們樹立規則意識和安全意識。為此，制定了具體的實驗素養評分體系，包含實驗室安全、實驗習慣養成和課堂紀律等三個主要類別共計多項明確指標。對于違規行為，相應扣分，如未遵守儀器使用記錄規定將扣除2分。特別指出，一旦學生在實驗素養方面累計扣分達到10分，則實驗成績視為不合格，以此凸顯實驗素養在教育中的重要性。

3 教學改革實施應注意的事項

3.1 精準定位教學與科研互動機制

科研活動具有前瞻性和創新性，而本科教育的本質則在于奠定學術基礎。在此背景下，重要的課題是如何優化科研成果向教學的過渡、融合科研創新于傳統教學框架之內，并構筑一個持續性自我更新的教學體系。科研成果應用到課堂教學中的適度性必須嚴格把控，過度或不足均可能貽誤教育效果。在整體實驗設計上，需避免過分復雜化，應綜合學生的實際科研能力并顧及細胞生物學領域的核心教學要求，同時保證實驗的系統性和綜合性。

3.2 提升學生科學研究背景知識與技能

處于知識吸收和創新能力迅猛提升階段的大學生，應重視理論基礎的深厚積累及實驗技能的實踐鍛煉。相較于常規的細胞生物學實驗，該綜合性實驗在操作層面要求更為嚴格，大幅提高了學生的實驗技巧要求。只有在實驗過程中耐心細致地觀察實驗細節、準確記錄數據，學生才能在解析實驗結論的科學能力上有所突破。

3.3 鼓勵學生投入課外時間完成自主研究

培育具備創新力的人才是教育的宗旨，從而對學生進行自主實驗設計的機會成為必要的教學策略。由于綜合性實驗項目具有較強的連續性和系統性，要求學生利用額外的個人學習時間進行充分的預習和實驗準備。此外，在每一個實驗環節結束后，應迅速進行結果分析，并在整個課程結束時，系統性地分析評估綜合實驗的成果，以形成有價值的研究結論與實驗意義總結。

3.4 指導教師在實驗教學中的關鍵作用

在基礎實驗、綜合實驗乃至創新性實驗中，教師的指導作用至關重要。整個實驗教學的執行過程中，教師不僅負責全面指導，涵蓋實驗的準備、設計、執行至結果分析各個環節，還要提供思想指導、糾正具體操作步驟，并確保與學生的及時溝通，使實驗得以順利進行。要求學生就實驗結果進行反饋和擴展性思考，深入討論和分析，最終將研究成果以科學論文的形式提交。在撰寫研究論文的過程中，學生應虛心接受教師全程的輔導與建議。

3.5 密切結合實驗教育與課本知識點

鑒于細胞生物學這一學科的特殊性，其知識點繁多且分散，這就要求學生必須擁有出色的理解力。因此，非常有必要指導學生將實驗的目標與課本知識、學習方法緊密結合，做到知識的整合運用。學生要在實驗前參與實驗的預備和設計工作，把書本上的知識點與實驗操作關聯起來。通過小組討論、教師提問等互動方式，幫助學生在實驗結束時能理解知識點與實驗結果之間的內在聯系，將抽象知識具體化和形象化，以便更好地掌握。此外，通過綜合性和創新性的實驗活動，引導學生發散思維，將各個知識點串聯起來，構建形塑性強的立體記憶框架。