《植物生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)》教學(xué)改革實(shí)踐與成果

1、    植物生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)教學(xué)改革實(shí)踐與成果    向 殉 余小林 馬 云摘要植物生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)是農(nóng)學(xué)院研究生培養(yǎng)的重要基礎(chǔ)課程之一，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力為目標(biāo)，不斷更新教學(xué)內(nèi)容。通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，充分發(fā)揮學(xué)生的積極主動(dòng)性，從而培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作、科學(xué)思考和創(chuàng)新能力，提高教學(xué)質(zhì)量，取得良好的效果。關(guān)鍵詞生物學(xué)；實(shí)驗(yàn)技術(shù)；教學(xué)改革；實(shí)驗(yàn)教學(xué)中圖分類號g420文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼b論文編號10098097(2009)13026502實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)施素質(zhì)教育和提高實(shí)踐能力的重要途徑，也是學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。圍繞研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的基本目標(biāo)，根據(jù)蔬菜學(xué)二級學(xué)科專

2、業(yè)培養(yǎng)的要求，充分利用學(xué)科現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件，提高儀器設(shè)備的利用率和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開出率。自2004年開始，針對剛?cè)雽W(xué)研究生生源多樣性、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰⒉畈积R以及對學(xué)科前沿了解不多等現(xiàn)況，我們在農(nóng)學(xué)院范圍內(nèi)獨(dú)立開設(shè)了專業(yè)選修課植物生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，36學(xué)時(shí)?，F(xiàn)將近5年的教學(xué)改革的探索與實(shí)踐總結(jié)如下。一以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)，樹立正確的教學(xué)觀念創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是研究生教育的核心。實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅僅是單純地向?qū)W生傳授和灌輸知識(shí)，而是要逐步確立和發(fā)展學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的主體地位，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手創(chuàng)新能力，使學(xué)生從“掌握基本操作技能”到“獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)”，進(jìn)而達(dá)到“獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”的最終目標(biāo)。本課程以學(xué)術(shù)研究為課程設(shè)計(jì)的原則，追求課

3、程環(huán)節(jié)的前沿性和有效性，運(yùn)用現(xiàn)代化教學(xué)手段，及時(shí)把最新技術(shù)和研究成果寫進(jìn)實(shí)驗(yàn)講義，將最新的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)以一種直觀、清晰的實(shí)驗(yàn)形式展現(xiàn)在學(xué)生面前，從而有利于研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。二針對實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)，不斷更新教學(xué)內(nèi)容一般而言，一個(gè)完整的科研實(shí)驗(yàn)由三個(gè)階段組成(圖1)。但大多數(shù)研究者在實(shí)驗(yàn)中期投入很多的精力，但由于文獻(xiàn)掌握不夠全面、深刻，導(dǎo)致研究方案存在不足，最終事倍工半，給后期研究報(bào)告或論文撰寫帶來極大困難。針對這一現(xiàn)象，植物生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)特別增加了生物學(xué)軟件應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)信息交流與數(shù)字資源利用等內(nèi)容，這些是在科研中常常被忽視、但卻非常重要的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，如引物設(shè)計(jì)軟件primer、oligo、圖像處

4、理軟件ipp、文獻(xiàn)管理軟件endnote，以及各種生物技術(shù)論壇、ncbi、google schoolar等資源。課程內(nèi)容分成兩部分，一部分是在課上需要詳細(xì)講解的，具體內(nèi)容在ppt里，另外一部分是課后需要學(xué)習(xí)的，用事先設(shè)立一個(gè)的公共郵箱，給出簡明的閱讀材料列表和課程ppt，便于學(xué)生自主學(xué)習(xí)，以及師生之間的問答，從而大大提高了師生之間的互動(dòng)和交流。植物生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)將理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)技術(shù)兩者的教學(xué)在時(shí)間上統(tǒng)一，同步進(jìn)行。模式基本為：理論一實(shí)驗(yàn)一理論，對注重實(shí)際操作的課程來說是最合適的。內(nèi)容詳盡豐富，大到基因芯片的制作，小到移液器使用，緊緊圍繞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)展開，并以經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)支撐課程。在分子生物學(xué)常規(guī)

5、實(shí)驗(yàn)部分，不是重點(diǎn)驗(yàn)證專業(yè)化實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，而是結(jié)合儀器管理的經(jīng)驗(yàn)，傳授所有實(shí)驗(yàn)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)則，以及容易出錯(cuò)的細(xì)節(jié)和規(guī)避危險(xiǎn)、危害的方法。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，重視實(shí)驗(yàn)室安全與健康，這是實(shí)驗(yàn)成功的重要保障。植物生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)存在不同學(xué)院(農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院、生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院、動(dòng)物科學(xué)學(xué)院、環(huán)境與資源學(xué)院)交叉選課的現(xiàn)象，在綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可根據(jù)專業(yè)或者所想學(xué)的技術(shù)自由組合，結(jié)合學(xué)科實(shí)驗(yàn)室的不同功能，如分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)、蛋白組學(xué)實(shí)驗(yàn)室、品質(zhì)分析實(shí)驗(yàn)室、組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室等，設(shè)計(jì)一項(xiàng)完整的實(shí)驗(yàn)方案。從獲取背景知識(shí)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，到分割任務(wù)，都由學(xué)生自行組織完成。如a

6、ns基因擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)，包括文獻(xiàn)查閱、dna提取、引物設(shè)計(jì)、ncbi比對、電泳、片斷回收、質(zhì)粒提取、序列分析等。在實(shí)驗(yàn)中，既強(qiáng)調(diào)了觀察、分析、判斷等科研基本能力的培養(yǎng)，還加強(qiáng)了合作、團(tuán)隊(duì)精神等素質(zhì)的培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)課程的研究性也促使教師不僅要熟悉課程理論前沿，更要熟悉儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)手段的新發(fā)展，并運(yùn)用于教學(xué)。三與時(shí)俱進(jìn)，充分使用先進(jìn)的教學(xué)方法植物生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)教學(xué)形式豐富，實(shí)踐性強(qiáng)。既有課堂講授、照片和flash放映，又積極與儀器公司聯(lián)合，邀請他們針對某些專題作講座，將最新的技術(shù)動(dòng)態(tài)介紹給學(xué)生。由于教學(xué)時(shí)間的局限，充分利用數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)，將部分實(shí)驗(yàn)流程翔實(shí)的拍攝記錄下來，供學(xué)生觀摩、學(xué)習(xí)，如分子雜交實(shí)驗(yàn)

7、、熒光顯微技術(shù)等；借助網(wǎng)絡(luò)和多媒體教學(xué)，采用flash演示一些先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)如基因芯片技術(shù)、實(shí)時(shí)熒光定量pcr、雙向電泳、毛細(xì)管電泳、激光顯微切割等；將實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備拍攝好后制作成ppt，并配上原理，基本操作與維護(hù)，讓學(xué)生對實(shí)驗(yàn)室所有儀器有一個(gè)清晰、全面的感觀認(rèn)識(shí)：對儀器使用和實(shí)驗(yàn)操作過程中大家容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤和不當(dāng)使用，都有圖片說明，同時(shí)現(xiàn)場操作和講解，防止大家犯同樣的錯(cuò)誤，從根本上減少實(shí)驗(yàn)儀器的非正常損壞，有利于維持實(shí)驗(yàn)室的正常運(yùn)行，保證教學(xué)科研工作的暢通，達(dá)到實(shí)驗(yàn)室績效管理。為調(diào)動(dòng)課堂氣氛，增加互動(dòng)環(huán)節(jié)。利用邱建立共享平臺(tái)，同學(xué)們準(zhǔn)備的資料也可以共享，相應(yīng)的這些資源會(huì)越來越完善充實(shí)，真正

8、做到教學(xué)相長。選擇部分儀器前先讓學(xué)生做準(zhǔn)備學(xué)習(xí)怎樣使用儀器，再教授給大家，這樣可以學(xué)生增加收集資料地能力，讓學(xué)生認(rèn)真對待平時(shí)的實(shí)驗(yàn)操作，達(dá)到理論和科研動(dòng)手能力的完美結(jié)合。實(shí)驗(yàn)方案實(shí)施的過程中強(qiáng)調(diào)過程性(包括準(zhǔn)備工作、設(shè)計(jì)思路以及數(shù)據(jù)記錄、現(xiàn)象分析、故障排除等)、自主性(鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合自己的興趣或?qū)I(yè)，選擇實(shí)驗(yàn)方案，獨(dú)立思考，自己解決問題)，既鍛煉了學(xué)生解決純技術(shù)性問題的能力，又培養(yǎng)了學(xué)生適應(yīng)環(huán)境、交流協(xié)作和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的綜合能力。培養(yǎng)了學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主動(dòng)性和創(chuàng)新性，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中養(yǎng)成了提出問題、思考問題、分析問題并解決問題的良好習(xí)慣。四實(shí)驗(yàn)與科研緊密結(jié)合，不斷提高教師隊(duì)伍素質(zhì)由于各學(xué)科之間

9、的相互滲透，單一的知識(shí)結(jié)構(gòu)已不能適應(yīng)實(shí)驗(yàn)管理和教學(xué)的需要，加強(qiáng)交叉學(xué)科的學(xué)習(xí)和了解，不斷拓展知識(shí)面，讓實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員更具有技術(shù)優(yōu)勢，有利于科研工作向縱深發(fā)展，有利于高校實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展和建設(shè)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研相互滲透、相得益彰，科研項(xiàng)目本身緊密結(jié)合社會(huì)發(fā)展及實(shí)際需要，科研成果可以及時(shí)應(yīng)用于教學(xué)，教學(xué)同時(shí)催生新思路、新研究成果。實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)是提高高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的根本。由于儀器設(shè)備不斷向高精尖發(fā)展，具有許多新功能；新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段不斷出現(xiàn)，對實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員提出了更高的要求，因此，我們學(xué)科考核實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員既有實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，又要承擔(dān)大型儀器功能開發(fā)和維護(hù)等工作，要求主持或參與

10、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革項(xiàng)目、科研項(xiàng)目及社會(huì)服務(wù)工作，編寫實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、大型儀器操作指南等，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室管理和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的相互滲透、相得益彰，有利于研究型大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展和建設(shè)。五教學(xué)改革的顯著成效“工欲善其事，必先利其器”，為使實(shí)驗(yàn)室的儀器正常良好的運(yùn)行，必須在研究生進(jìn)實(shí)驗(yàn)室之前做必要的技能訓(xùn)練，使之形成良好的科學(xué)素養(yǎng)。不僅可以提高學(xué)生的科研動(dòng)手實(shí)踐能力，更為研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。本著邊探索、邊實(shí)踐的原則，經(jīng)過5年的教學(xué)，共有116名碩、薄研究生選修了植物生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)課程，學(xué)生普遍反映教學(xué)效果良好，讓他們盡早地知道本學(xué)科有哪些新的儀器設(shè)備和新的實(shí)驗(yàn)方法，能做什么，怎么做，大大縮短了他們進(jìn)入課題研究

11、的適應(yīng)期，也取得了顯著的成效。20052008年期間，農(nóng)學(xué)院研究生發(fā)表的論文數(shù)量和質(zhì)量都顯著提高，研究生在校期間人均發(fā)表學(xué)術(shù)論文數(shù)達(dá)1.6篇，以第一或第二作者在國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物上共發(fā)表了284篇論文，其中sci論文72篇。繼2005年有1篇博士學(xué)位論文獲得全國優(yōu)秀博士學(xué)位論文提名論文后。2006年又有1篇博士學(xué)位論文入選全國優(yōu)秀博士學(xué)位論文。通過拓展植物生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，在較短的教學(xué)時(shí)間內(nèi)使學(xué)生全面掌握植物生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，熟悉常規(guī)儀器和部分大型共享儀器的基本操作，減少設(shè)備人為操作損壞的頻率，增加儀器的開課率，使儀器設(shè)備經(jīng)常處于完好狀態(tài)，促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室的績效管理。提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率，這也將促使實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員不僅要熟悉實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)手段