《植物生物学实验技术》教学改革实践与成果

向 殉 余小林 马 云

[摘要]《植物生物学实验技术》是农学院研究生培养的重要基础课程之一，以培养学生的创新能力为目标，不断更新教学内容。通过改进实验教学手段，充分发挥学生的积极主动性，从而培养学生的动手操作、科学思考和创新能力，提高教学质量，取得良好的效果。

[关键词]生物学；实验技术；教学改革；实验教学

[中图分类号]G420

[文献标识码]B

[论文编号]1009—8097(2009)13—0265—02

实验教学是实施素质教育和提高实践能力的重要途径，也是学生创新能力培养的重要环节。围绕研究生创新能力培养的基本目标，根据蔬菜学二级学科专业培养的要求，充分利用学科现有的实验条件，提高仪器设备的利用率和实验教学的开出率。自2004年开始，针对刚入学研究生生源多样性、实验能力参差不齐以及对学科前沿了解不多等现况，我们在农学院范围内独立开设了专业选修课《植物生物学实验技术》，36学时。现将近5年的教学改革的探索与实践总结如下。

一以创新能力培养为目标，树立正确的教学观念

创新能力的培养是研究生教育的核心。实验教学不仅仅是单纯地向学生传授和灌输知识，而是要逐步确立和发展学生在实验过程中的主体地位，培养学生的动手创新能力，使学生从“掌握基本操作技能”到“独立完成实验”，进而达到“独立设计实验”的最终目标。本课程以学术研究为课程设计的原则，追求课程环节的前沿性和有效性，运用现代化教学手段，及时把最新技术和研究成果写进实验讲义，将最新的生物学实验技术以一种直观、清晰的实验形式展现在学生面前，从而有利于研究生创新能力的培养。

二针对实验课程的特点，不断更新教学内容

一般而言，一个完整的科研实验由三个阶段组成(图1)。但大多数研究者在实验中期投入很多的精力，但由于文献掌握不够全面、深刻，导致研究方案存在不足，最终事倍工半，给后期研究报告或论文撰写带来极大困难。针对这一现象，《植物生物学实验技术》特别增加了生物学软件应用、网络信息交流与数字资源利用等内容，这些是在科研中常常被忽视、但却非常重要的实验技术，如引物设计软件Primer、Oligo、图像处理软件IPP、文献管理软件Endnote，以及各种生物技术论坛、NCBI、google schoolar等资源。课程内容分成两部分，一部分是在课上需要详细讲解的，具体内容在PPT里，另外一部分是课后需要学习的，用事先设立一个的公共邮箱，给出简明的阅读材料列表和课程PPT，便于学生自主学习，以及师生之间的问答，从而大大提高了师生之间的互动和交流。

《植物生物学实验技术》将理论知识与实验技术两者的教学在时间上统一，同步进行。模式基本为：理论一实验一理论，对注重实际操作的课程来说是最合适的。内容详尽丰富，大到基因芯片的制作，小到移液器使用，紧紧围绕生物学实验技术展开，并以经验教训支撑课程。在分子生物学常规实验部分，不是重点验证专业化实验细节，而是结合仪器管理的经验，传授所有实验技术和实验操作的规则，以及容易出错的细节和规避危险、危害的方法。在整个实验过程中强调培养学生良好的实验习惯，重视实验室安全与健康，这是实验成功的重要保障。

《植物生物学实验技术》存在不同学院(农业与生物技术学院、生物系统工程与食品科学学院、动物科学学院、环境与资源学院)交叉选课的现象，在综合设计性实验中，学生可根据专业或者所想学的技术自由组合，结合学科实验室的不同功能，如分子生物学实验、蛋白组学实验室、品质分析实验室、组织培养实验室等，设计一项完整的实验方案。从获取背景知识，设计实验方案，到分割任务，都由学生自行组织完成。如ANS基因扩增实验，包括文献查阅、DNA提取、引物设计、NCBI比对、电泳、片断回收、质粒提取、序列分析等。在实验中，既强调了观察、分析、判断等科研基本能力的培养，还加强了合作、团队精神等素质的培养。实验课程的研究性也促使教师不仅要熟悉课程理论前沿，更要熟悉仪器设备、实验手段的新发展，并运用于教学。

三与时俱进，充分使用先进的教学方法

《植物生物学实验技术》教学形式丰富，实践性强。既有课堂讲授、照片和FLASH放映，又积极与仪器公司联合，邀请他们针对某些专题作讲座，将最新的技术动态介绍给学生。由于教学时间的局限，充分利用数码相机和摄像机，将部分实验流程翔实的拍摄记录下来，供学生观摩、学习，如分子杂交实验、荧光显微技术等；借助网络和多媒体教学，采用FLASH演示一些先进的实验技术如基因芯片技术、实时荧光定量PCR、双向电泳、毛细管电泳、激光显微切割等；将实验室的仪器设备拍摄好后制作成PPT，并配上原理，基本操作与维护，让学生对实验室所有仪器有一个清晰、全面的感观认识：对仪器使用和实验操作过程中大家容易出现的错误和不当使用，都有图片说明，同时现场操作和讲解，防止大家犯同样的错误，从根本上减少实验仪器的非正常损坏，有利于维持实验室的正常运行，保证教学科研工作的畅通，达到实验室绩效管理。

为调动课堂气氛，增加互动环节。利用邱建立共享平台，同学们准备的资料也可以共享，相应的这些资源会越来越完善充实，真正做到教学相长。选择部分仪器前先让学生做准备学习怎样使用仪器，再教授给大家，这样可以学生增加收集资料地能力，让学生认真对待平时的实验操作，达到理论和科研动手能力的完美结合。实验方案实施的过程中强调过程性(包括准备工作、设计思路以及数据记录、现象分析、故障排除等)、自主性(鼓励学生结合自己的兴趣或专业，选择实验方案，独立思考，自己解决问题)，既锻炼了学生解决纯技术性问题的能力，又培养了学生适应环境、交流协作和团队协作的综合能力。培养了学生参与实验教学的主动性和创新性，引导学生在学习过程中养成了提出问题、思考问题、分析问题并解决问题的良好习惯。

四实验与科研紧密结合，不断提高教师队伍素质

由于各学科之间的相互渗透，单一的知识结构已不能适应实验管理和教学的需要，加强交叉学科的学习和了解，不断拓展知识面，让实验技术人员更具有技术优势，有利于科研工作向纵深发展，有利于高校实验室的发展和建设。实验教学和科研相互渗透、相得益彰，科研项目本身紧密结合社会发展及实际需要，科研成果可以及时应用于教学，教学同时催生新思路、新研究成果。

实验教学队伍建设是提高高校实验教学质量的根本。由于仪器设备不断向高精尖发展，具有许多新功能；新的实验教学课程体系、教学内容、教学方法和手段不断出现，对实验技术人员提出了更高的要求，因此，我们学科考核实验技术人员既有实验教学任务，又要承担大型仪器功能开发和维护等工作，要求主持或参与实验教学改革项目、科研项目及社会服务工作，编写实验指导书、大型仪器操作指南等，实现实验室管理和实验教学的相互渗透、相得益彰，有利于研究型大学实验室的发展和建设。

五教学改革的显著成效

“工欲善其事，必先利其器”，为使实验室的仪器正常良好的运行，必须在研究生进实验室之前做必要的技能训练，使之形成良好的科学素养。不仅可以提高学生的科研动手实践能力，更为研究生创新能力的培养奠定了基础。本着边探索、边实践的原则，经过5年的教学，共有116名硕、薄研究生选修了《植物生物学实验技术》课程，学生普遍反映教学效果良好，让他们尽早地知道本学科有哪些新的仪器设备和新的实验方法，能做什么，怎么做，大大缩短了他们进入课题研究的适应期，也取得了显著的成效。2005—2008年期间，农学院研究生发表的论文数量和质量都显著提高，研究生在校期间人均发表学术论文数达1.6篇，以第一或第二作者在国内外学术刊物上共发表了284篇论文，其中SCI论文72篇。继2005年有1篇博士学位论文获得全国优秀博士学位论文提名论文后。2006年又有1篇博士学位论文入选全国优秀博士学位论文。

通过拓展《植物生物学实验技术》实验教学内容，在较短的教学时间内使学生全面掌握植物生物学实验技术，熟悉常规仪器和部分大型共享仪器的基本操作，减少设备人为操作损坏的频率，增加仪器的开课率，使仪器设备经常处于完好状态，促进了实验室的绩效管理。提高实验设备的利用率，这也将促使实验技术人员不仅要熟悉实验仪器设备、实验手段的新发展，并运用于教学，让实验技术人员更具有技术优势，有利于科研工作向纵深发展和高校实验室的发展和建设。对进一步理顺实验室管理体制，提高实验技术人员的专业素质和管理水平有极大的促进作用。2008年以园艺一级学科实验室为骨干的综合实验室再次被遴选为农业部“园艺植物生长发育与品质调控重点开放实验室”和国家级“实验教学示范中心”。