高校生物工程专业学生实验规范养成与基本实验能力培养研究

金昊　杨绍斌

摘要 对高校生物工程专业学生实验规范的养成进行讨论，提出学生要从实验纪律规范、实验器皿操作规范、实验仪器设备操作规范、实验室卫生规范、实验废弃物处理规范等方面全面着手，不断提高自身素质。同时阐述了基础性实验的教学过程是培养学生基本实验能力的最好途径，提出利用课外活动小组与实验课相结合的创新实验教学模式，以培养学生操作仪器设备绝对规范、药品用量绝对精确、实验技术手法绝对熟练的综合实验能力。

关键词 普通高校；生物工程；实验规范；基本实验能力

中图分类号 S-01 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）13-04160-03

Abstract The development of the experiment standardization for biological engineering students in colleges and universities was discussed， and it was proposed that students could improve selfquality constantly by realizing experiment standardization in the experimental discipline， experimental glassware operation， instrument and equipment operation， laboratory sanitation， and experiment rubbish treatment. It was elaborated that basic experiment teaching process is the best way to strengthen students experimental ability， and the innovation teaching mode of combination of extracurricular activities and experimental course could train students comprehensive experimental ability， including standard operation of instrument and equipment， accurate control of drug quantity and skilled experimental techniques.

Key words Colleges and universities； Biological engineering； Experiment standardization； Basic experimental ability

当前以“重理论、轻实验”为主导的教学模式成为高等院校理工专业教学领域的共同特征。包括生物工程专业在内的所有理工专业都面临着学校对实验教学的重视程度降低，经费投入逐渐减少，实验教学人员欠缺等情况。生物工程作为工程类专业，培养目标就是让学生养成良好的实验操作规范和拥有过硬的工程应用能力，这也是生物工程专业学生毕业后从业的基础[1-3]。因此要想改变生物工程专业学生对实验课认识的误区，就要从如何让该专业学生养成一个良好的实验操作规范和如何培养学生过硬的基本实验能力两个方面进行讨论。

1 高校实验课教学存在的问题及学生现状

目前多数高校将理工类实验的课时减少，实验课的教学工作量计分少于理论课，在这样一个大背景的影响下，教师对实验教学的积极性降低，出现“宁可多上十节理论课，也不愿多上一节实验课”的负面情绪。教师上实验课往往是敷衍了事，很少向学生强调上课纪律和实验操作规范，并且不注重培养学生的实验能力，只是让学生简单重复实验教材所编排的内容[4]。

由于教师的松懈和对实验课重视程度不够，学生对实验课的认识也出现了偏差。通过对沈阳大学包括生物工程专业在内的理工科学生的调研发现，实验课的现状主要有以下几方面：

①学生普遍认为实验课可上可不上，即使是上课也学不到什么东西，还不如逃课复习英语，加上学校对实验课的出勤率考察不严，导致实验课逃课率明显高于理论课。②实验课可有可无。实验的分数不计入期末考试成绩，即使实验做得再好，最后还是要看理论课期末考试的成绩。安排在期末的实验课程，课堂上学生做实验的少，问老师期末考试试题的多。

③写实验报告都是抄板书或是实验指导。虽然理工科实验都是分组实验，但是全班得出同一个实验结果的现象非常普遍。学生往往是抄结果、改结果、编结果，几乎没有自己真实的结论。

④学生对实验室的各种规章制度了解不够，对于最基本的“不许在实验室抽烟、不准将食物带入实验室”的规范都不了解。学生的实验室安全意识非常淡薄。

可见，目前急需更正高校理工专业学生对实验课的错误认识，这需要学校、教师、学生的共同配合。首先要让学生养成良好的实验规范，进而培养学生对实验的兴趣，最终达到培养学生扎实的基本实验能力的目的。

2 学生实验规范养成

实验规范主要包括实验纪律规范、实验器皿操作规范、实验仪器设备操作规范、实验室卫生规范、实验废弃物处理规范等。学生实验规范的养成是一个循序渐进的过程，要从细节一点一滴培养。

2.1 实验纪律规范养成

实验纪律主要有：学生进入实验室不得大声喧哗；学生不得在实验室中随意走动；学生不得乱动其他的仪器设备；学生每次要在自己学号对应的位置坐好并负责检查该位置上的实验仪器设备是否齐全和能否使用；进入实验室的学生不得带入食品和其他非实验用品等[5]。遵守实验纪律规范是生物工程专业学生应该具有的最基本素养，因此学生的实验纪律规范必须要在进入实验室之前养成，需在学院层面开展新生入学培训，在新生入学教育中增加进入实验室前的基本规章制度教育，从感性认识上先建立实验规范意识[6-7]；在学生第一次进入实验室时，任课教师应该担负起对学生进行实验纪律规范的教育工作，并在每次上课前强调实验纪律。随着时间的推移，学生的实验纪律规范自然就会养成。

2.2 实验器皿和实验仪器设备操作规范养成

学生实验器皿和实验仪器设备操作规范的养成是所有规范中最重要的内容，培养学生这方面的规范主要依靠学生每次实验课过程中的具体实践操作。目前，全国的初中和高中都开设了生物课，学生在初高中的生物课学习中对某些仪器设备已经有所接触。但是各地区、各学校间教育水平的差异和应试教育下生物课程只重视分数不重视实验操作的情况的影响，使得大学生的生物实验水平参差不齐，甚至造成有个别学生根本没有接触过生物仪器设备的情况。在4年的本科学习过程中，要教会学生使用常用的实验器皿，培养学生熟练操作各种实验仪器设备和对常用的仪器设备进行正确保养维护的能力。

2.2.1 实验器皿操作规范。

生物类专业学生用的实验室器皿种类很多，而使用频率最多的是玻璃器皿。生物工程专业学生常用的玻璃器皿有试管、烧杯、锥形瓶、量筒、容量瓶、移液管、培养皿、漏斗、玻璃棒、胶头滴管、试剂瓶、比色皿等。由于玻璃器皿有易损耗的特性，因此在具体操作中一定要遵循严格的操作规范。

（1）玻璃器皿的洗涤。玻璃器皿易碎，在洗涤过程中要轻拿轻放，清洗过后要安全平稳放好。例如试管和刻度试管这类容易滚动的器皿，需放置在专用的试管架上，并需倒置以便晾干水分；洗涤玻璃器皿时手法要轻，以免刷子的尖锐部分将器皿弄漏；若遇到比较难清洗的污渍或者是需要用洗液洗涤的玻璃器皿，需用专用的洗液洗涤，并且注意带上防腐蚀手套，以避免刺激、灼伤手部皮肤[8]。

（2）玻璃器皿的保管。首先玻璃器皿需做到清洁存放，其内部长时间留有残余物质会对玻璃器皿造成不同程度的腐蚀，影响玻璃器皿度量的准确性，进而导致实验结果不准确[9]。其次玻璃器皿的存放也需要规范，要按种类、按规格摆放，这样不但方便玻璃器皿的拿取，避免损坏器皿，同时也节约了摆放的空间和准备实验用品的时间。例如容量瓶等带有磨塞口的玻璃器皿，长久不用时需要在瓶口与瓶塞间垫一张纸，以免时间太久黏住。比色皿洗净后，要在干净的瓷盘中垫上滤纸，倒置放在滤纸上或装入清洁的器皿中，干燥后要放回专用的比色皿盒中。

2.2.2 实验仪器设备操作规范。

在使用实验仪器设备前，需要认真阅读说明书，熟悉仪器设备的操作过程和注意事项。

学生独立操作仪器设备前一定要有教师或是能够熟练操作仪器设备的人对学生进行培训[10]。教师要仔细地将每一个操作步骤讲清楚，在条件允许的情况下最好做一个完整的演示实验，这样可以让学生对仪器设备操作方法的记忆更加牢固。

仪器设备使用前都需放置在平坦的地面或是实验台上。通电前要观察外观是否完好，检查各部件是否完整；高压蒸汽灭菌锅和水浴锅这类需要提前注水的仪器设备，注水后要检查水位是否符合标准；离心机、高压灭菌锅、干燥箱这类有盖子和门的仪器，要检查盖子和门能否扣严、密封是否良好；干燥箱和高压灭菌锅等高温、高压的仪器设备在使用过程中实验人员不得离开，需时刻注意观察仪器的情况，必要时采取断电等有效措施控制不良情况；有高温、高压功能的仪器设备，需在停止加热、压力降至零时才能取物。

实验仪器设备使用后需要进行保养和维护，必须把电源插头从插座中拔出，防止电源联电烧坏仪器设备；高压蒸汽灭菌锅和水浴锅这类有水的仪器，需将剩余的水放掉并擦干内部；如果显微镜类设备使用了油镜镜头，一定要拆下清洗干净，并放置在专用盒中；有机械旋钮的仪器设备需将所有旋钮归零，以免旋钮长时间处在负荷状态而变松动；长时间不使用的仪器设备需定期使用以保证设备的良好状态[11-12]；如果确实需要长时间搁置的仪器设备，需用仪器罩或者布将仪器盖上，以免灰尘进入损坏仪器，并且需将仪器放在安全和稳定的地方以免磕碰和频繁搬动。

2.3 实验室卫生和实验废弃物处理规范养成

2.3.1 实验室卫生规范养成。

本科教学中的实验大多是验证性实验，对实验结果的要求并不精确，因此实验室的卫生条件对实验结果的影响并不会引起教师和学生的注意。在本科实验教学过程中，实验室的卫生规范教育是最为薄弱的环节。通过对目前在校学生的实验状态观察发现，学生也确实忽略了实验室的卫生条件。这与任课教师的重视程度低有一定关系，因此学生的实验室卫生规范养成需要任课教师以身作则，要树立良好的榜样，言传身教，教育学生养成良好的实验室卫生习惯，不仅是实验仪器设备正常运转的保证，而且也会影响到实验结果的准确性。在具体教学过程中，例如像微生物学和生物工艺学这类对环境要求较高的实验，教师可以用对比实验的方法教育学生。教师在实验教学中设计一组失败的实验，最后将成功与失败的实验结果进行对比，让学生直观地观察实验现象，并告诉学生一个良好的实验室内和实验台周边环境对整个实验成败的重要性。

2.3.2 实验废弃物处理规范养成。

实验废弃物的规范处理在专科院校做得比较好。普通综合性大学对于生物类专业的废弃物处理并不重视，这与学校的专业设置有很大的关系。在综合性大学中，生物类专业只是众多学科中的一个方向，生物垃圾在综合性大学所占的比例较少，有些生物垃圾就随生活垃圾一起丢弃，这样不但会对师生的健康产生不良影响，同时对整个生活环境也会造成污染。学生实验废弃物处理规范的养成需要先从学校、学院层面建立起生物类实验废弃物处理的相关政策制度，其次教师要教导学生认真贯彻执行，让学生建立起保持实验室卫生的习惯和正确处理实验废弃物的环保意识[6]。

3 学生基本实验能力培养

扎实的生物基本实验能力应该作为普通高校生物工程专业学生培养的主要内容，培养重点要放在要求学生必须扎实地掌握基本实验技能、养成积极的科学态度和良好科学素养上[13]。教师应该充分利用有限的上课时间，使学生做到操作仪器设备绝对规范、药品用量绝对精确、实验技术手法绝对熟练。

3.1 教学实验类型的一般划分

按培养学生实验能力的作用，可以将实验分为基础性实验、综合与设计性实验、创新性实验[14]；

按实验活动方式分为验证性实验、探究性实验；按课程设置分为基础课实验、专业基础课实验、专业课实验。

3.2 基本实验能力培养

学生的基本实验能力是通过学生在操作基础性实验中培养的，基础性实验的实验设计都是绝对成熟的实验方法。基础性实验就是需要学生重复教师制订的实验方案，教学目的是要学生从中学会观察实验现象，测定、记录并分析数据和整理概括出结论等。在实验过程中重复利用的仪器设备和重复操作的实验技术比较多，因此基础性实验的教学过程就是强化学生对实验业务精通的最好途径[15]。

沈阳大学生物工程专业为辽宁省示范专业，微生物学课程在培养学生基本实验能力方面有一套比较成熟而有效的机制，即“课外活动小组与实验课相结合”的实验教学模式。培养流程为：培养兴趣—挑选骨干—预实验—准备实验—指导实验。

（1）培养兴趣。兴趣是最好的老师，因此以学院层面建立一个生物专业课外兴趣小组社团，培养学生对生物实验的兴趣，开展与课程相关的特色课外活动。

（2）挑选骨干。教师通过社团活动考察学生的兴趣与潜质，采取自愿和教师选拔的方式挑选骨干学生，人数对应到本科实验教学分组，一般为4～6名。

（3）预实验。

在正式上课前，任课教师要带领各骨干学生到实验室进行预实验。在预实验过程中，教师为主导，需对每个学生进行全程指导，每一个细节都要做到细致入微。这个过程中骨干学生要学会包括实验材料的准备、实验仪器设备的准备和调试、药品的配置、实验操作流程等整个实验过程，最终的结果是要让每位骨干学生都能独立、成功地完成整个实验流程[16]。

（4）准备实验。

在教学实验开始前，骨干学生到实验室进行实验准备。这个时候骨干学生起到主导作用，而教师起到辅助和监督的作用，在学生准备实验的过程中，教师要给学生充分的自主权，这样既能锻炼学生的基本实验能力，又能分担教师的一部分工作。

（5）指导实验。

每次实验课安排一名骨干学生主讲，准备讲课的过程是每个学生充分学习课程相关内容并扩大知识面的机会。教师需要为学生提供参考建议和把握大纲方向。在分组实验过程中，这些骨干学生安排到每个实验小组中担任组长，负责本组人的实验仪器使用规范和安全，以及本组实验器皿设备和实验台的卫生、废弃物的处理等一系列工作。在实验过程中，骨干学生还要负责监督每位组员的实验纪律，负责指导每位组员的实验操作。这样做在锻炼了学生能力的同时，又使教师拥有更多的精力和时间在宏观上把握整个课堂的情况，避免实验教学中一位教师照顾过多学生而力不从心的难题。

“课外活动小组与实验课相结合”的实验教学模式开展后，所有学生对实验课实际操作的积极性都被调动起来，实验室各项规范养成效果非常良好，学生的基本实验能力有了大幅提高。在该教学模式成功的基础上，生物工程专业教师又在尝试寻找能够进一步提高学生实验能力的方法，目标是培养出生物工程专业的创新型人才。沈阳大学生物工程专业具体的做法是：教师将骨干学生作为重点对象进行培养，主动将对科研有兴趣和具有潜质的学生纳入自己的科研团队，参与科研课题研究和专利研发。同时积极鼓励学生参加大学生创业大赛、标本制作大赛、“挑战杯”大赛等专业性较强的课外活动来提高业务素质。目前，学校生物工程专业学生参与的各项工作已经取得了多项成果和奖励：学生参与教师科研课题十余项，学生独立发表研究论文4篇；参与申报1项国家级的科研专利（正在申请中），参与申报的各级专利成果十余项；大学生创新创业大赛计划大赛校级二等奖1项、辽宁省三等奖2项。学生的研究成果已被《华商晨报》、《辽沈晚报》、沈阳电视台等多家媒体多次报道。

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