基于培养大学生创新能力的细胞生物学实验教学体系的构建

徐鑫

摘 要：细胞生物学是生命科学领域的基础学科，也是当前发展最为迅速的前沿学科之一。作为细胞生物学课程的重要组成部分，实验教学对提高学生的实践能力，培养科研思维和创新能力发挥着不可替代的作用。通过多年的教学实践，我们对细胞生物学实验的教学内容、教学方法以及考核指标三个方面的教学改革进行了探讨，初步构建了培养大学生创新能力的实验教学体系。

关键词：实验；细胞生物学；创新；教学体系；构建

细胞生物学是生命科学相关专业重要的专业必修课程。一方面，它汇集了多个学科的精髓，从细胞这个单位里揭示多种生命现象的奥秘，已发展成为生命科学的“中心学科”；另一方面，它也是一门实践性很强的学科，在疾病的诊断与治疗、药物的开发与生产、新品种的培育与繁殖以及环境修复与新能源的开发等方面具有重要的实践意义。细胞生物学实验教学是本课程的重要组成部分，涵盖“显微镜的使用”和“叶绿体、线粒体提取”等验证性实验以及“细胞培养”和“原生质体融合”等综合性、设计性实验。如何通过细胞生物学实验教学提高学生对本学科知识实践应用的能力，以及独立思考和自主创新能力，适应学科与产业发展的需要，是地方应用型高校实验教学改革的一项重要任务。经过多年的教学实践，我们探索出一套能有效培养大学生创新能力的实验教学体系。

一、优化教学内容

1.自编特色教案。以往的教学中，各门实验课程均独立设置，缺少相近和相关课程之间的有机融合与衔接，造成生物技术专业的不同实验课程内容相似甚至完全重复。例如，“植物细胞有丝分裂和减数分裂的观察”实验在细胞生物学、遗传学和普通生物学实验课程中均有开设。为此，我们在选择实验项目时应首先了解学生所学的其他相关实验课程，删除重复及过于简单的实验。

在制定教学内容时，本着拓宽视野、夯实基础、提高专业地区应用性的理念，以提高学生的基本实验技能、独立思考与自主创新能力、理论联系实践能力为目标，按照逐步递进的规律，科学系统地组织教学内容。既强调实验内容的基础性，又体现整个实验体系的系统性和综合性，结合生物技术专业特色编写适合我校学生的特色实验教案，为细胞生物学实验教学打好理论基础。新教案对现有实验项目进行筛选优化与科学整合，把最新的科研成果充实到实验内容中，反映了细胞生物学最新的研究进展和技术。并且，我们坚持每学年对实验内容进行筛选和更新，做到每学年至少有1～2个新实验项目。

首先开设一些如“细胞器观察”和“细胞显微结构观察”等基础性实验，以增进学生对理论知识的理解，锻炼他们的实际操作能力，培养良好的实验素养，为下一步开设综合性、探索性较强的“动植物细胞骨架观察”和“细胞融合”等实验奠定基础。

2.增加综合性、设计性实验。综合性实验涉及多项实验技术，其目的是培养学生解决问题的系统思维能力和综合动手能力。为了进一步提高实验的综合性，一方面，我们将几个简单的验证性实验有机地融合成综合性大实验，例如，将“线粒体的活体染色”和“线粒体的提取”两个实验融合成综合性实验“线粒体的提取与检测”；另一方面，对已有的综合性实验进行改造，增加其深度。例如，分别用动物和植物细胞进行“细胞骨架观察”实验，对实验流程进行对比和分析，提高了实验的综合性。

二、多元教学方法的尝试

传统的以教师为主导的实验教学方法远远不能满足现代课堂的需求，充分调动学生的兴趣、提高教学质量还有赖于课堂教学方法的进一步改革。在不断摸索中，我们发现反面示教法、开放型实验教学以及建立学生实验团队能有效地活跃课堂，促进学生主动参与实验，收到良好的教学效果。

1.反面示教法。反面示教法通过在示教的过程中故意示范错误的方法，增强学生对错误操作的认识。教学内容为具体实验方法的课程非常适用于这种教学方法。目前，实验教学采用的主流教学方法均是正确示教法，也就是先由教师实际操作演示部分实验过程，再以图片或视频的形式显示实验结果，接着反复强调实验的注意事项，最后由学生依葫芦画瓢似地进行实验操作。这种教学方法，教师先将实验流程和要点和盘托出，学生的实验过程异常顺利。在教学实践中我们发现，虽然反复强调，但学生仍然会出现各种不规范操作，教学效果并不理想。而反面示教法是先由学生预习实验内容，教师在课堂上先故意忽略实验注意事项，演示不正确的操作方法，然后由学生找出错误操作并进行更正。从记忆心理学的角度出发，学生没有找出的错误往往就是实际操作中容易忽略的记忆盲点。此时，教师可以再示范学生遗漏的正确操作，将记忆盲点转化为记忆亮点。在细胞生物学实验课堂上，反面示教法收到了非常好的教学效果。

2.开放型实验教学。在传统的实验教学中，每次实验之前教师必须要做多次预实验，反复筛选最佳实验条件，然后才放心教学。学生按照教师筛选优化后的条件循规蹈矩地进行实验。这种教学方法的优点是能保证学生都得到正确的实验结果。然而，这种教学方法的弊端也十分明显。整个实验操作过程，学生不需要思考和提问，大大降低了实验的探索性和学生的创新能力，使实验变得毫无趣味。因此，这种乏味的实验课很容易使学生丧失学习积极性，进而影响其将来进一步开展更高层次科学研究的兴趣。

3.建立学生实验团队。传统教育很看重成绩，对学生性格的培养不够。为了培养学生的团结意识，独立思考、操作以及语言表达等能力，在实验中，我们要求学生组成固定的实验团队，每个团队不超过5人，由队长整体规划，对队员、实验资源进行分工和调配。整个实验过程在团队的合作中进行，队员分别进行资料的查找，方案的设计，实验的准备、实施、辅助、督查、记录和整理工作，力争亲自参与实验每一个环节。队长要最大限度地为团队每个成员提供实验机会，充分锻炼队员的动手能力。为了进一步提高学生的综合素质，我们还将部分实验项目分配给每个团队，由团队具体负责一次实验准备和讲解工作，并随机回答教师和同学的提问。最后团队将实验过程总结成一篇科技小论文，并用多媒体手段进行展示。实验团队的建立彻底改变了以往沉闷的以教师为主导的课堂，真正带动了全体学生的学习热情。在实验过程中，教师通过与学生互动，也从中受益，实现了教学相长，从而提高了教学效率。

三、结束语

为了适应地方应用型高校转型发展的需要，充分激发大学生的创新能力，培养他们的综合素养和科研意识，促进学生对细胞生物学实验技能的掌握。我们对细胞生物学实验进行了改革，取得了一定的成绩，构建了较为完善的实验教学体系。细胞生物学实验教学改革是一项长期而艰巨的系统工程，需要我们在今后的工作不断改善和提高。

参考文献：

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基金项目：2015年河南省教育技术装备和实践教育研究立项课题（GZS092）；新乡学院教育改革项目（XJGLXZ2015-46）；新乡学院本科教学工程项目（XJYZKC2014-31）。