植物生理生化开放实验室建设探索与实践以河北北方学院为例

吴伟刚 沈凤英

摘 要：生物化学与植物生理学是高等农业院校农学类专业重要的专业基础课程，本研究在传统生物化学与植物生理学附设实验课程安排、实验教学运行、实验室管理方面深入分析的基础上，依托河北北方学院农林科技学院植物生理生化原有实验室，融入“互联网+”元素进行开放实验室建设的探索和实践，提高农学类学生对课程基础知识的把握和对科研的探索领悟，使学生成为适合时代的创新型人才。

关键词：

生物化学;植物生理学;开放实验室;建设;探索

中图分类号：S-0

文献标识码：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200315065

高等农业院校实验室是课程理论与实践相结合的主要场所，也是实现本科学生科研创新的基地。学生在理论课程教学之余，通过实验室完成综合性实验、自主性实验、项目性实验以及本科毕业论文实验等，从而在实验设计、实施和试验结果分析等各个环节中可以进一步提高自己的独立思考、实践和创新能力。指导教师也能够在指导学生的过程中提高自身的业务能力，最终更好地为本科教学服务。

河北北方学院农林科技学院植物生理生化实验室承担农学类本科生基础生物化学与植物生理学课程的实验教学任务。基础生物化学与植物生理学是涉农专业的重要专业基础课程之一，也是一门理论与实验结合紧密的课程，在理论课学习后，学生根据课程培养计划安排的实验上实验课，从而加深对理论知识的理解。生物化学学时72学时（其中理论48学时，实验24学时），共进行7个学生实验，分别是实验教学共设置蛋白质含量测定、淀粉酶活性的测定、植物组织中游离氨基酸总量的测定、蛋白质的两性性质及等电点的测定、维生素C含量的测定、植物组织中丙酮酸含量的测定、过氧化氢酶活性测定。植物生理学学时72学时（其中理论48学时，实验24学时），实验教学共设置植物组织含水量测定、植物组织水势测定（小液流法）、光合色素含量的定量测定（分光光度法）、植物呼吸速率的测定（酸碱中和法）、根系活力测定（TTC法）、种子生活力测定（TTC法）、丙二醛含量测定（硫代巴比妥酸法）、植物体内硝态氮含量的测定、IAA含量的测定（IAA标准液比色法）9个实验[1]。由此可见，植物生理生化实验室日常教学运行处于相对单一固定的模式，作为省属本科教学型高校，学生按照课程培养方案、课程表在规定的时间完成固定实验项目，而此类实验项目均为验证性实验，据了解数十年没有改变。传统的实验教学模式，使得学生对于实践的学习是被动的，缺乏相应的主动性和创新性，最终实践技能和创新技能并没有得到相应提高。植物生理生化实验室仅仅用于完成基础生物化学与植物生理学实验的教学任务，课程教学之外基本上处于闲置状态。因此，植物生理生化实验室面对全校开放迫在眉睫，开放实验室不仅能够为学生提供自主探索式学习和主动实践的环境和空间，同时可以促进学生参与科研与创新活动，更有利于对学生的创新能力培养。

1 植物生理生化开放实验室建设探索

1.1 基于“互联网+”的开放实验室建设

在植物生理生化实验室现有条件的基础上，对实验室进行相应基于“互联网+”的智能化改造，在硬件方面具体分为门禁设备和供电设备投入。门禁设备主要是针对实验室门安装网络门禁密码锁，对实验室管理人员、任课教师、实验室助管学生、申请实验的学生分类授权。供电设备主要针对大型设备前端安装，学生通过动态密码获得供电权限来使用该设备。在实验准备室安装网服务器，学生通过手机APP客户端完成实验室上课空闲时间查询、实验室使用申请、设备使用状态查询、设备预约、实验耗材以及常规化学试剂申请等。此外，实验室中安装网络监控设备，以便于随时在手机端监控实验室运行。在软件方面，购买基于“互联网+”的实验室管理软件，该软件要求从功能上主要分为3部分，针对学生移动客户端部分应该涵盖实验室及设备占用闲置状态查询功能，实验室场地及设备预约功能，实验耗材试剂申请功能;针对实验室管理人员、指导教师、实验室助管学生可以呈现PC端和移动端2种使用模式，实验室管理人员应该涵盖批准学生申请、查询实验室状态、实验耗材试剂入库出库管理，实验室仪器设备资产管理等功能，实验室助管学生在功能上应该包括查询、分配实验时间、药品耗材管理等功能，指导教师的功能应该包括批准学生申请、审核学生试验方案、审核学生申请药品等功能。

1.2 制定适合本校的植物生理生化开放实验室规章制度

植物生理生化实验室的开放，不仅涉及到涉农专业本科生專业基础课程附设实验教学的改革创新，同时对原有实验室的管理维护也提出了更高的要求，实验室及设备使用时间增加、使用人员流动性增强、实验化学药品购买储存、消防、水电安全等问题均面临新的挑战，在实验室开放前亟需制定《农林科技学院植物生理生化开放实验室管理办法》、《农林科技学院植物生理生化开放实验室仪器设备管理条例》以及《植物生理生化开放实验室安全条例》等相关管理制度，并且在今后的教学实践过程中要根据实际情况逐步完善，从而制定出适合河北北方学院的一系列实验室相关管理办法。管理制度的确定完善，旨在提高实验室及设备利用率、及时发现实验室开放过程中产生的安全隐患并整改。规章制度的制定本着切实可行、操作性强、有前瞻性的原则，因此需要多方征求任课教师、指导教师，特别是学生的意见。

1.3 加强植物生理生化开放实验室实验指导教师队伍建设

长期以来，在高等院校教学过程中一直存在着误区：高职称和高学历教师不愿意承担实验课的教学。但是实际上，实验课程对于学生知识结构的构建、创新能力的培养是非常重要的，所以在教学实践中必须要重视师资队伍的建设，因此要积极动员学院高职称和高学历的教师任教实验课程。

落实和完善指导教师责任制度，学生进入开放实验室进行实验项目之前，必须要明确指导教师，指导教师职责在于对学生实验方案进行审阅修改、对学生实验过程进行全程指导、对学生全面进行药品、水电等方面的安全培训。同时，在开放实验室运行期间，遴选品学兼优、工作认真负责、对科研感兴趣的高年级学生担任实验室助管，提高学生积极性、能动性、参与性，也可以与国家助学金获得者的勤工助学岗位相协调。

学院众多任课教师在教学工作同时承担国家、省（部）、市（厅、局）等不同级别的科研项目，这为生理生化开放实验室建设的可行性奠定了基础。开放实验室要积极鼓励教师在申报项目时结合学生参与，并申请在开放实验室完成部分科研实验工作。对于教师，以植物生理生化开放实验室为平台，实验室提供一般常规化学药品和实验耗材，这样得到实验室经费的支持，使得实验稳步推进;对于学生，参与教师课题项目的全部或者部分工作，可以巩固自己专业知识，拓宽视野，在实验过程中能够得到项目负责人的指导，从而提升自己的实践水平。

1.4 增加植物生理生化开放实验室开放时间

河北北方学院涉农专业学生在高考录取分为理工和对口2种生源，基于此，学生基础水平差距很大，在以往的实验课教学中，有的学生在2学时实验课中能够快速准确地完成实验项目，而有的同学动手能力较差，不能在规定的时间完成或者实验结果出现明显的错误。因此，开放实验室在时间上能够允许部分学生多次重复，最终独立完成实验，在实践中，将每个实验班需要重复做的学生集中到同一个时间段，在实验指导教师的指导下重新做1次。参与教师科研项目的学生涉及的科研实验，需要按照实验进度随时预约实验室空闲时间、仪器空闲时间，完成科研实验。面对繁重的本科实验室教学工作，实验室开放时间就必须是全天候、无节假日的模式，因此需要实验室管理人员统筹兼顾，合理利用所有空闲时间，同时也要积极发挥高年级学生实验室助管的作用。基于“互联网+”的网络监控系统对实验室实时监控，避免各种安全隐患的发生[2]。

1.5 提升实验室硬件配置水平，夯实改革基础

根据开放性实验室建设日常运行实践，特别是针对实验内容的增加，需要补充一批实验仪器设备。包括紫外可见分光光度计、离心机、电泳仪、摇床、生物化学培养箱、高压灭菌锅、无菌工作台、PCR仪、

酶标仪、凯氏定氮仪等，使实验室在硬件上得到较大提升，并且根据运行情况、台套数等方面的要求和科研发展情况每年补充一定的仪器设备，除了充分满足本科教学以外，还有一定余力兼顾研究生教学和教师科研工作[3]。

教育部《普通高等学校本科教学工作审核评估方案》审核项目第4条培养过程中的第3个审核要素就是实践教学中将实验教学与实验室开放情况作为本科教学工作中的一个审核要点[4]。由此可见，高等农业院校植物生理生化开放实验室的建设迫在眉睫，实验室的开放也必将是教学工作的一个重要延伸，是教学改革的一个必然走向。在开放性植物生理生化开放实验室的建设过程中，需要因地制宜，根据学校学院特点来不断完善，同时盘活原有实验室，不断完善，实现学院实验室资源的优化、整合和共享[5]。

参考文献

[1] 吴伟刚，沈凤英， 侯勇. 农学类生物化学实验課程教学改革与探索——以河北北方学院为例[J]. 科技风， 2015（19）：216.

[2]戴攀峰， 侯小改， 薛娴， 等.植物生物化学开放实验室建设探索与实践[J]. 高校实验室工作研究， 2011（02）：68-70.

[3]马宏飞， 李薇， 蒋林时， 等.生物化学开放实验室建设和管理模式探索与实践[J]. 生物学杂志， 2016，33（02）：125-128.

[4]教育部关于开展普通高等学校本科教学工作审核评估的通知[EB/OL]. http：//old.moe.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s7168/201312/160919.html，2013-12-16.

[5]吴遵秋， 龙月蓉， 孙见飞， 等.高校开放实验室完全开放模式的探讨[J]. 实验室科学， 2018，21（04）：188-191.

（责任编辑 李媛媛）