结合科研实验平台开展本科实验项目的实践与思考——以“动物繁殖学”创新实验项目为例

许惠艳，陆阳清

（1.广西大学 动物科学技术学院，广西 南宁 530005；2.亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室，广西 南宁 530005）

2019年10月30日教育部发布的《关于一流本科课程建设的实施意见》中指出，课程目标坚持知识、能力、素质有机融合，培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维。课程内容强调广度和深度，突破习惯性认知模式，培养学生深度分析、大胆质疑、勇于创新的精神和能力。因此创新性人才培养是高校实验教学改革的根本要求，实验教学对培养学生的创新能力发挥着重要作用［1-2］。

在目前的“动物繁殖学”教学实践及相关实验教学中，存在着如下现实问题：教学内容陈旧滞后，现有的实验教学内容虽然可以让学生加深理解和巩固课堂所讲授的理论知识，训练基本实验技能，却不利于学生创新思维和能力的培养［3-4］。实验类型多以验证性和基础性实验为主，探索性及综合性实验缺乏，达不到培养学生综合实践能力的目的［5］。教学形式较为单一，目前实验教学多采用教师进行实验内容讲授、实验操作示范等教学方式，学生按照授课内容按部就班完成实验，这种被动接受的教学方式，达不到教与学的理想效果［6］。

为了适应国家对创新性人才的培养需要，各学科开始尝试科研与本科教学相结合的教学方式。曹访等提出结合科研平台，吸纳学生参与科研的教学方式，提升细胞工程专业大学生实践创新能力［7］。蒋玉想提出通过科研训练形式鼓励理工类学生和老师共同参与科研训练项目［8］。任春环等通过多媒体辅助教学，开展创新性及设计性实验，建立灵活的考核体系，培养了学生的创新能力［4］。借鉴上述教学改革中的已有经验和实验教学改革模式，结合“动物繁殖学”教学实践与实验中存在的现实问题及新时代下人才培养的要求，本文以动物繁殖实践教学中实施“水牛卵子体外受精及后续胚胎发育观测”创新项目为例，对结合现有科研平台开展本科实验教学模式进行了探讨，通过实施取得了良好的教学效果。

一、基于教学中存在的问题，开展创新性实验项目的必要性

“动物繁殖学”课程是动物科学专业重要的专业基础课程，而动物繁殖学实践教学是动物繁殖学理论教学所涉及基本操作的重要环节，但现阶段教学活动中多以基础性和综合性实验为主，学生往往按照实验指导书的操作步骤简单地操作一遍，在实践操作过程学生缺乏积极主动性，分析解决问题能力没有得到充分锻炼和提高［5-6］。目前由于受教学课时、实验场地及实验设备等限制，无法开设与“动物繁殖学”教学相关的所有实验内容，因而实验教学内容不能满足对该课程后续研究方向及前沿内容的认识和了解的要求，不能充分调动有科研兴趣同学的求知欲望［9］。

哺乳动物体外授精是动物繁殖学后续胚胎生物工程的重要研究及实践内容，可以调动学生的学习兴趣及激发其科研欲望，同时培养学生独立操作、思考及解决问题的能力。但在目前“动物繁殖学”实验及实习课程中，由于受到现有本科教学条件限制，如缺少实验设备、无超净工作室场地等，无法开展此项教学内容。因此我们结合动物繁殖学科现有家畜资源及科研条件，设计了“水牛卵子体外受精及后续胚胎发育观测”项目，吸纳部分学生参与该创新项目，结合科研实验平台开展本科实验项目教学模式的实践。

二、结合本学科科研平台开展创新性实验项目的优势

（一）可以开展学科研究前沿的实验内容

本科动物繁殖实践教学中，受实验学时、实验条件等限制，往往不能开展对教学硬件要求高、实验综合性强、操作环节多和耗时长的实验，如体外受精，胚胎分割、动物克隆，性别鉴定与性别控制，转基因动物生产，胚胎干细胞等。但这些实验往往是本学科的前沿研究内容，且可以使学生的实践能力及知识水平得到很好的锻炼及培养［10］。但目前本科教学中，由于实验条件（如缺少仪器设备、实验场地等）限制，一般院校无法开设相关实验教学内容，学生了解不到动物繁殖学学科较为前沿的技术，不能很好地激发学生的学习兴趣［9］。因此我们结合本学科的动物繁殖方向科研平台内的胚胎实验室场地，使用实验室内的仪器设备及实验室现有家畜水牛资源，开展了文章创新项目的研究内容。

（二）提高科研平台内仪器设备的使用效率

实验教学的顺利开展离不开配套的仪器设备，传统的实验教学大多配备基础性的仪器设备，满足实验教学中基础性实验及验证性实验等的要求，但对于学科前沿的实验内容开展所需要的运行场地、比较精密的大型仪器设备却非常缺乏，如进行胚胎体外生产需要二氧化碳培养箱，需要胚胎操作的超净工作间等，由此可见仪器因素限制了目前多个实验教学中教学内容及教学形式的开展［11-12］。而在科研实验室内，具有从事科研专用的仪器设备和操作场地，在容纳一定人数的情况下，可以进行部分相关的本科实验，同时也很好地节约了资源，充分提高了仪器的使用效率。

三、结合科研平台开展本科创新性实验的优势

（一）提升学生对知识整体掌握程度

目前“动物繁殖学教学实习”开设了雌、雄性动物生殖器官解剖构造的观察，睾丸、卵巢的组织学切片观察，精液品质的感官检查、精液密度检查，精子畸形率、顶体完整率和存活时间的测定，精液的保存技术，兔超数排卵及卵母细胞、胚胎的收集，母牛的发情鉴定、活体母牛的直肠触诊及直肠把握等实验。这些内容分别使学生在单项繁殖技术上得到锻炼，但对知识连贯性的训练还需进一步加强。哺乳动物体外受精实验及后续胚胎发育观测中包括了卵子的成熟培养、精液品质检查及早期胚胎发育过程等知识点，我们开展的“水牛卵子体外受精及后续胚胎发育观测”实验项目有助于学生把“动物繁殖学”理论教学中包括卵子发生、卵子成熟及成熟卵子形态鉴别、精子获能、精液品质鉴定、体外受精胎发育等相关知识点串联起来加以操作和实践，提升学生对知识点和技术要领的整体掌握程度。

（二）培养科研能力

目前开展的动物繁殖实践教学项目都是基础性的实验项目，同学们大多按照实验中老师讲义或实验手册中的实验步骤照做一遍，对实验中涉及的实验目的、实验原理、实验结果的分析等没有深入认识和掌握，对在实践操作中得到的实验结果不能做出恰当而正确的分析。而我们开展的“水牛卵子体外受精及后续胚胎发育观测”实验项目中由于涉及的操作步骤和知识点比较多，参与学生除了按照老师指导和演示开展实验外，还需要查阅相关文献，进行实验用药品及培养液的配置、实验用品的准备，独立开展实验。从水牛卵母细胞的体外收集、体外成熟及成熟后卵母细胞成熟质量的判断，到精子的解冻及精子的获能处理、精卵受精处理及后续胚胎发育检测等，每一个操作环节都需要学生进行独立操作、结果检测及分析等，培养学生独立操作及发现问题、解决问题的科研能力。

（三）激发学习兴趣

结合科研平台，开展“水牛卵子体外受精及后续胚胎发育观测”所用到的仪器设备大多是专用设备，对项目中所涉及的实验内容能够做到清楚观察，如在体视显微镜下可以清楚地观察到卵母细胞从未成熟到成熟的形态变化、体外获能后精液密度、精卵结合的受精现象观察，到最后胚胎的分裂、桑葚胚、囊胚及孵化囊胚等，使学生通过参与项目，把动物繁殖学中卵母细胞体外发育、精子的获能及影响精子获能、受精过程的现象及胚胎发育等的知识点理论、与“水牛卵子体外受精及后续胚胎发育观测”一系列操作实践结合起来，使学生理论知识和实践技能得到锻炼和提高的同时，也认识到生命开始的奇妙，让他们认识到原来深妙的科学是这样通过每一步紧凑的实验操作完成的，激发学生的学习兴趣。

四、本项目实施后的成效

（一）提高学生的实践能力

“水牛卵子体外受精及后续胚胎发育观测”这一创新项目，使参与同学的动手实践能力得到充分锻炼。以往传统的动物繁殖实验教学中，是由教师准备实验材料、实验用具，实验操作步骤也是教师设计，同学们按照教师的要求和步骤去完成实验［13］。在这一过程中虽然学生的实验基本技能得到了锻炼，但却缺乏积极主动性，教学效果不甚理想。在本项目的开展中，学生成为实验主体，实验中涉及的操作方案及步骤由学生进行准备、实施。教师进行总指导、实验及技术把关。通过本项目的实施，提高了参与学生的实践能力。

（二）锻炼学生的科技论文写作能力

以往的传统教学中，实验项目多为验证型，且实验报告提交的内容比较简单［6］。在本项目的开展过程中，要求学生以科学研究论文的形式完成实验报告，这一系列过程中让学生从研究背景、研究目的和意义、实验方案及内容、实验结果、分析与讨论等方面对整个实验都非常了解。经过这一系列的锻炼，使学生对毕业论文的选题及开展有了一定的锻炼，具备了科研的逻辑思维和独立开展工作的能力，使参与学生今后科研及工作的应对能力得到提升。

（三）辅助学生规划未来发展方向

部分动物科学专业的学生对本专业缺乏认同感，在以往的教学中，学生对本专业的学习提不起兴趣，不参与老师的授课活动，作业应付了事，学习效率低下。有些学生努力地转专业或学习第二专业，期待着以后的学习和生活中不再和动物科学打交道。通过结合科研平台开展本科实验教学后学生发现，很多伟大的发现都是在这个领域产生的，认识到动物科学专业不管是今后就业还是继续从事研究都是一个不错的发展方向。

结语

结合科研实验平台开展本科实验教学项目，使学生得到了多方面的锻炼，教学效果良好。但由于科研实验平台的容纳量有限，只能接纳部分学生参与项目，今后科研平台和本科实验教学怎样结合进行实验教学模式改革，让学生更好地了解学科前沿研究内容，激发学生的学习兴趣，提高学生的综合素质，使学生更好地胜任将来的继续学习深造及工作要求，提升教与学的教学效果以满足社会对人才需要，我们还需要不断探讨及摸索。