細胞生物學實驗教學中學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

梁廷明

摘要：細胞生物學實驗教學是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的重要途徑。本文結合我院在細胞生物學實驗教學中的實踐，從實驗教學內容的優(yōu)化、實驗教學方法的完善以及實驗成績綜合評定模式的構建等方面就如何在實驗教學過程中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力進行了初步的改革探索。

關鍵詞：細胞生物學、實驗教學、創(chuàng)新能力培養(yǎng)

【中圖分類號】G642

基金項目：國家基礎科學人才培養(yǎng)基金項目(J1103507)

隨著生命科學的不斷進步，人們對細胞的研究不斷深入。細胞生物學已成為當前各個高校生命科學相關專業(yè)的主干課程之一。細胞生物學作為一門實驗科學，在本科教學中具有舉足輕重的地位[1]。細胞生物學實驗課程的開設，是以學生掌握基本實驗技能和有關細胞生物學的研究方法為目的，并通過實驗培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和科研意識，從而達到提高學生綜合科研素質的目的。

目前細胞生物學實驗教學仍存在著一些不足與缺陷。諸如教學方法過于簡單、教學內容不能體現(xiàn)最新研究成果、教學評價有待進一步科學化和規(guī)范化所導致的實驗教學效果不佳和效率低等問題。這些都影響了學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和科研素質的提高，不利于學生將來的綜合發(fā)展。培養(yǎng)具有一流科研素質和創(chuàng)新能力的復合型人才, 是廣大教育工作者面臨的巨大挑戰(zhàn)。在當前的學習中, 學生注重理論學習輕視實驗學習思想還很嚴重；教師隊伍中, 存在著重科研輕教學特別是基礎實驗教學的現(xiàn)象, 這在很大程度上忽視了對本科生動手能力和科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。實驗教學的水平和裝備條件差異較大的問題依然存在。為提高細胞生物學實驗教學質量, 全面培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力, 我們在細胞生物學實驗教學過程中更加注重學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)環(huán)節(jié)，對實驗教學進行了初步改革探索。

1 優(yōu)化實驗教學內容，體現(xiàn)時代性

(1)優(yōu)化細胞生物學實驗教材

作為一門獨立開設的課程，細胞生物學實驗課在于培養(yǎng)學生的實驗動手能力、創(chuàng)新能力，提高學生的科研素養(yǎng)。隨著教學改革的不斷加快和教學設施的不斷完善，陳舊的實驗教學內容和單一乏味的驗證性實驗過程已不能滿足現(xiàn)階段的實驗教學要求[2]。優(yōu)化細胞生物學實驗內容，體現(xiàn)本領域最新研究成果并增強實驗教學的時代性，是目前一項重要的工作。首先要選取兄弟院校的優(yōu)秀實驗教材用書。我們學院選用的是有高等教育出版社和施普林格（Springer）出版社聯(lián)合出版，李素文主編的《細胞生物學實驗指導》。其次專業(yè)實驗課教師可根據(jù)多年細胞生物學實驗教學的經驗和學院特色編寫制作更合適的實驗課教材及與之配套的課件。細胞生物學實驗教學內容的選取一是應依據(jù)精煉、新穎、靈活的思路，二是要根據(jù)現(xiàn)有的實驗基礎條件，充分利用共享公共資源平臺，增設開放性，研究性實驗項目。讓學生通過實驗課教學能更好的鞏固理論知識，用理論知識支撐實踐教學。

(2)及時更新實驗內容，完善培養(yǎng)模式

科技發(fā)展永不止步，細胞生物學領域的新概念、新信息、新理論也是層出不窮。細胞生物學實驗教學要能及時跟蹤國際上細胞生物學研究進展及熱點并在實驗內容上有所體現(xiàn)。通過對最新研究成果的評述，讓學生結合已學習過的理論知識開啟發(fā)散性思維。首先我們不斷嘗試結合細胞生物學的最新進展，在原有課程的基礎上，增設研究型實驗課題。比如開展了C2C12細胞的傳代培養(yǎng)及活性檢測實驗，在此基礎上我們選取了一些細胞炎性因子讓學生自己設計實驗去研究細胞的增值和遷移現(xiàn)象。另外還采取本科生導師制，由學生根據(jù)自己的興趣自由選擇細胞生物學方面的教師作為導師，進入到專業(yè)實驗室結合導師的科研課題進行探究性實驗。這些舉措不僅讓學生在極有限的時間內學到了基礎性實驗技術，而且在綜合性實驗階段進一步促進了學生的三種能力培養(yǎng)（創(chuàng)新能力、實踐動手能力和團隊合作能力），極大地激發(fā)了學生對細胞生物學實驗的興趣。

2 建立以學生為主體的實驗教學方法

(1)討論啟發(fā)式教學

誘發(fā)學生學習動機、激發(fā)其學習興趣，對于細胞生物學實驗教學至關重要。目前很多學校的實驗教學方法依舊是采用“灌輸式”方法教授學生，學生在教學過程中只是被動的、按部就班的進行實驗,缺少主動思考的時間和空間。這種教學方法不僅禁錮了學生的創(chuàng)新思維，更加泯滅了學生對實驗的興趣。細胞生物學實驗教學方法的好壞直接影響著教學目標的實現(xiàn)和教學內容的確立。我們利用有限的課時開展討論啟發(fā)式教學方法，并結合利用現(xiàn)代化教學手段，結合音頻，視頻等材料輔助教學，充分調動學生學習的積極性；基于細胞生物學教學實驗室和科研實驗室的設施條件，選取實驗主題，實施開放式教學，讓學生積極主動參與實驗教學過程中，變被動為主動，充分建立以學生為主體的實驗教學方法。在學生參與實驗的過程中，對學生進行自由分組，每組4人左右，根據(jù)選中的課題，鼓勵學生充分利用圖書館資源、數(shù)據(jù)庫資源查找相關文獻，最終提交實驗項目小論文，并作為主角在課堂上進行講解展示，同時回答老師和同學們的提問。通過這種討論啟發(fā)式的教學，極大拓展了學生的創(chuàng)新思維。

(2)現(xiàn)代化多媒體教學手段輔助

多媒體教學直觀生動，有利于學生對知識的理解和掌握，激發(fā)學生的興趣，提高教學效果。細胞生物學實驗教學內容中，有不少具有一定的復雜性和抽象性，僅依靠傳統(tǒng)的教學方法已經無法滿足學生們的需要，多媒體技術的應用能將一些原本口述或板書困難的抽象概念具體、直觀地顯示出來，使學生對要學習的實驗課有更加整體直觀的印象。比如我們在進行細胞培養(yǎng)實驗課的教學過程中，就安排參加教育實習的研究生按照實驗流程進行相關的實驗操作，同時用錄像機記錄下相關視頻配上解說制作成視頻文件，在做細胞培養(yǎng)實驗前給同學們放映。讓同學們通過觀看錄像，對實驗的前期準備工作和實驗過程中的要點難點進行學習，這樣可以有效地提高學生的實驗技能和成功率，并且同學們在觀看的過程中還可以進一步鞏固自己學過的理論知識，進而提出關于實驗的疑惑之處。通過在實驗教學過程中適當?shù)倪\用多種教學手段，使學生對實驗原理、實驗過程、實驗結果等理解的更加透徹，讓學生能夠充分發(fā)揮他們的想象力、創(chuàng)新性和主動性。

3 構建多層次實驗成績綜合評定模式

(1)設置開放式實驗

實驗開放包括實驗材料的開放，實驗內容的開放和實驗室的開放[3-4]。由于目前本校細胞生物學實驗主要是面向大三本科生開設，他們在本學期的課程任務較重，時間有限。所以靈活開展一些開放性實驗，充分利用他們的空余時間對培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力非常必要。比如我們在開展細胞核的熒光顯微鏡觀察實驗中，就設置了不同染色原理的熒光染料，讓同學們自由選擇，根據(jù)熒光染料的選擇，自己動手設置熒光顯微鏡的激發(fā)濾光片，通過規(guī)范操作，得出結果并形成實驗報告。這樣，選擇不同染料的同學得到的結果就不相同，避免了有些同學在寫實驗報告過程中的相互借鑒現(xiàn)象，同時在此過程中也激發(fā)了同學們的創(chuàng)新思維能力。

(2)實驗報告更注重對結果的分析

生物學是一門實驗科學，有實驗就要允許失敗。我們細胞生物學實驗教學過程中并非要求所有學生一定要得到預設的實驗結果。我們的實驗課允許沒有實驗結果的實驗報告上交，前提是學生要根據(jù)我們的實驗步驟，回憶自己實驗過程中的操作，找出實驗失敗的原因并進行分析。我們認為這樣的實驗報告，雖沒有實驗結果，但鍛煉了學生的分析能力，同時在另一方面培養(yǎng)了創(chuàng)新能力。

(3)成績評價多樣化

細胞生物學實驗課的成績要體現(xiàn)出評價多樣化。僅僅根據(jù)平時的實驗報告已不能全面反映學生在實驗課上的表現(xiàn)，更不能全面體現(xiàn)學生的創(chuàng)新能力和科學素養(yǎng)。我們的成績評價是以平時的實驗報告為基礎，還包括平時考評（出勤率和課堂表現(xiàn)），操作性強的實驗課的操作成績，以及期末考試成績。為考察學生分析解決問題的能力，我們在期末筆試中還加入了一定比例的實驗設計題和綜合性分析題。這些題目讓學生更注重知識的綜合應用，非常有利于學生綜合素質的提高。通過多樣化的成績評定模式既提高了學生學習的主動性，夯實了基礎實驗知識，又促使學生更重視平時的實驗操作訓練，提高自己的實驗技能和綜合素質，從多方面培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。

隨著細胞生物學學科的迅猛發(fā)展，細胞生物學實驗教學的改革探索必須跟上。細胞生物學實驗教學的改革，能進一步提高學生的實驗專業(yè)技能，增強其團隊合作意識，同時培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

主要參考文獻：

[1] 孫劍華，張紅鋒。2010. 基于學生發(fā)展的細胞生物學實驗評價．實驗室研究與探索， (3):127～129.

[2] 婁慧玲，郭濱，吳燕華，等。2011. 細胞生物學實驗教學的探索與實踐. 高校生物學教學研究（電子版），(1):44.

[3] 梁桂英，王春曉。2007. 開放實驗教學提高學生創(chuàng)新能力. 高師理科學刊，(1):91～93.

[4] 宋效先，王偉平，王曉燕．2005. 開展設計性實驗，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力．教學研究，（7）：80．