化學(xué)生物學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)建實(shí)踐與體會

陳玉清, 邵文堯, 顏曉梅

(廈門大學(xué) 化學(xué)國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心, 福建 廈門 361005)

20世紀(jì)后期,以生命科學(xué)、信息科學(xué)、材料科學(xué)為重要標(biāo)志的科學(xué)技術(shù)革命飛速發(fā)展,學(xué)科領(lǐng)域不斷分化,呈現(xiàn)高度交叉和綜合發(fā)展的趨勢,新興、交叉、邊緣學(xué)科不斷涌現(xiàn)[1]。專業(yè)實(shí)驗(yàn)室是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要基地,在新的形勢之下,也面臨著極大的挑戰(zhàn)。廈門大學(xué)化學(xué)生物學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室(以下簡稱化生實(shí)驗(yàn)室)始建于2005年底,2006年9月起一直服務(wù)于相關(guān)專業(yè)的本科教學(xué)?；鷮?shí)驗(yàn)室除了一般教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的共性之外,還具有新興交叉學(xué)科所賦予的特性,這也給實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)提出了更高的要求。本文闡述了化生實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)建的實(shí)踐過程與體會,以求有益于相關(guān)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。

1 科學(xué)調(diào)研,創(chuàng)新觀念,合理構(gòu)建化生實(shí)驗(yàn)室藍(lán)圖

化生實(shí)驗(yàn)室主要服務(wù)于化學(xué)生物學(xué)、化學(xué)、生物工程、材料科學(xué)等相關(guān)專業(yè)的本科教學(xué),因新興交叉學(xué)科所賦予的特性,前期科學(xué)調(diào)研至關(guān)重要?；鷮?shí)驗(yàn)室建設(shè)前期,經(jīng)調(diào)研,國內(nèi)外沒有發(fā)現(xiàn)同類實(shí)驗(yàn)室(本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)室)可供借鑒。此外,從事化學(xué)生物學(xué)相關(guān)研究的院?；蜓芯繖C(jī)構(gòu)之間研究基礎(chǔ)或方向差異較大,雖然有個別高校開始嘗試化學(xué)生物學(xué)專業(yè)本科生培養(yǎng),但就其目標(biāo)與規(guī)劃來說也存在較大差別。

為了做好調(diào)研工作,廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院成立了化生實(shí)驗(yàn)室建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組(以下簡稱小組),從三個層次進(jìn)行了系統(tǒng)的調(diào)研。第一層次是廈門大學(xué)相關(guān)資源,一方面從學(xué)生培養(yǎng)計(jì)劃和教學(xué)計(jì)劃入手,與廣大師生進(jìn)行廣泛的交流,全面了解學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)基礎(chǔ)；另一方面結(jié)合學(xué)科發(fā)展方向,充分了解學(xué)?？衫玫南嚓P(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺資源和學(xué)院相關(guān)教師的研究方向,掌握可開設(shè)實(shí)驗(yàn)的大致方向。第二個層次是國內(nèi)相關(guān)高校的現(xiàn)狀,首先小組于2006年初到中山大學(xué)進(jìn)行實(shí)地考察與交流,同時對其他相關(guān)高校(清華大學(xué)、北京大學(xué)、北京師范大學(xué)、華中師范大學(xué)、南開大學(xué)等)進(jìn)行詳細(xì)地網(wǎng)絡(luò)調(diào)研,比較全面地分析和了解各兄弟院?；瘜W(xué)生物學(xué)的發(fā)展情況。第三個層次是國外高等院校相關(guān)資料,如哈佛大學(xué)、東北大學(xué)(美國)、多倫多大學(xué)等,該層次也以網(wǎng)絡(luò)調(diào)研為主,小組比較系統(tǒng)地了解到國外化學(xué)生物學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀。通過三個層次的科學(xué)調(diào)研,小組制定了專業(yè)實(shí)驗(yàn)的開設(shè)方向,具體涵括3大模塊,即合成實(shí)驗(yàn)?zāi)K、分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)K和專業(yè)特色實(shí)驗(yàn)?zāi)K；同時也合理地構(gòu)建了專業(yè)實(shí)驗(yàn)室藍(lán)圖,即在專業(yè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上,充分享用學(xué)院國家級化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、化學(xué)生物學(xué)福建省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和學(xué)院其他相關(guān)科研平臺的空間、硬件資源和師資力量,打破傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的界限。

2 注重基礎(chǔ),綜合提升,系統(tǒng)編寫教學(xué)大綱與教材

教學(xué)大綱是教學(xué)計(jì)劃中每一門課程的教學(xué)指導(dǎo)性文件,是進(jìn)行教材編寫、組織教學(xué)、評估教學(xué)質(zhì)量及考核學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要依據(jù)[2]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱是高等學(xué)校實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理的最基本的教學(xué)文件,是組織和實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中必須遵循的依據(jù), 也是編寫實(shí)驗(yàn)教材、指導(dǎo)書,組織實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量評估的依據(jù)[3]。緊密圍繞教學(xué)計(jì)劃和學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo),結(jié)合以上制定的開設(shè)方向,堅(jiān)持廈門大學(xué)化學(xué)生物學(xué)專業(yè)“注重基礎(chǔ),強(qiáng)化交叉,加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)”的培養(yǎng)特色,小組系統(tǒng)科學(xué)地制定了“化學(xué)生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱”,明確實(shí)驗(yàn)課程的性質(zhì)、目的與任務(wù),確定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、學(xué)時安排和教學(xué)形式,同時也明確了教學(xué)實(shí)驗(yàn)要求和實(shí)驗(yàn)考核方式。大綱指出化學(xué)生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)為學(xué)科類方向性課程,是化學(xué)生物學(xué)專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,旨在使學(xué)生加深對專業(yè)理論知識的理解,掌握化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本方法和實(shí)驗(yàn)技能；培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維,提高學(xué)生對實(shí)驗(yàn)中各種現(xiàn)象的觀察、分析、獨(dú)立思考和解決問題的能力。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以綜合性實(shí)驗(yàn)為主,共96學(xué)時,3個學(xué)分。實(shí)驗(yàn)注重過程培養(yǎng)和習(xí)慣養(yǎng)成,考核方式為考查,具體包括實(shí)驗(yàn)操作(50%)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果(20%)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告(30%)。

教育部在2001年印發(fā)的《關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》指出,教材的質(zhì)量直接體現(xiàn)著高等教育和科學(xué)研究的發(fā)展水平,也直接影響本科教學(xué)的質(zhì)量。2005年《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作的若干意見》再次強(qiáng)調(diào),加強(qiáng)教材建設(shè),確保高質(zhì)量教材進(jìn)課堂?？梢娊滩慕ㄔO(shè)至關(guān)重要。在教學(xué)大綱的指導(dǎo)下,小組認(rèn)真編寫實(shí)驗(yàn)教材。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以綜合性實(shí)驗(yàn)為主,分為3大模塊。合成模塊主要是化學(xué)小分子的合成與表征,產(chǎn)物可用于其他兩個模塊的實(shí)驗(yàn)；分子生物學(xué)模塊不僅是生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的延伸,加強(qiáng)學(xué)生生物方面的實(shí)驗(yàn)技能,同時也與專業(yè)特色實(shí)驗(yàn)融會貫通；專業(yè)特色實(shí)驗(yàn)主要結(jié)合課題組的研究方向,由相關(guān)老師針對學(xué)生精心設(shè)計(jì),大大加深了學(xué)生對專業(yè)的認(rèn)識,同時專業(yè)技能也得到了很好的訓(xùn)練。

為了適應(yīng)學(xué)科的飛速發(fā)展,多年來,結(jié)合化學(xué)生物學(xué)系的發(fā)展和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn),對化學(xué)生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了多次教學(xué)改革,對教學(xué)大綱與實(shí)驗(yàn)教材進(jìn)行了多次總結(jié)與修訂,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目更新率超過50%,原有保留實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目也進(jìn)行了修訂與完善。實(shí)踐表明,實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱和實(shí)驗(yàn)教材不僅滿足了化學(xué)生物學(xué)等相關(guān)專業(yè)的發(fā)展需要,形成了化學(xué)生物學(xué)系實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特色,取得了良好的教學(xué)效果,同時也得到了兄弟院校的認(rèn)可。廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)生物學(xué)系建立了化學(xué)生物學(xué)平臺和化學(xué)生物學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室,開設(shè)的化學(xué)生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)包括以下幾個模塊:有機(jī)合成及表征模塊:2-氯-4-溴-苯胺的合成及有關(guān)化合物的分析鑒定；蛋白模塊:多酚氧化酶的制備、鑒定、性質(zhì)及應(yīng)用；核酸模塊:DNA 的提取、PCR、外源基因的轉(zhuǎn)化與表達(dá)；質(zhì)譜模塊:電噴霧質(zhì)譜研究小分子與蛋白質(zhì)相互作用；細(xì)胞培養(yǎng)模塊:抗腫瘤藥物對腫瘤細(xì)胞殺傷作用的研究,值得其他學(xué)校借鑒[4]。

3 專業(yè)實(shí)驗(yàn)室硬件建設(shè)

實(shí)驗(yàn)室硬件建設(shè)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的前提和重要保證。實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)代儀器設(shè)備在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中起著其他因素?zé)o法取代的地位與作用,它有著與人才建設(shè)一樣的重要性[5]。硬件建設(shè)首先應(yīng)該多渠道籌集建設(shè)經(jīng)費(fèi),最初學(xué)院得到了教務(wù)處176萬元專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)的支持,在建設(shè)過程中小組又爭取到了學(xué)院人才培養(yǎng)基地約50萬元的資金支持,從而保證了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)早期的資金需求。在經(jīng)費(fèi)支持的同時,學(xué)院也給予了200多m2的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)空間。至此,實(shí)驗(yàn)室硬件建設(shè)可謂萬事俱備。在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過程中,小組始終堅(jiān)持“以學(xué)生為本,物盡其用,統(tǒng)籌規(guī)劃”的原則。根據(jù)擬定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,小組對專業(yè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了合理規(guī)劃和系統(tǒng)建設(shè),合成模塊主要享用學(xué)院化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)室,部分專業(yè)特色實(shí)驗(yàn)享用學(xué)院化學(xué)生物學(xué)儀器平臺和課題組科研實(shí)驗(yàn)室資源,分子生物學(xué)模塊和部分專業(yè)特色實(shí)驗(yàn)在專業(yè)實(shí)驗(yàn)室開展。在實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)建設(shè)的同時,小組進(jìn)行了相關(guān)儀器設(shè)備的申購與安裝調(diào)試工作。新建的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室經(jīng)費(fèi)使用合理有效,既保證了常規(guī)儀器的數(shù)量,也購置了不少大型精密設(shè)備,滿足實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)代化教學(xué)的需求,同時,實(shí)驗(yàn)空間也得到了大幅度拓展。

在后續(xù)的建設(shè)過程中,除了學(xué)校每年劃撥的本科教學(xué)經(jīng)費(fèi)之外,專業(yè)實(shí)驗(yàn)室還得到了學(xué)院(30多萬元)和教育部本科教學(xué)修購專項(xiàng)(2013和2015兩年合計(jì)近50萬元)的大力支持,這些經(jīng)費(fèi)主要用于實(shí)驗(yàn)室的硬件建設(shè),不僅建成教學(xué)專用的細(xì)胞培養(yǎng)室,同時也對實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行了更新和添置。教育部、學(xué)校和院系的持續(xù)支持,保證了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。

4 專業(yè)實(shí)驗(yàn)室軟件建設(shè)

4.1 師資隊(duì)伍建設(shè)

建立一支有一定理論基礎(chǔ)、技術(shù)過硬、事業(yè)心強(qiáng)、熱愛本職工作、結(jié)構(gòu)合理穩(wěn)定的隊(duì)伍是實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理工作的基礎(chǔ)[6]。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室交叉學(xué)科開設(shè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的特殊性——涵蓋面廣而且相輔相成,實(shí)驗(yàn)室早期組織了一支由4位教授、1位副教授、1位講師和1位專職實(shí)驗(yàn)師組成的師資隊(duì)伍。在后來持續(xù)的教學(xué)改革中,因?qū)嶒?yàn)項(xiàng)目的調(diào)整,師資隊(duì)伍也進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整?，F(xiàn)在除了專職實(shí)驗(yàn)師以外,其他教師都是教授或副教授,其中還有杰青獲得者。實(shí)驗(yàn)室所有教師都來自不同的課題組(其中有一個院士課題組和兩個杰青課題組),研究背景迥異,有著豐富的科研經(jīng)歷、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和飽滿的教學(xué)熱情。專職實(shí)驗(yàn)師負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室的日常管理工作和教學(xué)輔助工作,同時也是各實(shí)驗(yàn)老師的溝通紐帶。正是這支合理穩(wěn)定的師資隊(duì)伍保證了實(shí)驗(yàn)室教學(xué)工作的順利開展。他們積極參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)的可持續(xù)發(fā)展。

4.2 實(shí)驗(yàn)室管理體制與規(guī)章制度建設(shè)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是整個教學(xué)工作的重要組成部分,如何才能做好實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作,關(guān)鍵是要有一個科學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理體系[7]。實(shí)驗(yàn)室工作走向規(guī)范化、制度化、科學(xué)化是提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的重要保障[8]?；鷮?shí)驗(yàn)室直屬于化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心,學(xué)校、學(xué)院和實(shí)驗(yàn)中心多級完善的管理體制和規(guī)章制度是實(shí)驗(yàn)室建立初期各項(xiàng)工作有條不紊開展的重要保障。伴隨著實(shí)驗(yàn)室的不斷發(fā)展,根據(jù)實(shí)驗(yàn)室交叉學(xué)科所賦予的特性,小組陸續(xù)制定了“化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)室管理?xiàng)l例”“化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)生基本要求”和“學(xué)生實(shí)驗(yàn)習(xí)慣成績評定標(biāo)準(zhǔn)”等,保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利進(jìn)行和教學(xué)質(zhì)量的規(guī)范提升。此外,實(shí)驗(yàn)室還制定了“科研人員進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室條例”“化學(xué)生物學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)貴重儀器對外開放管理辦法”“化學(xué)生物學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室資產(chǎn)管理辦法”等,保證教學(xué)以外其他時間實(shí)驗(yàn)室對外開放,有效提高儀器設(shè)備的利用率,大大增加實(shí)驗(yàn)室的綜合效益。

在實(shí)驗(yàn)室的管理過程中,專職教輔人員還研究了不同的質(zhì)量管理體系及其在實(shí)驗(yàn)室管理中的應(yīng)用,如ISO9000、全面質(zhì)量管理、6S、GLP等[9-11],結(jié)合不同實(shí)驗(yàn)室的工作經(jīng)歷(生命科學(xué)學(xué)院生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)室2個學(xué)期和化學(xué)化工學(xué)院無機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室1個學(xué)期)和化生實(shí)驗(yàn)室的具體實(shí)情,不斷加強(qiáng)和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的工作,提升實(shí)驗(yàn)室的管理水平。

4.3 網(wǎng)絡(luò)與信息化建設(shè)

教育部教學(xué)儀器研究所2010年6月3日關(guān)于舉辦“高校實(shí)驗(yàn)室信息化建設(shè)與發(fā)展”研討會的函中指出:實(shí)驗(yàn)室實(shí)施信息化建設(shè),旨在借助現(xiàn)代信息技術(shù)優(yōu)勢促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室各項(xiàng)工作的全面建設(shè)和發(fā)展,建設(shè)的重點(diǎn)是要將原始的各種設(shè)備器材、資料、教學(xué)軟件及人員的管理和應(yīng)用與先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和科學(xué)的模擬仿真技術(shù)相結(jié)合,使基于傳統(tǒng)模式概念下的實(shí)驗(yàn)室各項(xiàng)工作在現(xiàn)代信息理念和信息規(guī)范的引導(dǎo)下發(fā)生質(zhì)的演變,實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室工作的現(xiàn)代化、開放和高效。高校實(shí)驗(yàn)室管理信息化建設(shè)旨在提高實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)質(zhì)量、管理水平和服務(wù)水平,為實(shí)驗(yàn)室主管部門的宏觀管理和科學(xué)決策提供依據(jù),為實(shí)驗(yàn)室的自身發(fā)展提供有利契機(jī),為實(shí)驗(yàn)室全面信息化提供有力保障[12]。可見,網(wǎng)絡(luò)與信息化建設(shè)是實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的戰(zhàn)略發(fā)展方向之一,因此,在建設(shè)實(shí)驗(yàn)室的過程中,小組也十分重視網(wǎng)絡(luò)與信息化建設(shè)。首先,建立實(shí)驗(yàn)室工作電子檔案,實(shí)現(xiàn)管理信息化。電子檔案包括實(shí)驗(yàn)室建設(shè)檔案(師資隊(duì)伍、教學(xué)項(xiàng)目、儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)家具等)和管理檔案(經(jīng)費(fèi)管理、設(shè)備使用與維護(hù)情況、試劑耗材管理等)。信息化建設(shè)實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室管理的規(guī)范和高效。通過信息化建設(shè),在橫向上,小組全面系統(tǒng)地了解實(shí)驗(yàn)室的情況,更好地把握實(shí)驗(yàn)室大局；在縱向上,通過歷年資料的比較,便于看清工作上的利弊,利于實(shí)驗(yàn)室工作的高效開展和改進(jìn)。其次,建立實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué),促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)外的交流,同時也促進(jìn)了資源的共享,提高了實(shí)驗(yàn)室資源利用率。再者,引進(jìn)各種管理軟件,加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備、試劑耗材和教學(xué)經(jīng)費(fèi)等的管理,提高實(shí)驗(yàn)室信息化管理水平。

5 結(jié)語

步入21世紀(jì)以來,科學(xué)技術(shù)日新月異,社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,高等院校人才培養(yǎng)應(yīng)該站在新的戰(zhàn)略高度,與時俱進(jìn)。在嶄新的知識經(jīng)濟(jì)時代,新興交叉學(xué)科專業(yè)實(shí)驗(yàn)室將不斷涌現(xiàn),實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)代化、高起點(diǎn)建設(shè)勢在必行。

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