《植物組織培養(yǎng)》開放型實(shí)驗教學(xué)改革

馬紹英　李勝

摘要：文章在傳統(tǒng)實(shí)驗教學(xué)方法不適合植物組織培養(yǎng)實(shí)驗教學(xué)在學(xué)分制下的人才培養(yǎng)為前提，實(shí)時的開展了植物組織培養(yǎng)實(shí)驗教學(xué)改革。重點(diǎn)從實(shí)驗室的建設(shè)，實(shí)驗教學(xué)的運(yùn)行，開放實(shí)驗室管理體制的構(gòu)建和開放實(shí)驗教學(xué)效果的評價等五個方面論述了植物組織培養(yǎng)開放型實(shí)驗教學(xué)的方法和成效。特別從實(shí)驗室的開放和實(shí)驗教學(xué)內(nèi)容的開放兩方面闡述了項目研究的成效。

關(guān)鍵詞：植物組織培養(yǎng)；開放型實(shí)驗室；開放型實(shí)驗教學(xué)

中圖分類號：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）27-0261-03

作為現(xiàn)代生物技術(shù)在植物學(xué)領(lǐng)域研究與應(yīng)用的一個最基本、最重要組成部分——植物組織培養(yǎng)，是在科學(xué)實(shí)驗研究和科學(xué)生產(chǎn)實(shí)踐中不斷發(fā)展起來的，集實(shí)踐與實(shí)驗性于一體的一門新型學(xué)科，它要求實(shí)驗操作人員具有較高的技術(shù)操作能力和水平。植物組織培養(yǎng)作為高等院校生物技術(shù)類專業(yè)開設(shè)的一門重要基礎(chǔ)課程，實(shí)驗教學(xué)就成為這門課程教學(xué)的重中之重[1]。多年來，該實(shí)驗課程在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院的教學(xué)模式中仍采用傳統(tǒng)的實(shí)驗教學(xué)方法，即在規(guī)定時間內(nèi)讓學(xué)生完成既定的實(shí)驗內(nèi)容。事實(shí)，在規(guī)定好的時間內(nèi)完成既定的實(shí)驗任務(wù)是不太客觀，例如培養(yǎng)基的制作要在2小時內(nèi)完成，除非學(xué)生對此操作非常熟練，否則很難實(shí)現(xiàn)，所以實(shí)驗往往受時間的限制，使得學(xué)生動手操作的機(jī)會很少，同時實(shí)驗課時比例小，學(xué)生難以在很短的時間內(nèi)完全掌握操作技能。這種教學(xué)模式顯然不利于學(xué)生操作技能的提高，難以激發(fā)學(xué)生的科研興趣，也不利于學(xué)生思維能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

一、開放型實(shí)驗室的建設(shè)

作為新型教學(xué)模式的開放性實(shí)驗室已在各大高校應(yīng)用而生，且已逐漸成為現(xiàn)代高校實(shí)驗教學(xué)模式的主流發(fā)展方向。開放型實(shí)驗室是指實(shí)驗室在完成指定教學(xué)、科研任務(wù)的同時，對學(xué)生和科研人員進(jìn)入實(shí)驗室隨時開放，學(xué)生自主參與實(shí)驗設(shè)計、實(shí)驗準(zhǔn)備。在此基礎(chǔ)上將現(xiàn)有師資、儀器設(shè)備、設(shè)施等資源面向全校師生開放，為師生提供實(shí)踐和科學(xué)研究的平臺。實(shí)驗室的開放不僅使實(shí)驗室儀器設(shè)備、實(shí)驗教學(xué)資源得到了充分的利用，更使學(xué)生有機(jī)會參與教師的科研或有場所實(shí)施自已承擔(dān)的各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目。學(xué)生自己去思考、設(shè)計、實(shí)施項目計劃，增強(qiáng)了學(xué)生的科研意識、實(shí)踐動手能力、創(chuàng)新能力、分析和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)精神。

二、開放型實(shí)驗教學(xué)的實(shí)施

1.實(shí)驗內(nèi)容開放。植物組織培養(yǎng)實(shí)驗室在傳統(tǒng)的實(shí)驗教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上逐漸形成了適應(yīng)專業(yè)特點(diǎn)的兩大實(shí)驗體系——植物組織培養(yǎng)和次生代謝物的合成代謝調(diào)控與生產(chǎn)，根據(jù)不同專業(yè)需求開設(shè)出不同的實(shí)驗項目。教學(xué)內(nèi)容的制定充分體現(xiàn)了學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和實(shí)際操作水平以及學(xué)生就業(yè)需求，由易到難，以綜合性、設(shè)計性為主，著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、實(shí)驗操作技能以及綜合分析問題、發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力，全面提高學(xué)生的實(shí)驗操作能力和科研意識?，F(xiàn)已有以下幾種模式成功應(yīng)用：（1）實(shí)驗教學(xué)項目開放型：即對在開放實(shí)驗室進(jìn)行的實(shí)驗教學(xué)大綱中的內(nèi)容，在實(shí)驗室開放時間里，由指導(dǎo)教師統(tǒng)一負(fù)責(zé)指導(dǎo)，學(xué)生每小組2個人獨(dú)立完成實(shí)驗項目，在實(shí)驗過程中，實(shí)驗室技術(shù)人員和指導(dǎo)教師全程跟蹤輔導(dǎo)，實(shí)驗學(xué)生可根據(jù)自己的需求隨時向老師請教，實(shí)驗結(jié)束后須按教學(xué)要求完成實(shí)驗總結(jié)報告，因各種原因不能按時完成的學(xué)生可在自己空閑的時間里在實(shí)驗室技術(shù)人員的指導(dǎo)下繼續(xù)完成。（2）科研項目開放型：為了進(jìn)一步拓寬科研與教學(xué)的結(jié)合領(lǐng)域，促進(jìn)科研與教學(xué)互動，及時把科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容，支持本科生參與科研活動，爭取讓學(xué)生早進(jìn)課題、早進(jìn)實(shí)驗室、早進(jìn)團(tuán)隊[8]。甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院植物組織培養(yǎng)實(shí)驗室由項目組導(dǎo)師選取適當(dāng)?shù)难芯空n題，選拔吸收有一定操作水平的學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗室參與科研活動，學(xué)生也可根據(jù)自己學(xué)習(xí)興趣及就業(yè)方向向?qū)嶒炇姨岢鲎约旱捻椖可暾垼瑢?shí)驗室指導(dǎo)教師按照學(xué)生申請內(nèi)容，給出指導(dǎo)性修改意見并在審核通過的前提下，為學(xué)生免費(fèi)立項，學(xué)生自愿組織3—5人為一科研小團(tuán)隊完成申請課題，這類課題主要培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新意識和團(tuán)隊協(xié)作能力。（3）生產(chǎn)中實(shí)際問題解決型：在實(shí)踐教學(xué)中，學(xué)生將自己在生產(chǎn)實(shí)踐中遇到的技術(shù)問題，理論問題帶回實(shí)驗室，在實(shí)驗室技術(shù)人員和指導(dǎo)老師的協(xié)助下，解決問題。同時，老師也可將企業(yè)在中試車間的一些問題擬成項目，組織學(xué)生去完成，這樣既培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、自主創(chuàng)新的能力，又提高了學(xué)生解決實(shí)際問題的興趣，激發(fā)和培養(yǎng)了學(xué)生的科研意識。（4）項目申報型（SRTP）：學(xué)生根據(jù)自己的需求將申報獲準(zhǔn)的學(xué)校和國家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目中相關(guān)植物組織培養(yǎng)的項目可申請在植物組織培養(yǎng)開放實(shí)驗室進(jìn)行，實(shí)驗室將為其全方位開放，在項目實(shí)施過程中實(shí)驗室會為學(xué)生優(yōu)先安排相應(yīng)的實(shí)驗室技術(shù)人員和老師為指導(dǎo)教師，指導(dǎo)學(xué)生按期完成學(xué)校和國家項目的相關(guān)考核，提高學(xué)生申報項目的積極性和主動性，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立自主的創(chuàng)新意識和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度。

2.實(shí)驗時間的開放，目前實(shí)驗室和儀器設(shè)備得到了充分的利用，實(shí)現(xiàn)了資源利用的最大化，實(shí)驗室已不再像傳統(tǒng)實(shí)驗室那樣，有課上課、無課關(guān)門，而是全天開放。對于實(shí)驗教學(xué)大綱中的實(shí)驗項目要求在統(tǒng)一時間內(nèi)完成的，安排統(tǒng)一時間，實(shí)驗課的學(xué)生有時間可以參與實(shí)驗試劑儀器等的準(zhǔn)備工作，實(shí)驗需提前準(zhǔn)備好，以保證實(shí)驗按進(jìn)度完成。在考慮到學(xué)生基礎(chǔ)水平參差不齊、部分實(shí)驗操作不熟練以及操作失誤或因其他原因耽誤實(shí)驗的學(xué)生能再次實(shí)驗，學(xué)生可根據(jù)自己的時間向?qū)嶒炇疑暾堅俅螌?shí)驗，實(shí)驗室技術(shù)人員將安排并指導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)完成實(shí)驗。參與科研活動的學(xué)生主要實(shí)行導(dǎo)師負(fù)責(zé)預(yù)約制，時間較為靈活，由學(xué)生個人利用課余時間或節(jié)假日完成。SRTP項目由指導(dǎo)老師聯(lián)系實(shí)驗室管理人員，根據(jù)學(xué)生的時間隨時安排實(shí)驗室及提供相關(guān)儀器設(shè)備。生產(chǎn)實(shí)踐型問題的解決，主要集中在寒暑假期間進(jìn)行，由院企負(fù)責(zé)老師帶領(lǐng)學(xué)生完成項目，以便集中性地解決問題。實(shí)驗室開放目前已做到無節(jié)假日開放，實(shí)驗室由實(shí)驗室工作人員專人負(fù)責(zé)管理，并且吸收一些責(zé)任心強(qiáng)、有能力的研究生及勤工儉學(xué)的學(xué)生以助研和助理崗位參與實(shí)驗室管理，最大化滿足學(xué)生對實(shí)驗室及儀器設(shè)備的使用需求。這樣既保證了資源高效合理的使用，又為學(xué)生、老師及科研工作者提供了優(yōu)質(zhì)便捷的服務(wù)，同時也為開展實(shí)驗研究的學(xué)生提供了鍛煉機(jī)會，為研究生的培養(yǎng)提供了新的培養(yǎng)環(huán)節(jié)。

3.儀器設(shè)備的開放，為了進(jìn)一步加強(qiáng)開放性實(shí)驗室建設(shè)，我校對實(shí)驗室儀器設(shè)備的配置進(jìn)行了大量的整合、更新補(bǔ)充，使實(shí)驗室儀器設(shè)備配制合理，目前實(shí)驗室儀器設(shè)備已完全滿足植物組織培養(yǎng)基礎(chǔ)性、綜合性、設(shè)計性實(shí)驗教學(xué)項目的開展與實(shí)施，同時也能夠滿足科研項目的實(shí)施。為了使實(shí)驗室儀器設(shè)備得到良好的運(yùn)行，儀器設(shè)備使用前，實(shí)驗室技術(shù)人員對進(jìn)入實(shí)驗室的人員進(jìn)行儀器設(shè)備使用培訓(xùn)，要求實(shí)驗者經(jīng)過培訓(xùn)后能獨(dú)立正確地按照設(shè)備的操作規(guī)程使用。對需要外借的儀器設(shè)備經(jīng)過實(shí)驗室管理人員的協(xié)調(diào)處理在不影響本實(shí)驗室正常運(yùn)行的前提下，由實(shí)驗室主任批準(zhǔn)外借。這既滿足了本實(shí)驗室的需求，同時又在一定程度上使儀器設(shè)備資源得到最大化利用。

三、植物組織培養(yǎng)實(shí)驗獨(dú)立設(shè)課

為了加強(qiáng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)，根據(jù)該課程的特點(diǎn)，將植物組織培養(yǎng)實(shí)驗從理論課程中分離出來，單獨(dú)設(shè)置成一門獨(dú)立的實(shí)驗課程，將實(shí)驗學(xué)時由原課程48學(xué)時中的10學(xué)時實(shí)驗增加至32學(xué)時，對實(shí)驗內(nèi)容做了系統(tǒng)的調(diào)整，使課程體系更加科學(xué)，為學(xué)生全面開展植物組織培養(yǎng)系統(tǒng)性和設(shè)計性實(shí)驗提供了根本的保證。

四、開放型實(shí)驗室管理體制的構(gòu)建

開放型實(shí)驗教學(xué)體系強(qiáng)調(diào)學(xué)生是實(shí)驗的主體，對于不同級別、不同專業(yè)及不同基礎(chǔ)的學(xué)生來說，開放型實(shí)驗室教學(xué)管理辦法為學(xué)生提供了更好的平臺，學(xué)生可根據(jù)自己的興趣愛好、特長設(shè)計實(shí)驗，更利于激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗興趣，挖掘?qū)W生的實(shí)驗潛能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和科學(xué)思維能力。為了使學(xué)生、老師能及時了解實(shí)驗室的人員配置、儀器設(shè)備、實(shí)驗室運(yùn)行狀況，植物組織培養(yǎng)開放型實(shí)驗室建立了實(shí)驗室網(wǎng)絡(luò)平臺，將實(shí)驗室的運(yùn)行狀況公布于網(wǎng)絡(luò)平臺，使每一個想進(jìn)入實(shí)驗室的學(xué)生、老師隨時了解實(shí)驗室運(yùn)行情況，及時聯(lián)系實(shí)驗室管理人員進(jìn)行自己的實(shí)驗。對于實(shí)驗教學(xué)大綱中規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)一安排，對學(xué)生需要補(bǔ)充和重做的實(shí)驗根據(jù)學(xué)生的時間在實(shí)驗室網(wǎng)絡(luò)平臺上預(yù)約，實(shí)驗室管理人員協(xié)調(diào)安排時間和指導(dǎo)老師后實(shí)施。參加實(shí)驗項目的學(xué)生，根據(jù)實(shí)驗室運(yùn)行狀況和自己的實(shí)驗需求確定實(shí)驗時間、地點(diǎn)、儀器設(shè)備等，以便實(shí)驗室管理人員預(yù)先做好必要的準(zhǔn)備，使實(shí)驗按時順利開展。

為了使實(shí)驗室高效有序的運(yùn)轉(zhuǎn)，植物組織培養(yǎng)實(shí)驗室在不斷地改進(jìn)管理體制，加強(qiáng)實(shí)驗室建設(shè)。使學(xué)生、老師進(jìn)入實(shí)驗室必須有嚴(yán)格的實(shí)驗室各項規(guī)章制度遵守，在完成既定實(shí)驗項目后須向?qū)嶒炇姨峤粚?shí)驗內(nèi)容完成情況說明，認(rèn)真填寫實(shí)驗室使用記錄、儀器設(shè)備使用記錄、實(shí)驗室易耗品使用記錄等。逐步形成了適用于植物組織培養(yǎng)的開放型實(shí)驗室實(shí)驗教學(xué)管理辦法和實(shí)施細(xì)則。

五、開放型實(shí)驗教學(xué)的效果評估

高等農(nóng)業(yè)院校是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)農(nóng)業(yè)人才的主要陣地，實(shí)驗教學(xué)是該陣地的主戰(zhàn)場。植物組織培養(yǎng)實(shí)驗室在開放型實(shí)驗室建設(shè)以來，和傳統(tǒng)的實(shí)驗教學(xué)模式相比取得了顯著的成效。植物組織培養(yǎng)實(shí)驗室依照本科教學(xué)水平評估和學(xué)科點(diǎn)評估的要求，針對實(shí)驗教學(xué)體系在當(dāng)代教育中的地位和作用以及存在的問題進(jìn)行深入研究與分析，構(gòu)建了開放性實(shí)驗室建設(shè)以及新實(shí)驗內(nèi)容的實(shí)驗教學(xué)新體系，以提高學(xué)生創(chuàng)新能力為宗旨，把培養(yǎng)有知識、有能力、高素質(zhì)的新型人才作為最終目標(biāo)，解決傳統(tǒng)實(shí)驗教學(xué)集中化造成的動手能力不均、綜合科研水平參差不齊等問題。植物組織培養(yǎng)實(shí)驗室全方位開放的主要成果體現(xiàn)在：①學(xué)生的主觀能動性得到充分的調(diào)動與發(fā)揮，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊精神，本科畢業(yè)學(xué)生的科研水平得到進(jìn)一步的提升。實(shí)驗室的開放給學(xué)生提供了更多進(jìn)入實(shí)驗室的機(jī)會，使學(xué)生更容易把理論知識與實(shí)踐操作有機(jī)結(jié)合，加深了對知識的理解。在實(shí)驗技術(shù)人員和老師的引導(dǎo)下學(xué)生敢于大膽思考、求新存異，獨(dú)立解決所遇到的實(shí)際問題的能力明顯增強(qiáng)，掌握各種實(shí)驗手段和儀器設(shè)備的操作，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立的實(shí)驗技能。學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗室有機(jī)會和不同實(shí)驗的實(shí)驗人員可以直接相互交流和相互協(xié)調(diào)，培養(yǎng)了學(xué)生的全局意識，為以后進(jìn)一步深造或踏入社會積累了豐富的經(jīng)驗。學(xué)生綜合能力的提升最終為就業(yè)提供了新的機(jī)遇。②師資隊伍得到了進(jìn)一步加強(qiáng)，教師的發(fā)展空間也得到很大程度提高。開放型實(shí)驗室要求指導(dǎo)教師全面負(fù)責(zé)與自己課題相關(guān)的實(shí)驗，不僅能更準(zhǔn)確地把握實(shí)驗的重點(diǎn)，給學(xué)生更深入的理論和實(shí)踐指導(dǎo)，而且在指導(dǎo)學(xué)生的過程中也會不斷的提高自己科研的水平和能力。

六、開放實(shí)驗教學(xué)中存在的問題與對策

開放型實(shí)驗教學(xué)是對傳統(tǒng)實(shí)驗教學(xué)模式的全新挑戰(zhàn)。多年來，高校的實(shí)驗教學(xué)都是采取以行政班級為單位，有固定教師、時間、地點(diǎn)，按部就班地進(jìn)行實(shí)驗，而開放型實(shí)驗教學(xué)學(xué)分制的實(shí)行使傳統(tǒng)班級的概念不復(fù)存在。實(shí)驗指導(dǎo)教師要面對的是不同專業(yè)、不同年級的學(xué)生，實(shí)驗教學(xué)的組織是第一個問題，例如，由于學(xué)生選擇實(shí)驗課的時間不同，造成每次參加實(shí)驗的人數(shù)不均衡，指導(dǎo)教師人數(shù)和工作時間的安排有一定的困難；實(shí)驗選課造成實(shí)驗指導(dǎo)教師和實(shí)驗技術(shù)人員工作量的大幅度增加且不可預(yù)見；對學(xué)生的組織和與學(xué)生的聯(lián)絡(luò)出現(xiàn)困難；對實(shí)驗教學(xué)質(zhì)量的監(jiān)測方式有待改進(jìn)；實(shí)驗室開放時間和學(xué)生選課時間有時存在沖突等。此外，在開放實(shí)驗教學(xué)中，由于實(shí)驗方案設(shè)計大及實(shí)驗重復(fù)率高等原因，導(dǎo)致實(shí)驗經(jīng)費(fèi)嚴(yán)重超出預(yù)算。

針對上述問題，我們首先應(yīng)打破傳統(tǒng)觀念，從教育思想和教育觀念上更新，即我們的一切教學(xué)活動都是以學(xué)生為本，以能力培養(yǎng)為綱，再從教學(xué)管理和實(shí)驗室管理上進(jìn)行改革，制定統(tǒng)一的實(shí)驗教學(xué)大綱和實(shí)驗評分標(biāo)準(zhǔn)，制定有效的實(shí)驗成績考核機(jī)制，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，建立網(wǎng)上教學(xué)資源共享平臺，對實(shí)驗教師與實(shí)驗技術(shù)人員實(shí)行崗位責(zé)任制與量化管理，責(zé)、權(quán)、利相結(jié)合，確保開放實(shí)驗的順利開展。

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