應(yīng)用型本科高校細胞生物學實驗教學改革

段訓(xùn)威， 楊檳煌， 柯佳穎， 許婉芳， 董樂， 吳文林*

（1.泉州師范學院，福建 泉州 362100；2.福建省海洋藻類活性物質(zhì)制備與功能開發(fā)重點實驗室，福建 泉州 362100）

構(gòu)建應(yīng)用型高校教育是當前我國高等院校發(fā)展的重要方向，在新環(huán)境下，建設(shè)應(yīng)用型本科高校需樹立應(yīng)用型教學理念[1-2]?？茖W研究是應(yīng)用型本科高校建設(shè)中應(yīng)有之義，亦是培養(yǎng)應(yīng)用型人才的重要途徑，實驗教學仍是其最佳切入點，細胞生物學（理論和實驗）被認為是開展生物學專業(yè)學生科研素質(zhì)訓(xùn)練的優(yōu)選課程，其教學質(zhì)量的好壞亦被認為是直接影響學生對生命科學理論和實驗技術(shù)掌握程度的重要因素[3]。20世紀以來，細胞生物學實驗技術(shù)已逐步滲透到生命科學的各個學科，成為現(xiàn)代生命科學與醫(yī)學研究的重要手段[4]。如何通過細胞生物學實驗教學調(diào)動學生自主學習的積極性，培養(yǎng)學生獨立思考、勇于探索的精神，激發(fā)學生的想象力與創(chuàng)造力，培育素質(zhì)高、綜合能力強的創(chuàng)新型人才，是新建應(yīng)用型本科高校實驗教學改革的重要任務(wù)之一。以探析新建應(yīng)用型普通本科高校細胞生物學實驗教學存在的問題與改革為例，優(yōu)化與完善實驗教學內(nèi)容、條件與考核，旨在促進應(yīng)用型本科高校細胞生物學實驗教學示范中心建設(shè)。

1 細胞生物學實驗教學中存在的問題

1.1 實驗教學內(nèi)容陳舊

實驗教學在傳統(tǒng)的教學觀念中被視為理論教學的補充，傳統(tǒng)細胞生物學實驗教學模式，側(cè)重于驗證傳統(tǒng)理論知識，諸如細胞凝集反應(yīng)、細胞膜的滲透性、線粒體和液泡系的超活染色與觀察、動物細胞微絲束的光學顯微鏡觀察、巨噬細胞吞噬現(xiàn)象的觀察等驗證性實驗依舊占據(jù)著實驗教學內(nèi)容的主要位置，縱觀這些實驗內(nèi)容，其材料易得、操作簡單、結(jié)果與過程可控，缺乏技術(shù)手段和知識的綜合運用與探索，學生基本“照方抓藥”式的機械模仿[5]。然而這些實驗內(nèi)容一般適用生命科學研究初期的教學，在中學教育即可開展。

1.2 實驗教學投入不足

細胞生物學實驗涉及到細胞培養(yǎng)等內(nèi)容，實驗要求嚴格、周期長，對教學空間、設(shè)備、課程師資等均有較高要求[6]。隨著生命科學專業(yè)人數(shù)增多，實驗教學資源緊缺：教學實驗室空間及數(shù)量的不足，執(zhí)行分批實踐拖長教學時間；教學設(shè)備配備不足，通常采取分組實踐，考核難以落實到每個學生；設(shè)備陳舊落后、更新慢，導(dǎo)致學難以致用，間接影響學生的積極性；課程組師資隊伍配備不足，細胞生物學實驗準備及教學指導(dǎo)工作繁雜、課時長，“1對1班”師資配比對學生的指導(dǎo)及監(jiān)督等難以覆蓋[7]。

1.3 實驗教學模式與技術(shù)貧乏

傳統(tǒng)的細胞生物學實驗教學與黑板、掛圖、實物模型、投影儀、幻燈機及電視顯微鏡等分不開，教學維度單一、師生的時空無法交融，難以應(yīng)付微觀層面的教學，學生對染色體結(jié)構(gòu)、細胞及其微環(huán)境等缺乏直觀理解。此外，被動教學模式：“實驗準備（教師）—原理、步驟介紹（教師）—按步操作（學生）—實驗報告（學生）”在目前實驗教學中較為普遍，將整個實驗實訓(xùn)過程“分工”明確，學生成了“操作工”。

1.4 實驗理論教學與實訓(xùn)教學脫節(jié)

細胞生物實驗教學也有理論講解與實訓(xùn)教學之分，理論講解普遍會涉及現(xiàn)代高端科研設(shè)備與技術(shù)的原理和基本方法，而在實訓(xùn)教學與技能操作中卻與理論講解關(guān)聯(lián)甚少，如細胞培養(yǎng)技術(shù)的實驗教學中，學生僅了解理論上的培養(yǎng)過程。實驗教學與理論教學無實質(zhì)性區(qū)別，理論講解與實訓(xùn)教學嚴重脫節(jié)，實驗教學難以實現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標。

2 細胞生物學實驗教學的改革

2.1 優(yōu)化細胞生物學實驗教學內(nèi)容

實驗教學內(nèi)容的設(shè)計是決定實驗教學能否取得良好效果的首要環(huán)節(jié)。良好的實驗內(nèi)容設(shè)計既能激活學生主觀能動性，亦可激發(fā)學生創(chuàng)新實踐潛力。細胞生物學實驗教學應(yīng)充分平衡基礎(chǔ)和科學前沿，整合設(shè)計成8個大實驗分講解型、綜合型（技能綜合）、科研型3大類（見表1）。此外，通過增加實驗教學課時數(shù)，匹配實驗與理論教學進度，加強理論與實踐的聯(lián)系；構(gòu)建技能綜合型實驗，整合單一技能實驗，凸顯層次化教學梯度，逐步提高學生實踐能力；對接科學研究實踐，增設(shè)科研型實驗內(nèi)容，注重文獻查閱、方案設(shè)計、準備與操作、結(jié)果分析等能力的培養(yǎng)。同時，結(jié)合學科研究熱點與成果，不斷調(diào)整科研型實驗教學內(nèi)容，將新知識、新技術(shù)引入細胞生物學實驗教學。

表1 細胞生物學實驗內(nèi)容及其細分表Tab.1 Experimental contents and subtables of cell biology

2.2 完善實驗教學條件與人才隊伍建設(shè)

細胞生物學實驗教學內(nèi)容的拓展及新型實驗技術(shù)的引入需有相應(yīng)的實驗條件作為支撐。對建設(shè)應(yīng)用型高校來說，較好的基礎(chǔ)實驗設(shè)施，優(yōu)秀且穩(wěn)定的實驗教學隊伍，是創(chuàng)新性實驗教學順利開展的保障。教研室不斷爭取學校和學院的積極投入，在實驗室規(guī)劃上，建設(shè)教學用細胞培養(yǎng)潔凈室，與普通準備及分析實驗室分開使用，在空間上基本實現(xiàn)全部或部分學生同時操作；在設(shè)備配備方面，普通低價設(shè)備實驗教學獨立使用，昂貴高端設(shè)備與學院科研平臺實現(xiàn)互聯(lián)互通，并建立實驗教學設(shè)備分批迭代制度，逐步淘汰老舊設(shè)備。此外，為保證創(chuàng)新實驗教學獲得更好的效果，教研室充實課程組師資隊伍，現(xiàn)有專任教師3人、實驗技術(shù)人員2人，職稱、學歷及年齡結(jié)構(gòu)趨于合理。

2.3 豐富細胞生物學實驗教學模式與手段

實驗教學應(yīng)以激發(fā)學生自主學習，提高學生發(fā)現(xiàn)問題、設(shè)計方案、解決問題的能力為目的。在日常實驗教學需組合多種教學模式[8]：善用引導(dǎo)，采用翻轉(zhuǎn)課堂教學模式，事先通過視頻、實例等講解引導(dǎo)學生發(fā)現(xiàn)問題、探討解決方案，加深對實驗全過程的理解，引導(dǎo)學生形成良好的科研思路；注重互動與討論，教研室已建立顯微互動教學實驗室，將實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析等納入互動討論教學內(nèi)容，培養(yǎng)學生分析及應(yīng)變能力。此外，教研室充分利用多種教學技術(shù)及軟件呈現(xiàn)文本、圖形、圖像、動畫、聲音等信息，實現(xiàn)了從微觀到宏觀的視覺體驗，從抽象到具體的全新理解。同時對復(fù)雜、危險、周期長的實驗內(nèi)容建立虛擬仿真教學系統(tǒng)，模擬實驗教學環(huán)境，讓抽象的實驗過程形象逼真演示出來，加深了學生對實驗過程與原理等知識的理解，有助于發(fā)展學生立體思維。

2.4 完善細胞生物學實驗教學考核評定方式

考核是對教學和學習情況的評價，亦是對教學效果的反饋，良好的考核設(shè)計可實現(xiàn)教學-學習-優(yōu)化教學的良性循環(huán)。教研室優(yōu)化細胞生物學實驗教學考核方案，采用平時考核和最終考核相結(jié)合的方式，平時考核占15%（含課堂提問7.5%，考勤7.5%），考核學生的持之以恒與積累；最終考核占85%（實驗理論40%，實驗實訓(xùn)45%），考核學生對實驗理論知識的掌握、臨時應(yīng)變、解決與分析問題等綜合能力。實驗理論考核：側(cè)重考核前沿實驗技術(shù)與原理、設(shè)備原理、試劑與耗材使用特點等；實驗實訓(xùn)考核：側(cè)重考核實驗設(shè)計、準備與操作、報告書寫等。

3 結(jié)語

在構(gòu)建應(yīng)用型本科高校改革中，需樹立應(yīng)用型教學理念，制定培養(yǎng)綜合能力強、科學素養(yǎng)高的應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標[9]。在深化實驗教學改革中，提升學生綜合科學素養(yǎng)始終堅持基礎(chǔ)與前沿相結(jié)合，不斷探索細胞生物學實驗教學新策略，優(yōu)化實驗教學內(nèi)容設(shè)計，靈活的運用多種實驗教學手段，完善實驗教學條件與考核方式。在深化應(yīng)用型本科高校細胞生物學實驗教學改革中需不斷優(yōu)化整合不同專業(yè)或?qū)W科之間同類實驗內(nèi)容，避免重復(fù)教學與教學資源的浪費，持續(xù)激活學生主觀能動性；不斷融合基礎(chǔ)與科學前沿，注入新鮮知識與技術(shù)血液，激發(fā)學生探索與創(chuàng)新意識；不斷調(diào)整綜合設(shè)計型實驗教學內(nèi)容，實現(xiàn)層次化、梯度化教學，培育學生良好的科學素養(yǎng)。