科教融合理念引領(lǐng)下的“細(xì)胞生物學(xué)”實驗教學(xué)研究

熊光華

(井岡山大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，江西 吉安 343009)

1 科教融合理念融入“細(xì)胞生物學(xué)”實驗教學(xué)的意義

1.1 應(yīng)用型人才培養(yǎng)的必要之舉

應(yīng)用型創(chuàng)新人才的塑造側(cè)重于將創(chuàng)新理念及精神內(nèi)化為具體而自覺的創(chuàng)新實踐，其核心素質(zhì)在于“專業(yè)創(chuàng)新技能”。為實現(xiàn)“細(xì)胞生物學(xué)”人才教學(xué)目標(biāo)，任課教師必須深化科研與課程教學(xué)的整合程度，精準(zhǔn)捕捉到實驗教學(xué)的內(nèi)涵、研究方法和前沿趨勢。通過高效構(gòu)建適合人才培養(yǎng)的“課程地圖”，調(diào)整并優(yōu)化教學(xué)框架，引導(dǎo)學(xué)生從被動式知識吸收轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃邮絾栴}探索和研究型學(xué)習(xí)，確保應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)能力得到實質(zhì)性的提升。

1.2 學(xué)生創(chuàng)新潛能開發(fā)的必要途徑

科教融合的邏輯根據(jù)在于科研與教學(xué)的緊密相連性，這兩個領(lǐng)域在實踐中能夠互為促進(jìn)、相融相成。實驗教學(xué)加速科學(xué)研究的關(guān)鍵在于，它可以通過實際的科研情境刺激學(xué)生參與科技開發(fā)的熱情和主動性。在“細(xì)胞生物學(xué)”實驗教學(xué)活動中，學(xué)生需要精通科學(xué)研究所需的核心方法，能夠針對特定研究項目深入辨析、篩選、查詢及解讀科學(xué)文獻(xiàn)，學(xué)生的創(chuàng)造性思維不斷得到鍛煉和加強(qiáng)，并從中發(fā)掘出既合適又有價值的理論框架和應(yīng)對策略，進(jìn)而觸發(fā)創(chuàng)新的思想靈感和全新思維的孕育過程，這些都是科研素養(yǎng)的重要組成部分。

1.3 學(xué)生探究精神激發(fā)的有效保障

在“細(xì)胞生物學(xué)”實驗教學(xué)改革中，科教融合的融入價值在于為學(xué)生提供區(qū)別于常規(guī)課堂教育模式的復(fù)雜問題環(huán)境，這種環(huán)境激發(fā)了學(xué)生持續(xù)性的認(rèn)知動力。其結(jié)果不僅是喚醒學(xué)生挑戰(zhàn)傳統(tǒng)觀念、勇于提出疑問和批判性思考的科研態(tài)度，還全面激發(fā)了學(xué)生自主地探索和解決問題的能力。在科教相融的過程中，通過營造出一個互助合作、氛圍和諧的學(xué)術(shù)氛圍，學(xué)生在逐步增強(qiáng)的交流互動中優(yōu)化了自身的表達(dá)技巧，積極汲取他人的思維和見解，進(jìn)一步夯實形成自主、成熟的認(rèn)識體系[1]。

2 科教融合理念融入“細(xì)胞生物學(xué)”實驗教學(xué)的實踐舉措

2.1 致力于實驗項目創(chuàng)新，構(gòu)筑系統(tǒng)化教學(xué)體系

對于提升學(xué)生科研熱情和培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的人才而言，確保實驗項目的核心地位極為關(guān)鍵。特別是對于本科生的細(xì)胞生物學(xué)實驗課程，其實驗項目的選擇需切實考慮以下三個方面：首先，實驗技術(shù)必須具備廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。鑒于細(xì)胞生物學(xué)關(guān)涉眾多研究領(lǐng)域，以及相關(guān)常用技術(shù)廣泛，教學(xué)中應(yīng)當(dāng)挑選那些在多數(shù)相關(guān)領(lǐng)域中能廣泛應(yīng)用的技術(shù)，以保障滿足絕大多數(shù)學(xué)生未來從事研究的需求。如間接免疫熒光標(biāo)記技術(shù)，其應(yīng)用領(lǐng)域橫跨細(xì)胞生物學(xué)、微生物學(xué)、免疫學(xué)等多個學(xué)科，因為其原理簡明易懂且操作難度適中，在科研中的適用性廣泛，非常適宜結(jié)合本科教育層面開展。其次，緊隨科研前沿，與科研實際保持緊密聯(lián)系?？蒲杏玫降募夹g(shù)隨科學(xué)進(jìn)步持續(xù)革新，新技術(shù)應(yīng)迅速從科研領(lǐng)域轉(zhuǎn)換到教學(xué)實踐中，為本科生的實驗教學(xué)服務(wù)[2]。例如，細(xì)胞轉(zhuǎn)染、細(xì)胞凋亡檢測、干細(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)，通過適當(dāng)調(diào)整后，可作為細(xì)胞生物學(xué)實驗的項目內(nèi)容。這樣不僅能吸引學(xué)生的科研興趣，還將極大地促進(jìn)其實驗技能的提升。最后，維護(hù)實驗項目之間的內(nèi)在聯(lián)系，使課程內(nèi)容形成一個有機(jī)整體?；A(chǔ)必修實驗課程旨在確保每一項實驗?zāi)軌驖M足本科生的實際學(xué)習(xí)需求，同時將各實驗緊密聯(lián)系，打造完整的科學(xué)體系。例如，在細(xì)胞生物學(xué)實驗的教學(xué)規(guī)劃中，可以將細(xì)胞培養(yǎng)作為起始點，圍繞細(xì)胞結(jié)構(gòu)及生理功能等主題展開，輔之以細(xì)胞器熒光觀察、細(xì)胞轉(zhuǎn)染等相關(guān)實驗，構(gòu)建起一個連貫系統(tǒng)的教學(xué)體系。這將使得學(xué)生在掌握理論知識的同時，深刻理解并應(yīng)用于實驗技術(shù)中，從而顯著提升學(xué)術(shù)興趣，為科研潛能的培養(yǎng)奠定堅實基礎(chǔ)。

2.2 與時俱進(jìn)優(yōu)化教學(xué)手段，提高實驗課教學(xué)質(zhì)量

實驗課程的教學(xué)策略是確保教學(xué)成果優(yōu)異的關(guān)鍵條件。為激發(fā)本科生的科學(xué)研究熱情，教學(xué)方法的創(chuàng)新研究刻不容緩。教師需調(diào)動各類教學(xué)資源，實施多樣化的教學(xué)方法，以確保學(xué)生在有限的課程時間內(nèi)能高效學(xué)習(xí)并掌握所教授的知識。特別是在細(xì)胞生物學(xué)實驗課程中，教學(xué)過程中應(yīng)注意以下兩點：一方面，重視拓展性引導(dǎo)式教學(xué)。在細(xì)胞生物學(xué)實驗基礎(chǔ)實驗課程當(dāng)中，僅僅依賴傳統(tǒng)講解實驗意義和原理、然后講解步驟和預(yù)期結(jié)果，再布置問題的教學(xué)方法，已無法充分吸引學(xué)生的興趣并滿足他們的需求。為了培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣，教學(xué)內(nèi)容需拓展至科研的實際應(yīng)用，向?qū)W生闡釋實驗技術(shù)或方法在解決科研問題中的作用、應(yīng)用方式以及重大科研成就。課前，教師應(yīng)組織學(xué)生閱讀與實驗內(nèi)容相關(guān)的綜述性文獻(xiàn)，有效激發(fā)學(xué)生主動了解相關(guān)知識的能動性，初步培養(yǎng)他們的文獻(xiàn)檢索和閱讀能力，以此提升他們對科研的興趣。課后，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生自主尋找相關(guān)文獻(xiàn)，深入了解實驗技術(shù)在科研實際中的應(yīng)用，這樣能夠加深學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解和掌握。通過此類引導(dǎo)式和拓展式的教學(xué)方法能顯著增進(jìn)學(xué)生對科研的熱忱并提升教學(xué)效果。另一方面，加強(qiáng)開放互動式教學(xué)。相較于理論課教學(xué)，實驗課堂更為開放，提供了更多師生互動的機(jī)會。隨著課堂翻轉(zhuǎn)、虛擬仿真、微課等新型教學(xué)理念的出現(xiàn)和普及，互動性和開放性教學(xué)得以采用多元化的實施方式。課前，學(xué)生可以利用虛擬仿真、文獻(xiàn)檢索等方法對實驗內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，了解其原理和操作步驟，針對可能遇到的問題產(chǎn)生質(zhì)疑想法。課上，教師針對學(xué)生的預(yù)習(xí)問題進(jìn)行解答，并結(jié)合教學(xué)視頻、微課等資源對關(guān)鍵操作步驟進(jìn)行直觀講解和示范，使學(xué)生在實際操作前能清晰理解每一步驟[3]。課后，師生共同討論，對實驗內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)梳理。由于掌握實驗技術(shù)需要反復(fù)練習(xí)，學(xué)生只有在多次實踐后才能熟練操作，因此教學(xué)中應(yīng)允許學(xué)生打破固定課時的約束，開放充足的練習(xí)時間。在細(xì)胞生物學(xué)實驗教學(xué)中，細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)便是很典型的例子，盡管基本操作并不復(fù)雜，但學(xué)生需通過大量練習(xí)來解決實踐中遇到的問題，并與教師互動，以達(dá)到熟練掌握實驗技能。限于課內(nèi)時間的有限，指導(dǎo)教師應(yīng)該為學(xué)生提供更多課外實踐的機(jī)會。學(xué)校應(yīng)全力以赴向本科生開放實驗室資源，使學(xué)生能進(jìn)入實驗室進(jìn)行實踐學(xué)習(xí)，直接接觸科研工作，從而更有效地激發(fā)他們對科研工作的熱情。

2.3 采用綜合評價考核模式，建立科學(xué)的考評機(jī)制

實驗課程的成績評定在教學(xué)流程中占據(jù)了至關(guān)重要的地位。一套公正并能反映學(xué)生實際學(xué)習(xí)的評分體系，才能獲得學(xué)生的廣泛認(rèn)同，并有效激勵他們在科研方面的熱情。特別是在實驗課中，學(xué)生不僅需要思考理解實驗背后的原理，記憶操作要領(lǐng)，還要親自動手操控實驗器材以獲取數(shù)據(jù)。因此，評分體系不應(yīng)該僅僅局限于傳統(tǒng)的試卷和作業(yè)，而要建立一個多方位的評估模式，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在實驗操作中的技巧，尤其是操作細(xì)節(jié)的精準(zhǔn)執(zhí)行。其一，實驗課程開設(shè)的主旨在于培養(yǎng)學(xué)生正確與科學(xué)的實驗操作能力?；诖?，實驗操作的規(guī)范性應(yīng)被置于評分體系的核心位置，其權(quán)重應(yīng)當(dāng)達(dá)到40%。實驗操作規(guī)范的評核必須穿透整個教學(xué)過程的每一個階段和細(xì)節(jié)，如移液器的正確使用、正確的滴片技巧以及離心機(jī)的操作等。只有在這些基本技能上下足功夫，學(xué)生的未來科研工作才能建立在堅實的基礎(chǔ)之上。其二，實驗考試是檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)成果的關(guān)鍵手段之一。鑒于實驗教學(xué)的實際特色，此類考核的占比不必過高，建議設(shè)定為20%?？荚嚨男问娇梢造`活多變，可以是對某項基礎(chǔ)實驗操作的測試，例如顯微鏡的使用、壓片法的臨時載玻片制作；也可以是對特定技術(shù)原理的理論考查，比如免疫熒光標(biāo)簽技術(shù)的原理、減數(shù)分裂初期的染色體形態(tài)識別等。組合理論考試與實踐操作的綜合型考試，對學(xué)生而言是一種受歡迎且有效的評估方式。其三，撰寫實驗報告是實驗教學(xué)不可或缺的部分，其在整體評分體系中占比20%。為激發(fā)學(xué)生的研究熱情并提升其科研能力，細(xì)胞生物學(xué)實驗課程要求使用學(xué)術(shù)論文的標(biāo)準(zhǔn)格式來編寫實驗報告。報告的評價主要圍繞其格式及內(nèi)容兩大方面，包括摘要撰寫的清晰精練，關(guān)鍵詞的準(zhǔn)確選取，實驗方法的準(zhǔn)確性以及實驗結(jié)果的合理論證。其四，實驗預(yù)習(xí)是確保實驗教學(xué)效果的基本環(huán)節(jié)[4]。因此，預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)在總評分中所占比重為10%，通過檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)報告和課堂提問等多種形式進(jìn)行評核。預(yù)習(xí)報告不設(shè)具體的格式和字?jǐn)?shù)限制，僅要求學(xué)生準(zhǔn)確描述即將進(jìn)行的實驗步驟并提出疑惑。實驗預(yù)習(xí)也可運用在線方式，教師通過在線系統(tǒng)布置問題，學(xué)生需于課前完成，教師根據(jù)學(xué)生的答題情況評定預(yù)習(xí)成績。其五，設(shè)置實驗素養(yǎng)評分，目的在于通過實驗教學(xué)過程，培養(yǎng)學(xué)生的科研態(tài)度與習(xí)慣，使其兼具真才實學(xué)。此項成績占總評分的10%。實驗素養(yǎng)的評核從學(xué)生對實驗室規(guī)章制度的遵守情況入手，幫助他們樹立規(guī)則意識和安全意識。為此，制定了具體的實驗素養(yǎng)評分體系，包含實驗室安全、實驗習(xí)慣養(yǎng)成和課堂紀(jì)律等三個主要類別共計多項明確指標(biāo)。對于違規(guī)行為，相應(yīng)扣分，如未遵守儀器使用記錄規(guī)定將扣除2分。特別指出，一旦學(xué)生在實驗素養(yǎng)方面累計扣分達(dá)到10分，則實驗成績視為不合格，以此凸顯實驗素養(yǎng)在教育中的重要性。

3 教學(xué)改革實施應(yīng)注意的事項

3.1 精準(zhǔn)定位教學(xué)與科研互動機(jī)制

科研活動具有前瞻性和創(chuàng)新性，而本科教育的本質(zhì)則在于奠定學(xué)術(shù)基礎(chǔ)。在此背景下，重要的課題是如何優(yōu)化科研成果向教學(xué)的過渡、融合科研創(chuàng)新于傳統(tǒng)教學(xué)框架之內(nèi)，并構(gòu)筑一個持續(xù)性自我更新的教學(xué)體系。科研成果應(yīng)用到課堂教學(xué)中的適度性必須嚴(yán)格把控，過度或不足均可能貽誤教育效果。在整體實驗設(shè)計上，需避免過分復(fù)雜化，應(yīng)綜合學(xué)生的實際科研能力并顧及細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域的核心教學(xué)要求，同時保證實驗的系統(tǒng)性和綜合性。

3.2 提升學(xué)生科學(xué)研究背景知識與技能

處于知識吸收和創(chuàng)新能力迅猛提升階段的大學(xué)生，應(yīng)重視理論基礎(chǔ)的深厚積累及實驗技能的實踐鍛煉。相較于常規(guī)的細(xì)胞生物學(xué)實驗，該綜合性實驗在操作層面要求更為嚴(yán)格，大幅提高了學(xué)生的實驗技巧要求。只有在實驗過程中耐心細(xì)致地觀察實驗細(xì)節(jié)、準(zhǔn)確記錄數(shù)據(jù)，學(xué)生才能在解析實驗結(jié)論的科學(xué)能力上有所突破。

3.3 鼓勵學(xué)生投入課外時間完成自主研究

培育具備創(chuàng)新力的人才是教育的宗旨，從而對學(xué)生進(jìn)行自主實驗設(shè)計的機(jī)會成為必要的教學(xué)策略。由于綜合性實驗項目具有較強(qiáng)的連續(xù)性和系統(tǒng)性，要求學(xué)生利用額外的個人學(xué)習(xí)時間進(jìn)行充分的預(yù)習(xí)和實驗準(zhǔn)備。此外，在每一個實驗環(huán)節(jié)結(jié)束后，應(yīng)迅速進(jìn)行結(jié)果分析，并在整個課程結(jié)束時，系統(tǒng)性地分析評估綜合實驗的成果，以形成有價值的研究結(jié)論與實驗意義總結(jié)。

3.4 指導(dǎo)教師在實驗教學(xué)中的關(guān)鍵作用

在基礎(chǔ)實驗、綜合實驗?zāi)酥羷?chuàng)新性實驗中，教師的指導(dǎo)作用至關(guān)重要。整個實驗教學(xué)的執(zhí)行過程中，教師不僅負(fù)責(zé)全面指導(dǎo)，涵蓋實驗的準(zhǔn)備、設(shè)計、執(zhí)行至結(jié)果分析各個環(huán)節(jié)，還要提供思想指導(dǎo)、糾正具體操作步驟，并確保與學(xué)生的及時溝通，使實驗得以順利進(jìn)行。要求學(xué)生就實驗結(jié)果進(jìn)行反饋和擴(kuò)展性思考，深入討論和分析，最終將研究成果以科學(xué)論文的形式提交。在撰寫研究論文的過程中，學(xué)生應(yīng)虛心接受教師全程的輔導(dǎo)與建議。

3.5 密切結(jié)合實驗教育與課本知識點

鑒于細(xì)胞生物學(xué)這一學(xué)科的特殊性，其知識點繁多且分散，這就要求學(xué)生必須擁有出色的理解力。因此，非常有必要指導(dǎo)學(xué)生將實驗的目標(biāo)與課本知識、學(xué)習(xí)方法緊密結(jié)合，做到知識的整合運用。學(xué)生要在實驗前參與實驗的預(yù)備和設(shè)計工作，把書本上的知識點與實驗操作關(guān)聯(lián)起來。通過小組討論、教師提問等互動方式，幫助學(xué)生在實驗結(jié)束時能理解知識點與實驗結(jié)果之間的內(nèi)在聯(lián)系，將抽象知識具體化和形象化，以便更好地掌握。此外，通過綜合性和創(chuàng)新性的實驗活動，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，將各個知識點串聯(lián)起來，構(gòu)建形塑性強(qiáng)的立體記憶框架。