生物科学实验教学改革与探索

【摘要】实验教学是整个教学的重要部分,实验方法的先进与否,是直接影响到能否培养高素质创新人才的重要环节。本文根据其实验改革从理论上、方法上进一步探讨,使之更加完善和系统化,为培养现代创新人才发挥更大的作用。

【关键词】实验教学 改革 创新

【中图分类号】C42【文献标识码】A【文章编号】1009-9646(2008)10(b)-0035-02

生物科学是一门实践性很强的学科。生物科学的实践教学环节不仅是培养学生综合素质的重要方面,而且是培养学生动手能力和创新能力的重要环节。实践性教学环节包括了实验教学和生产实习两部分。在生物学实验教学中,存在许多问题,实验教学普遍体现“课程加实验”的模式,课堂教学与实验教学合为体,实验教学作为课堂教学的辅助教学过程,缺乏主动性和创新性,印证性实验多、综合性、研究性、开放性、自选式实验少;实验内容陈旧、重复多,实验教材缺乏等,不能适应现代生物科学实验教学的质量评估与监测体系。

1 建立新的实验课程体系、实验独立设课

过去大多数的实验课都是课程加实验的模式,这种模式设计的实验课,往往是根据课程的需要而设置实验内容,实验内容杂乱、不系统,实验课的内容多数是印证性的,教师在理论课中已讲得比较透彻,实验课只是印证而已,实验课教师无积极性,学生也觉得兴趣不大,也不重视,很难对实验课内容进行改革,从而不能达到实验教学的目的。针对这一问题从2000年开始,我们对实验教学作了一系列的改革,逐步改变“单一课程、单一实验、单一管理”的方式,改变过去的印证式的实验教学,创建了课堂讲授与实验教学分离体系。建立了以基础生物学实验、生物化学实验、微生物学实验、细胞与遗传学实验、分子生物学实验为主体的基础生物学实验及高级生物化学技术、生物科学大实验、天然产物分离制备技术和生物技术大实验、野外实习等实验体系。

2 实施开放性实验教学,实行网上选课

长期以来,由于教学观念落后,同时由于经费、设备以及师资力量的不足等原因,在基础课实验教学中采取的是封闭式的教学模式,学生只能按规定的时间、实验指导书限定的实验方法,并由实验课老师示范和辅导将实验做完,学生在整个实验过程中处于被动地位,其学习积极性处于较低的状态。四川大学从2001年开始实行完全学分制,实验课教学也列入学分制选课,学生可根据时间内容自由选课。针对这一改革,我们把以前依托理论课程的实验内容,进行了改革,打破过去的实验教学方式,把原来的单一实验分为各个实验项目,并对实验项目及内容进行调整,在实验项目设置方案中,基础课实验占60％左右,综合性实验(含设计性实验或研究式实验)占40％左右,按实验项目(内容)计学分,必选与任选实验项目的比例为6:4。通过网上选课,2001年和2002年各有400多人选了本学院开设的基础生物学实验,完全实行开放式教学,学生随到随做,实验室一周开放六天。同时,实验教学改革的另一种形式,就是实行“导师制”,开放教学与科研实验室,鼓励高年级学生利用空余时间参加教师的科研活动。

3 改革与更新实验教学内容,培养学生的创新能力

按生物的群体、个体、组织、细胞和分子不同水平开设相关的实验内容,对现有的实验课进行整合与优化,改革与更新实验教学内容,减少印证性的实验,增加实用性实验,突出创新性实验。改革实验教学手段与方法,应用新的实验方法改进原有的一些传统实验,使传统的实验有了新的知识点。

首先,在实验教学内容上,打破过去的一门课程,一本实验指导书的现象,将基础生物学实验(基础生物学实验、微生物学实验、生物化学实验、细胞与遗传学实验、分子生物学实验)的教学内容进行改革,适当删减教学大纲和教材中原定的一些验证性实验教学内容,进而通过组合并开放实验室,特意增设了具有探索性和创新性的实验内容,培养学生的创新能力。在改革实验教学的同时,我们对实验教材也进行了改革,2003年由我院编著的《现代生物学基础实验指导》教材正式出版,该教材具有很强的系统性,集成了从分子、细胞、组织、器官到个体各个研究层次的实验内容,使学生对研究生命现象的实验手段和技能有了一个全面的了解,在实验内容与设计方案上有较大突破。

逐步改变“单一课程、单一实验、单人管理”的模式,建立并完善“基础性实验——综合性实验——研究性实验”的多层次、多模式实验体系,使实验教学具有主动性、创新性、系统性、高效性、科学性。在教学内容上,对实验课进行整合,将原来的动物学实验、动物分类学实验、动物生理学实验、整合为基础生物学实验-1,植物学实验、植物生理学实验和植物分类实验整合为基础生物学实验-2,将原来的细胞学实验和普通遗传学实验整合为细胞及遗传学实验,通过整合,避免了一些实验内容的重复开设。例如,将原来在植物学实验、动物学实验、微生物学实验、细胞生物学实验和遗传学实验中均要开设的显微镜操作技术,调整在基础生物学实验中进行。将动物组织切片技术和植物切片技术与电镜制片技术整合为一个大实验,统称为组织切片与电镜技术。

为了适应21世纪飞速发展的生命科学,针对培养应用人才和创新人才的需要,为生物基地(含生物科学)专业增开了高级生物化学技术,其内容包括了生物活性大分子的纯化及活性测定,蛋白质的分离纯化和性质的测定等。

为生物技术专业新增开了天然产物分离技术,其内容包括从植物、动物和微生物中分一离纯化天然活性成分,以及活性成分的性质测定等。

应用新的实验方法改进原有的一些传统实验。以前学生上实验时,一些解剖实验学生在中学就做过了,故学生对这些实验不感兴趣,结合这些情况,我们应用新的技术和方法来改进这些实验,使传统的实验有了新的知识点。例如原来只观察变形虫、草履虫、眼虫和水媳的结构,现在学生在观察这些低等动物结构时,同时观察其生命活动特点和加入化学药物后测定其应激性。又例如在解剖蛙类动物时,以前只观察其结构,现在在观察蛙的结构同时,又通过心脏结扎,了解心脏自律性活动的规律等。

为了培养创新人才,我们除了在基础实验教学中进行改革以外,同时在专业大实验中,大力加强综合性实验、自选性实验、设计型实验,着重于学生动手能力、创新能力和综合分析能力的培养,设计实验中,将生命科学研究的常规技术和新技术新方法并重,尽可能把有关的新技术、新方法及时引入到大实验中去。我们在设计专业大实验内容时,充分考虑到学生就业的实际需要,并结合西部丰富的自然资源和西部大开发,在天然产物分离制备技术课中,增加了应用现代生物技术分离动、植物和微生物有用成分、基因工程产物中下游技术等应用性很强的实验技术。同时,我们在设计分子生物学技术实验内容时,将最新的基因工程技术编入了实验,使学生今后在从事基因工程研究时,具有扎实的分子生物学实验技能。所有的专业大实验均为综合性实验和设计性实验。

4 实验教学改革追踪调查

经过儿年的不断改革与探索,实验教学改革取得了一定的成效。从2002年开始,我们对实验项目进行了书面追踪调查,调查问卷包括五项内容,其调查结果见表1。

实验项目调查结论主要体现以下方面:1)大多数学生感到实验效果和收获比较大,特别是有的实验项目(如脂肪酸的β-氧化等)在其新颖性、感兴趣程序、设计合理及时数安排等方面得到学生的高度评价。2)通过综合实验,在原有的动物学、植物学、生物化学及微生物等基础生物学实验基础上,使学生基础知识,动手能力和综合素质的训练上得到了强化和提高,并使各学科更好地融合、渗透。3)通过综合实验,提高学生对本学科的热爱,培养独立思考能力,解决问题能力。通过综合实验,使学生感悟到许多做实验的乐趣增强自信心。4)在研究性和开放性实验中,学生自己设计方案,开发学生个性思维,培养实验自主性和创新能力。5)另一方面,通过实验项目调查,使我们在其各项目中发现所存在的问题,并通过不断改革与完善,使实验课的教与学达到更高的层次。

5 结语

实验教学改革是一项长期艰苦的工作,怎样在实验教学中更好地实施创新能力培养,使之与科技和社会的迅速发展相适应,还需要我们继续探索和研究。

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