創(chuàng)新“細胞生物學(xué)與遺傳學(xué)實驗”精品課程建設(shè)提升生物學(xué)實驗教學(xué)示范中心的示范作用

王金發(fā)，王宏斌，劉 兵，馮冬茹，何炎明，戚康標

（中山大學(xué)國家級生物學(xué)實驗教學(xué)示范中心，廣東廣州 510275）

2012年底，教育部組織了對首期批準建設(shè)的501個實驗教學(xué)示范中心的驗收工作［1］。中山大學(xué)生物學(xué)實驗教學(xué)示范中心于2012年11月16日接受了專家組的驗收，受到驗收專家的好評，一致認為其示范作用顯著。

1 “示范”是實驗教學(xué)示范中心與精品實驗課程建設(shè)的契合點

教育部確定實驗教學(xué)示范中心的建設(shè)目標是:為全國高等學(xué)校實驗教學(xué)改革提供示范經(jīng)驗，帶動高等學(xué)校實驗室的建設(shè)和發(fā)展。精品課程則是要建設(shè)成為5個一流的示范課程。因此，具有示范作用的精品實驗課程的建設(shè)應(yīng)是實驗教學(xué)示范中心建設(shè)的核心任務(wù)，實驗教學(xué)示范中心與精品課程建設(shè)的契合點就是示范作用。但是，當(dāng)前有相當(dāng)數(shù)量的實驗教學(xué)示范中心對實驗精品課程的建設(shè)重視不夠，不僅沒有國家級實驗教學(xué)精品課程，也沒有省級實驗教學(xué)精品課程，因而使其示范作用黯然失色。

實驗教學(xué)示范中心與精品實驗課程建設(shè)的重點都是示范作用［2－3］，如何在實驗教學(xué)示范中心中建設(shè)實驗精品課程，以實驗精品課程建設(shè)促進實驗教學(xué)示范中心建設(shè)，一直是我們的努力方向。2006年，中山大學(xué)生物學(xué)實驗教學(xué)中心被評為國家級生物學(xué)實驗教學(xué)示范中心（下稱中心），2008年，我們的“細胞生物學(xué)與遺傳學(xué)實驗”課被評為廣東省精品課程，2009年被評為國家精品課程［4－5］。至此，我們實現(xiàn)了中心與精品實驗課程建設(shè)的契合，即以中心建設(shè)帶動實驗精品課程建設(shè)、以精品實驗課程建設(shè)促進中心建設(shè)的目標。

如何將中心建設(shè)成為具有示范作用的中心？我們的做法是:以精品實驗課程建設(shè)為抓手，以培養(yǎng)學(xué)生的“三基”能力，即“寫、做、說”的能力為突破口，樹立精品實驗課程典范，充分發(fā)揮精品課程在實驗教學(xué)中的示范與輻射作用，促進和帶動中心的示范性建設(shè)。通過教育部對中心的驗收，我們的做法得到了專家的認可，并建議向全國推廣。

2 創(chuàng)建開放式、研究性實驗教學(xué)理念與模式

理念是愿景，模式是實現(xiàn)愿景的通途。為實現(xiàn)研究性教學(xué)理念的愿景，我們構(gòu)建了開放式、研究性實驗教學(xué)模式［6－7］，并動員學(xué)生共同來實現(xiàn)（見圖1）。該模式的核心是“研究性”，“開放式”則是實現(xiàn)研究性教學(xué)與學(xué)習(xí)的氛圍與環(huán)境，是基礎(chǔ)、是支撐。開放式包括內(nèi)涵與外延兩個層面，時間和空間兩種緯度。內(nèi)涵上，教學(xué)與學(xué)習(xí)都要有一種不受時間和空間約束的意識；外延上，教與學(xué)都要突破課本、教室的限制，甚至突破專業(yè)、學(xué)校和國界的限制。

“開放式、研究性實驗教學(xué)”模式強調(diào)以創(chuàng)新教育為核心，教師要進行教育觀念創(chuàng)新，特別是進行開放式教學(xué)的研究和探討。無論是理論課，還是實驗課的教學(xué)都要突破封閉式教學(xué)，要利用現(xiàn)代教學(xué)方法和手段，引導(dǎo)學(xué)生自主發(fā)展。同時，教師要開展研究性教學(xué)，即將教學(xué)看成是科學(xué)研究，要下大氣力研究教學(xué)，包括研究課程體系、創(chuàng)新教學(xué)方法，同時將教學(xué)看成是向青年學(xué)生傳播新思想、新文化，進行素質(zhì)教育的最好課堂，引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生愛民族、愛國家，具有公德心、事業(yè)心和責(zé)任感等良好素質(zhì)［8］。

圖1 開放式、研究性實驗教學(xué)動員報告會

“開放式”實驗教學(xué)，包括以下“五開放”的內(nèi)容。

第一是教學(xué)理念開放。實行創(chuàng)新型實驗，教師必須要解放思想，革新觀念，以學(xué)生為主體服務(wù)對象，善于啟發(fā)學(xué)生，同時必須樹立教書育人的思想品德和奉獻精神。

第二是時間開放。實驗教學(xué)的時間安排不再是限定在計劃中的3個學(xué)時，在進行實驗教學(xué)的時候，學(xué)生可以根據(jù)自己實驗的需要預(yù)約進入實驗室進行實驗。若實驗失敗了，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣自行安排時間進實驗室重做。

第三是空間開放。實驗室的開放可以是全天候24小時開放，也可以是預(yù)約開放。在學(xué)院的統(tǒng)一安排下，科研實驗室和教學(xué)實驗室可以預(yù)約使用，實行資源共享。

第四是實驗內(nèi)容開放。實驗教學(xué)內(nèi)容除基本技能訓(xùn)練實驗每個學(xué)生必須完成外，其他內(nèi)容學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣和能力，自主設(shè)計實驗項目，經(jīng)教師審定后獨立完成。

第五是儀器設(shè)備開放。中心所有的儀器設(shè)備，以及全學(xué)院各種儀器設(shè)備都可以對本科生進行開放和預(yù)約使用，真正讓學(xué)生自己支配實驗，而不是由實驗支配學(xué)生。

3 創(chuàng)建“三模塊”教學(xué)體系

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)，一般都習(xí)慣于由教師圈定實驗內(nèi)容，如一學(xué)期圈定若干個實驗，然后按周在指定的時間、地點完成實驗教學(xué)。

我們承擔(dān)的是生命科學(xué)學(xué)院大學(xué)本科三年級的細胞生物學(xué)與遺傳學(xué)2門實驗課的教學(xué)，分2個學(xué)期，三年級上學(xué)期為細胞生物學(xué)實驗（必修），下學(xué)期為遺傳學(xué)實驗（必修）。由于學(xué)生在大一、大二時已經(jīng)完成了一些基礎(chǔ)課，不僅掌握了一些基本技能，而且基礎(chǔ)知識面較廣，思考能力較強，是設(shè)置創(chuàng)新實驗教學(xué)體系、培養(yǎng)學(xué)生“三基”能力的最好時期。從課程內(nèi)容安排上，我們將細胞生物學(xué)和遺傳學(xué)實驗的總體課程內(nèi)容分別設(shè)為三大模塊［8］，加強科研訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力。

3.1 第一模塊：“基本技能訓(xùn)練”

本模塊的重點是要求學(xué)生按實驗?zāi)康倪M行嚴格的基本技能訓(xùn)練，重點在于理解實驗理論原理和掌握基本操作技能，在細胞生物學(xué)和遺傳學(xué)實驗2門課中，一般安排6～7個實驗，是每個學(xué)生必做的指定性實驗。要求掌握實驗理論原理與基本技術(shù)技能，包括樣品制備的方法技術(shù)、樣品處理觀察方法技術(shù)的規(guī)范操作、顯微鏡（包括熒光顯微鏡）使用技術(shù)、細胞化學(xué)理論基本原理、細胞分裂、細胞的基本結(jié)構(gòu)和功能、細胞染色體的特征與基因活動特征等基本操作技能訓(xùn)練，為第二模塊訓(xùn)練打好基礎(chǔ)［9］。

3.2 第二模塊：“綜合技術(shù)能力訓(xùn)練”

這一模塊要求每個學(xué)生完成8～10個指定的綜合實驗，撰寫8篇實驗小論文，以培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計能力、綜合思考能力、綜合技術(shù)分析能力和撰寫論文能力。在操作內(nèi)容上著力求“變”求“新”。求“變”就是在基本實驗方法不變的情況下，變實驗材料、變實驗的單一固定性為多因素可變性（培養(yǎng)學(xué)生立體化空間思維）、變原來實驗的被動性操作為主動性操作。如在遺傳實驗中以果蠅為材料，教師通過講解實驗原理和方法之后，給出5個果蠅品系，由學(xué)生自己根據(jù)遺傳學(xué)理論和實驗原理，設(shè)計能夠印證三大遺傳規(guī)律的3組實驗，最后寫成實驗論文。求“新”就是要求學(xué)生通過自主設(shè)計、查閱文獻、撰寫論文等綜合訓(xùn)練，能夠培養(yǎng)新思維、新意識，同時通過實驗，能夠獲得新結(jié)果和新知識。

3.3 第三模塊：“自主設(shè)計與研究能力訓(xùn)練”

實行自由選題立項，獨立設(shè)計實驗。課題小組由3～5人組成，共同完成。選題內(nèi)容一般要求具有創(chuàng)新性，設(shè)計書參照國家基金申請書格式，論文以中山大學(xué)校報自然科學(xué)版為標準完成。具體做法:采用完全開放形式，全過程由學(xué)生自主完成，如從選擇實驗項目、設(shè)計論證、組織實施、數(shù)據(jù)處理、論文寫作和演講答辯，全部由學(xué)生獨立組織完成，教師只是負責(zé)指導(dǎo)、監(jiān)管和做好服務(wù)工作。這種核心能力體系的訓(xùn)練，從大三第一學(xué)期和第二學(xué)期連續(xù)1年時間，重復(fù)2次。有些項目和課題組的選題可以從第一學(xué)期延伸至第二學(xué)期，即在細胞生物學(xué)實驗過程中還沒能完成的可以在遺傳學(xué)實驗繼續(xù)完成，這種方法，我們叫“全能系統(tǒng)訓(xùn)練法”。主要目的是培養(yǎng)學(xué)生的思考能力、閱讀能力、文獻查找能力、設(shè)計能力、協(xié)作能力、動手能力、分析問題能力、解決問題能力、寫作能力和演講能力。

4 培養(yǎng)學(xué)生“寫、做、說”三基能力

就實驗教學(xué)的真諦來說，中心任務(wù)就是培養(yǎng)學(xué)生的能力。大學(xué)生畢業(yè)后在社會上發(fā)展所需的能力有很多，我們認為最重要的能力就是“寫、做、說”，并將之稱為“三基”能力。

4.1 “寫”的能力

寫作能力是由語言表達能力、想象能力及思維能力等多種因素綜合而成。寫作能力的高低，可反映一個人的綜合素質(zhì)。對于科學(xué)研究而言，科研寫作對于科技工作者來說是最為基本的能力。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)通常在提交一份實驗報告后結(jié)束，這種方法不需要精湛的寫作能力。高校擴招后，實行大班教學(xué)，實驗教師連實驗報告都難以仔細批閱，更談不上指導(dǎo)本科生的實驗寫作了。如何在新形勢下的實驗教學(xué)中，培養(yǎng)本科生的科技寫作能力，是我們教學(xué)團隊為提高實驗教學(xué)質(zhì)量給自己添加的第一個砝碼。

研究性實驗教學(xué)理念的核心內(nèi)容是將實驗教學(xué)提高到研究問題的層面上來進行，即將教學(xué)與科研結(jié)合，這就涉及很多“寫”的能力，如編制研究項目、設(shè)計實驗方法、寫實驗總結(jié)、撰寫實驗論文、寫課程心得等。我們從2008年1月到2011年12月共承擔(dān)了2004級—2009級的細胞生物學(xué)與遺傳學(xué)實驗。在4 年的實驗教學(xué)中，本科生共設(shè)計、編制研究項目500 項（每年120余項），實驗論文（按中山大學(xué)學(xué)報自然科學(xué)版要求）500篇，綜合實驗微型論文2 000多篇，學(xué)生撰寫的課程感想800多篇。通過這些項目的寫作，極大提高了本科生的寫作能力。由于我們的要求是全員參與，訓(xùn)練也是全員的，即每位學(xué)生必須參與項目設(shè)計、論文寫作，所以，“寫”的能力普遍得到顯著提高。

4.2 “做”的能力

鄧小平的一句名言是:“發(fā)展是硬道理”，借此，我們認為在實驗中強調(diào)“做是硬道理”。做就是實踐力、執(zhí)行力。培養(yǎng)學(xué)生做的能力是我們教學(xué)團隊給我們自身添加的第二個砝碼。

“做”是“三基”能力的核心，包括肯做、會做與巧做。能工巧匠說的是會做。會做，需要思考，如果沒有思考、沒有研究地做，結(jié)果像賭博，做不好是必然的，做好是偶然的。在生活當(dāng)中，有些人在做之前對任務(wù)分析得頭頭是道，什么都對，就是做不對，這就是理論和實踐的脫節(jié)。也有人可以把一件事大部分做得特別好，但虎頭蛇尾，最終，效果不好。

在實驗教學(xué)中，為培養(yǎng)學(xué)生良好的科研習(xí)慣，科學(xué)地、有思考地做實驗，不要“賭博”、不要有僥幸心理。我們要引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)分析實驗方案與實驗結(jié)果的吻合度，分析主觀愿望與客觀結(jié)果的差異，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)精神。科學(xué)研究需要有責(zé)任心，敢于擔(dān)當(dāng)，同時要有鍥而不舍的精神，不要虎頭蛇尾。

我們在第一模塊的教學(xué)中，主要是培養(yǎng)學(xué)生良好的實驗習(xí)慣，包括仔細閱讀儀器說明書、仔細閱讀與理解實驗操作規(guī)程。在第二與第三模塊中，通過連續(xù)2個學(xué)期的“細胞生物學(xué)和遺傳學(xué)實驗”的自主實驗，重點是培養(yǎng)學(xué)生對實驗方案的執(zhí)行力（嚴格執(zhí)行方案）、實驗過程的觀察力（實驗記錄能力）、實驗過程的反思能力（及時總結(jié)與調(diào)整）、實驗結(jié)果的分析總結(jié)和論文寫作能力，最終是提高學(xué)生的做事能力和科研能力。

4.3 “說”的能力

“說”的能力，實際就是演講能力、口頭交流能力，即口才。信息時代，電子交流不僅快捷，而且拉近了世界的距離，但無論如何，口頭交流是無法取代的。

孔子認為“一言可以興邦，一言可以喪邦”。東周重臣顏率憑一己之辯在諸侯列強中保全九鼎，“一人之辯，重于九鼎之寶，三寸之舌，強于百萬之師”成為千古佳話。如今在商界流傳甚廣的“30 秒鐘電梯理論”，或稱“電梯演講”，源自麥肯錫公司曾經(jīng)得到過一次沉痛的、關(guān)于演講的教訓(xùn)。

美國人早在20世紀40年代就將“口才、金錢、原子彈”看作是世界上生存的三大法寶。60年代以后又將“口才、金錢、電腦”看成是最有力量的三大法寶，而口才一直獨冠三大法寶之首，足見其作用與價值。

演講是以有聲語言為主要手段，以體態(tài)語言為輔助手段，針對某個具體問題，鮮明、完整地發(fā)表自己的見解和主張，闡明事理或抒發(fā)情感，進行宣傳鼓動的一種語言交際活動。演講也是一門語言藝術(shù)，它的主要形式是“講”，即運用有聲語言并追求言辭的表現(xiàn)力和聲音的感染力，同時還要輔之以“演”，即運用面部表情、手勢動作、身體姿態(tài)乃至一切可以理解的態(tài)勢語言，使講話“藝術(shù)化”起來，從而產(chǎn)生一種特殊的藝術(shù)魅力。在我們承擔(dān)的本科實驗教學(xué)中，將學(xué)生演講能力作為重要的基本能力進行訓(xùn)練與培養(yǎng)，要求在1年的實驗教學(xué)中，基本保證每位本科生有1次演講機會。

2009年6月26日下午中山大學(xué)本科教學(xué)理科督導(dǎo)組長、中山大學(xué)物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院黃迺本教授觀摩了2006級生態(tài)學(xué)專業(yè)59位學(xué)生、共10個實驗項目組的交流匯報會。黃教授重點考察了“生物晝夜節(jié)律對果蠅發(fā)生量的影響”和“枸杞多糖對果蠅適應(yīng)能力的影響”2個實驗組的匯報與交流，并給予了較高的評價。對于該教學(xué)團隊的課程設(shè)計和教學(xué)方式他認為:

（1）訓(xùn)練了學(xué)生查閱文獻資料、自主設(shè)計實驗方案、撰寫實驗項目申報書和最終實驗報告的能力；

（2）訓(xùn)練了學(xué)生的團隊協(xié)作精神和實踐探索能力；

（3）訓(xùn)練了學(xué)生的口頭表達能力。

最近黃教授概括說:“這是一門全面訓(xùn)練學(xué)生綜合素質(zhì)與實踐能力的優(yōu)秀課程，堪稱實驗教學(xué)的典范。”

5 示范與輻射

實驗教學(xué)中心與精品課程建設(shè)都是為了培養(yǎng)學(xué)生，示范作用首先是得到學(xué)生認可，其次能夠給同行以借鑒。

5.1 學(xué)生感悟

“細胞生物學(xué)與遺傳學(xué)實驗”創(chuàng)建的“開放式、研究性”實驗教學(xué)理念與模式，對于本科生能力的培養(yǎng)具有重要的作用，也深受學(xué)生的歡迎，并給以極高的評價，例如:

（1）2006級生物技術(shù)基地班唐靜怡同學(xué)的評價:“‘開放式研究型創(chuàng)新性實驗’給我們提供了一個初步鍛煉的平臺，使我們認識到什么叫真正的實驗。通過自主設(shè)計實驗，我深刻體會到真正的實驗并不是被人牽著鼻子走的，真正的實驗是要有自主創(chuàng)新思維的，是要有自己的思想精髓在其中的，否則將永遠為別人打工，永遠只能為別人的想法而努力。”

（2）2007生態(tài)專業(yè)劉斯洋同學(xué)的評價:“自主設(shè)計實驗從選題、實驗設(shè)計、實驗試劑、器材的準備、實驗的開展、數(shù)據(jù)的紀錄與整理、組員的分工與合作、論文的寫作以及PPT 的展示都是我們自己負責(zé)與執(zhí)行的，而不是照著書本進行的重復(fù)，更不是任何其他科研者成果的重復(fù)，對于我而言，這是第一次真正的科學(xué)研究，壓力、汗水、淚水、歡聲、失望與反思穿插了實驗的整個過程。整個過程讓我們?nèi)绾闻袛噙x題的意義，如何設(shè)計與落實項目的研究方案與方法，如何與外界溝通，如何進行項目組的分工與合作，如何做好實驗記錄，如何通過PPT 向他人展示你的實驗靈魂……”

（3）2008級生物科學(xué)專業(yè)陶燦同學(xué)的評價:“光陰似箭，歲月如梭，遺傳學(xué)自主設(shè)計實驗轉(zhuǎn)瞬即逝，其中的苦樂得失，期間的點點滴滴都讓我記憶深刻。看著最后得到的實驗結(jié)果，看著拍的照片，內(nèi)心無比充實。我們從無到有的科研起步就算完成了。我不敢說我們的實驗成果對科學(xué)的貢獻有多大，但是我們一直以來的努力交錯著實驗的成就感充實著我們，也更加使我們明了科研的艱難過程和樂趣。”

（4）2009 級生物科學(xué)專業(yè)徐嘉雯同學(xué)的評價:“在這次自主實驗中，我最大的感悟是:凡事預(yù)則立，不預(yù)則廢。且不論前期的實驗方案設(shè)計有多重要，單說具體做某次實驗之前需要考慮、規(guī)劃的事情，就已經(jīng)能決定本次實驗的效率和結(jié)果了。這次實驗我們因為很多時候沒有做好規(guī)劃，對接下來要做的事情沒有做到心中有數(shù)而浪費了很多時間，導(dǎo)致最后要延期完成實驗。我再一次明白清晰而合理的計劃對于科研乃至生活來說是多么的重要。”

5.2 輻射作用

為總結(jié)、交流中山大學(xué)國家級生物學(xué)實驗教學(xué)示范中心建設(shè)經(jīng)驗，我們每年舉辦一期全國性“研究性教學(xué)”研討班，每期50人左右，大約有30～40個學(xué)校的教師參會，參加研討班的代表在現(xiàn)場觀摩我們的開放式、研究性實驗教學(xué)。

2009年12月教育部國家級生物與環(huán)境學(xué)科實驗教學(xué)示范中心聯(lián)席會在中山大學(xué)舉辦了“2009 年國家級生物學(xué)科與環(huán)境學(xué)科實驗教學(xué)示范中心聯(lián)席會議暨大學(xué)生創(chuàng)新實驗經(jīng)驗交流會議”，全國32個國家級生物與環(huán)境學(xué)科實驗教學(xué)示范中心主要負責(zé)人及師生代表出席了會議。會議的主題是加強國家級生物學(xué)科和環(huán)境學(xué)科實驗教學(xué)示范中心建設(shè)經(jīng)驗的交流，發(fā)揮輻射示范作用，推動高等學(xué)校創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)。中山大學(xué)中心主任王金發(fā)教授向與會代表介紹了中心建設(shè)理念，特別介紹了精品實驗課程“細胞生物學(xué)與遺傳學(xué)實驗”的開放式、研究性實驗教學(xué)的理念與模式，受到與會代表的好評。

每年有十幾所到幾十所數(shù)量不等的高校生物科學(xué)學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)、實驗教師來中心參觀考察和交流實驗教學(xué)示范中心建設(shè)經(jīng)驗。2012年6月25日，上海復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)、上海大學(xué)、華東師范大學(xué)、華東理工大學(xué)、上海海洋大學(xué)等6所高校組織了一個9人代表團，專程來中山大學(xué)生物科學(xué)學(xué)院考察了我們的實驗教學(xué)理念與模式，對“三基”能力的培養(yǎng)給予了高度的評價。

6 結(jié)束語

教育部首期質(zhì)量工程建設(shè)了501個國家級實驗教學(xué)示范中心，加上各省建設(shè)的省級實驗教學(xué)中心，較大程度改善了實驗教學(xué)環(huán)境，提升了實驗教學(xué)觀念，改革了實驗教學(xué)模式，對中國高校實驗教學(xué)質(zhì)量的提高起到重要的推動作用［10－12］，但真正堪稱示范的還要進一步提高。我們認為建設(shè)具有真正意義上的示范中心，不僅是硬件建設(shè)，更重要的是內(nèi)涵發(fā)展。眼前影響實驗教學(xué)示范中心建設(shè)的因素較多，也存在不少誤區(qū)，如對實驗教學(xué)重視程度不夠，實驗室管理人員不能享受公平的待遇，包括職稱、工資待遇等。一些學(xué)校對實驗教學(xué)示范中心重申報、輕建設(shè)，特別是對實驗教學(xué)精品課程建設(shè)更是重視不夠。須知，沒有精品實驗課程及能發(fā)揮示范作用的實驗中心，也就失去其實驗教學(xué)示范的重要內(nèi)涵價值。

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