應用型本科高校植物細胞工程實驗教學改革探索

何曉梅 劉昌利 詹少華

摘 要：該文分析了《植物細胞工程實驗》教學中存在的問題，總結了改善實驗條件、優化教學內容、改變教學形式、開展設計性實驗、豐富考核內容等改革措施，達到了提升教學質量和學生綜合能力的成效。

關鍵詞：植物細胞工程實驗;教學改革;設計性實驗

中圖分類號 G642.0文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2019）24-0154-03

Abstract：To explore the problems in the teaching of "Plant Cell Engineering Experiment"， improve the teaching quality and improve the students' comprehensive ability by improving the experimental conditions， optimizing the teaching content， changing the teaching form， carrying out design experiments and enriching the content of the assessment.

Key words：Plant cell engineering experiment; Teaching reform; Design experiment

20世紀中后期，生物工程這門新興的綜合性學科開始興起。21世紀，生物工程取得了很多重要的成就[1]，是當今世界上發展最快的學科之一。為適應時代發展的需要，2007年皖西學院開設生物工程專業，此后通過不斷創新、優化教學改革，皖西學院生物工程專業已成為了省級特色專業、國家級“專業綜合改革試點”[2]。皖西學院生物工程學科包括植物生物技術、植物天然產物開發、微生物發酵工程、蛋白質與酶工程、生物質能源工程、生物工程綜合實驗等。其目的是使學生們掌握現代化生物技術，具備研發生物類產品的能力，從而能夠勝任生物工程領域的工作。

植物細胞工程是生物工程技術的重要組成部分，與植物生理學、遺傳學、分子生物學、生物化學、基因工程等[3]緊密聯系，是植物生物技術的基礎，在生命科學的各個領域均得到了廣泛的應用，是科學研究和產業化應用的重要技術手段。植物細胞工程實驗以植物細胞為基本單位，通過體外培養技術，使細胞的某些特性得以改變，從而達到按照人們的意愿改良植物品種、創造具有優良性狀的新物種、植物快速繁殖或是得到某些重要物質的目的。近幾年來，筆者開展了植物細胞工程實驗教學改革的探索，提高了學生的創新能力，以期培養出適應未來發展的高素質人才。

1 植物細胞工程實驗傳統教學中存在的問題

1.1 實驗條件較差 2007年，皖西學院開設了生物工程專業，實驗課程則是在近幾年開設的，尚存在著實驗室空間不足、實驗器材短缺、實驗資源匱乏、實驗項目單一等問題，從而在很大程度上制約了實驗課的開展。

1.2 教學模式單一，教學效果不理想 皖西學院的植物細胞工程實驗傳統的教學模式如下[4]：實驗課前，學生自主預習并完成預習報告。預習能夠使學生提前了解實驗，但由于學生并未進行深入思考，導致預習效果不理想。此外，預習報告內容照抄照搬的現象普遍存在。實驗課上，教師逐一講解實驗目的、實驗原理、實驗儀器、試劑及其配制、實驗步驟、實驗數據處理以及常見問題注意事項等。過于詳細的講解，一方面占用了大量的實驗時間，另一方面學生在整個講解過程中無法完全集中注意力，存在著重要知識點不突出的問題。學生在整個實驗過程中根據實驗講義逐步操作，實驗雖完成了，但不知道實驗數據或實驗結果如何，即不能根據實驗現象解釋實驗原理或用實驗原理解釋實驗現象。機械操作，對于一些關鍵點沒有任何印象。傳統的教學模式不能引起學生對實驗課的重視，缺乏對實驗的興趣，未能達到預期的教學效果。

1.3 教師工作量大 實驗課實行所謂“承包制”：實驗室的安全、環境衛生、用水用電以及整個實驗中所需要的儀器、試劑、耗材等全部由教師負責。教師在實驗開始前需要配制出所需試劑并進行預實驗，以保證學生實驗能夠成功進行。實驗課上，老師要利用相當長的時間對實驗進行詳細講解，由于學生根據實驗講義進行機械操作，在實驗過程中仍然會出現大量問題，教師不得不在整個實驗過程中為學生解決問題，不斷地進行演示和解釋。另外，試驗過程中教師需要批改預習報告，試驗結束后，根據實驗結果和數據判斷實驗是否需要重做，若結果不理想，老師需要對這部分學生再次進行耐心地講解和反復的強調，然后學生再重新實驗。而開設一門實驗課，實驗課時也許只有16個學時或更少，但材料的準備、提交以及實驗課的順利開設，消耗了教師相當多的精力，教師感覺很疲憊，從而不愿意上實驗課。

1.4 學生預習效果差，缺乏學習的主動性 學生在實驗前進行預習只是為了完成預習報告的提交。在實驗前一天甚至更短時間瀏覽實驗書，把實驗目的、實驗原理等匆匆抄上去，或是連實驗書都不看直接抄襲別的學生預習報告，實驗過程中可以明顯感覺到學生對于實驗原理、實驗過程并不熟悉，預習效果差。在整個實驗過程中，實驗所需試劑教師會提前配制好，實驗目的、實驗原理、實驗步驟、數據處理以及注意事項教師也會詳細講解，可以說教師做的越多學生思考的就越少，即使實驗失敗也不知其失敗原因，并且不會自覺探究失敗原因，而是等待教師解釋。另外，由于目前皖西學院的教學模式主要是教師提供實驗教材或實驗講義，實驗技術成熟，實驗結果明確，學生直接按照所給的教材或講義一步一步進行實驗。教師提供教材的目的是為了讓學生更好地學習，但同時也會使學生過于死板，只會機械地進行實驗，不懂得變通，缺乏創新能力[5]。

1.5 實驗考核方式不完善 傳統植物細胞工程實驗課的成績很大程度上參考學生的實驗報告，由于學生實驗報告中實驗目的、實驗原理、實驗步驟、實驗中注意事項這些內容都是相同的，所以打分依據一般是數據處理分析。一方面，數據處理方式有教師統一教授，處理結果大同小異;同時，學生深知與標準結果更接近就能夠獲取更高的分數，這就導致了部分學生人為地改動實驗數據，失去了實驗的意義。另一方面，實驗報告并不能夠準確的反應出學生在實驗過程中對于實驗技能的掌握和實驗態度。依靠實驗報告這一考核手段顯得有些單薄，并不能夠真實地反映出學生的能力。

2 植物細胞工程實驗課程改革措施

2.1 改善實驗條件 植物細胞工程課程組教師通過各種平臺申請實驗項目，獲得實驗經費，以改善實驗室條件，目前植物細胞工程實驗室硬件設施更加齊全。植物細胞工程實驗室位于植物細胞工程安徽省工程技術研究中心，現有準備室、接種室、培養室以及分析處理室等，購買了新的超凈工作臺、臭氧發生器、離心機、破碎機、高壓蒸汽鍋、培養瓶以及培養架等實驗器材。植物細胞工程實驗大都是在無菌環境下進行，因此，在實驗開始前以及結束后都會對實驗室進行無菌消毒處理，一般是采用臭氧消毒;定期會對實驗室進行全面消毒。同時，對于實驗室的管理也更加嚴格，學生進入實驗室時必須更換工作服、戴無菌帽、口罩、鞋套等，保持實驗室的整潔衛生，共同維護實驗室的環境。

2.2 優化教學內容 植物細胞工程課程組教師經過不斷探索，最終決定植物細胞工程實驗安排如下內容：（1）植物組培實驗室設計和實驗設備、實驗用品認知;（2）MS培養基母液的配制;（3）MS培養基配制、滅菌與分裝;（4）外植體分化生長的誘導培養;（5）外植體脫分化生長的誘導培養;（6）組培苗的煉苗。通過這6個實驗，學生由最初認識實驗設備到獨自配制培養基并對培養基進行分裝、滅菌再到獲取愈傷組織并對其進行脫分化處理最后到煉苗，學生由淺入深逐漸掌握了完整的實驗技能，與此同時也更深一步地了解了植物細胞的全能性、分化、脫分化、再分化等概念，真正將書本上的知識具現化，用于生產實踐中。此外，皖西學院有諸多的產研學合作基地，教師會安排課時讓學生去產業基地實地參觀，將書本和實驗中所學到的技能用于生產實踐中，進一步加深同學們的理解。

2.3 改變教學形式 在了解到傳統教學的弊端后，皖西學院教師決定對原有的教學形式進行改革，不再只是簡單的讓學生預習書本上的實驗目的、實驗原理、實驗步驟等，而是采用多媒體教學。教師建立一個微信公眾號，微信公眾號里有實驗視頻，學生可自行觀看實驗視頻進行學習。實驗視頻一方面是讓學生了解到本課程的重要性以及本課程在生產實踐中的重要作用，以此提升學生對于本課程的興趣;另一方面，則是每一節課涉及的實驗技能學習，學生通過觀看視頻了解到基本的安全教育、儀器操作、無菌操作等技能。上實驗課時，教師需要對學生的預習情況進行簡單的考核，將講解的機會移交給學生。通過學生的講解，一方面，能夠加深其自己對本節知識的理解;另一方面，學生對學生進行講解，他們的思維更相近，更容易使對方明白。毫無疑問，教師需要對實驗進行補充講解，使學生了解得更加透徹[6]。

2.4 學生輪流做實驗助理 實驗課所需的試劑不再由教師配制，而是由教師安排實驗助理配制，預實驗也是由實驗助理完成，預實驗中遇到的問題可由學生自行討論解決，再與教師商討。實驗助理的安排可依據學號來分組，一組的人數由每個班級人數和實驗課時共同決定，要讓每一位同學都親自參與到預實驗中。通過安排實驗助理，一方面，極大地減輕了教師的工作量，讓教師有更多的精力去設計實驗課程以及申請實驗項目來獲得資金以此完善實驗室設備，形成良性循環;另一方面，讓學生完整地參與到實驗的每一步，預實驗能否順利完成取決于學生是否認真對待本實驗以及是否規范操作，在預實驗中遇到的問題很大程度上由學生相互討論解決，既加深了學生對于實驗的理解，也鍛煉了其獨立思考的能力。

2.5 開展設計性實驗，培養學生的創新能力 傳統的實驗課主要是由教師指定實驗項目以及實驗內容，這禁錮了學生的思維，不能充分發揮學生作為實驗主體的主觀能動性，因此可開展設計性實驗[7]，培養學生的創新能力。首先，將班級同學分為幾個小組，每個小組的人數不宜過多，過多會使某些學生不能夠完全參與到實驗中，也不能過少，過少會使學生任務繁重，所以4～5人最為適宜;其次，由教師給出1個總的研究方向;再次，學生自由選擇自己所感興趣的實驗材料，通過萬方、維普或是中國知網等查閱相關資料，自行撰寫實驗可行性分析報告、實驗方案等，所制定的實驗方案要交給教師審閱，由教師指出其中的不足并最終確定實驗是否可行。實驗方案一旦完善后，學生可自由安排時間去做實驗，實驗器材、試劑由學校提供，需要的材料由學生自行購買，實驗最后所得成果需要交給教師檢查，最終成績評定由教師和學生共同評定。通過設計性實驗的開展，發現學生對于自主設計非常感興趣，從開始到結束完全由自己把握，學生做實驗的熱情高漲。這一舉措充分調動了學生的積極性，自主設計實驗加強了同學們查閱資料、尋找信息、獨立思考的能力，培養了他們的創新能力。

2.6 豐富考核內容，使考核更加全面 傳統的考核多依賴于實驗報告，并不能夠全面反映學生能力，現決定更改考核方式，使考核的內容更加全面，更改后的考核由實驗技能考核、平時成績、實驗報告組成。實驗技能考核是在課程結束后進行測試，分為筆試（20%）和實驗操作（30%），筆試考察了學生對于實驗的基本知識、基本理論的掌握情況，實驗操作則重點在于檢查學生實驗課是否認真參與、是否規范操作以及在實驗過程中的應變能力。平時成績以學生在實驗課回答問題的情況為依據，重點在于考察學生是否認真預習以及查閱資料的能力。實驗報告注重書寫情況以及實驗數據的準確性，考察的則是學生對于實驗課的態度。總成績=實驗技能考核×50%+平時成績×30%+實驗報告×20%。通過這樣的考核方式，使學生重視實驗課、重視實驗操作，并獲得了良好的實驗技能、學會尋找問題和分析問題，極大地提高了學生的綜合能力。

3 小結

通過改善實驗室環境、優化教學內容、改變教學形式、開展設計性試驗、豐富考核內容等一系列措施，極大地提高了學生對實驗課的興趣，充分發揮了其作為實驗主體的主觀能動性。在整個實驗過程中，學生全程參與，從依賴老師變為學會發現問題并獨立解決問題，從不熟悉實驗操作到規范操作，這就是對植物細胞工程實驗教學改革探索的意義。教學改革的探索是一個長期的過程，并非一朝一夕就能完成。因此，今后需不斷改善實驗室條件，提高教師自身的綜合能力，提高教學質量，提升學生的綜合能力[8]。

參考文獻

[1]林順權.植物細胞工程[M].廈門：廈門大學出版社，2000.

[2]何曉梅，張晶晶，孫傳伯，等.應用型本科高校微生物發酵實驗工程實驗教學模式改革的探索與實踐[J].安徽農業科學，2018，46（12）：235-236.

[3]賈明良，方荷芳，徐玲玲，等.生物類專業植物細胞工程實驗教學改革探討[J].安徽農學通報，2016（22）：18.

[4]齊鳳慧，崔麗婷，左行翔，等.細胞工程實驗教學中學生創新能力的培養[J].實驗科學與技術，2016，05

[5]徐建榮，韓曉磊，郁建鋒，等.應用型地方本科院校細胞工程課程教學改革探討[J].教育教學論壇，2016，46

[6]胡連尚，孫霞，曹穎，等.植物細胞工程理論與實踐教學體系探索與實踐[J].中國校外教育，2008，02：136-137.

[7]吳麗芳，魏曉梅，韓利紅，等.植物細胞工程實驗教學改革探討[J].當代畜牧，2018，30：42-44.

[8]劉鑫，陳存武.地方應用型本科高校人才培養體系的探索與實踐：以皖西學院生物工程專業為例[J].中國大學教育，2014（12）：40-42.

（責編：張宏民）