學科交融的生命科學基礎實驗教學平臺建設

杜 坤，郭賓會，傅媛媛，駱 樂，陳一兵，周 俊，魏萬紅

學科交融的生命科學基礎實驗教學平臺建設

杜 坤1，郭賓會1，傅媛媛1，駱 樂1，陳一兵1，周 俊2，魏萬紅2

（1. 揚州大學 生命科學基礎實驗教學平臺，江蘇 揚州 225009；2. 揚州大學 實驗室與設備管理處，江蘇 揚州 225009）

為了提升實驗室建設的投資效益和實驗教學質量，揚州大學打破原有的實驗室建設模式，將原來隸屬于5個生命科學相關個學院的實驗教學中心進行了整合重組，組建了學科交融、資源共享的生命科學基礎實驗教學平臺。并通過開展集約化、信息化和開放式的實驗室管理，進一步深化實驗教學改革等建設舉措，有效提升了實驗室的建設與管理水平，提高了實驗教學質量。

生命科學；集約化管理；交叉融合；實驗教學中心

隨著高等學校教育綜合改革的不斷深入和素質教育的全面推進，實驗教學工作越來越受到重視，其在培養大學生實踐和創新創業能力等方面具有不可替代的作用[1-3]。因此，加強實驗教學中心的建設，不斷整合優質實驗教學資源，提高實驗教學質量，是全國各高校實驗室建設和實驗教學改革的重要工作之 一[4-8]。2016年初，我校將生命科學相關的實驗教學中心的部分實驗室進行進一步整合優化（涉及生物科學與技術、動物醫學、園藝與植物保護、動物科學、作物學等5個實驗教學中心），成立了揚州大學生命科學基礎實驗教學平臺，實現了資源的共享，形成了一個“以生為本、驅動創新、共建共享、提升實效”多學科交融的專業基礎實驗教學平臺。

1 我校實驗室建設歷程和平臺建設的必要性

學校通過多年的建設，實驗室建設水平有了較大的提升，但這種傳統的實驗室建設模式仍然存在不足之處：（1）各中心實驗室利用效率不高。由于大部分課程的實驗教學內容均在一個學期內完成，致使很多實驗室存在半年左右的閑置。即便那些通用型的實驗室，因為承擔教學任務的覆蓋面有限，導致實驗室利用率也不高[9]。（2）相近學科實驗教學中心的儀器設備重復性投資比例大。通過比對發現，以生命科學相關實驗教學中心為例，有2個中心同類型儀器設備的重復購置率最高達到61.7%，而5個中心所有設備的重復率也達到38.4%，這種重復投資造成了一定程度的資源浪費。（3）各中心之間建設水平差異較大。同樣是在生命科學類中，既有建設多年的國家級實驗教學示范中心，也有校級的中心，在當前中心輻射面沒有發生本質提升的情況下，國家級、省級實驗教學示范中心的優秀的建設成果、管理經驗、示范輻射效應難以得到充分的擴展。（4）不利于學科交融。各實驗教學中心相對獨立，實質性的交流較少，不利于跨學科、跨專業實踐教學體系的探索。

基于我校辦學規模較大、多校區辦學成本高的現狀，我們必須利用好有限的教學實驗室建設經費，提高實驗室的建設投資效益，實現實驗室建設的跨越式發展。

2 建立功能集約、開放共享、運行高效的生命科學基礎實驗教學平臺

2.1 整合方案

我校生命科學類相關專業實驗室目前均集中在文匯路校區，涉及5個學院的5個實驗教學中心，其中國家級實驗教學示范中心和國家級虛擬仿真實驗教學示范中心各1個，省級實驗教學中心和虛擬仿真實驗教學共享平臺共3個。通過調研，結合學校實際工作，我們認為在文匯路校區建立跨學科、共享共用的專業基礎實驗教學平臺具有一定潛力。整合方案和原則如下。

（1）總體原則：將涉及的5個相關實驗教學中心的專業基礎實驗室按功能或所承擔課程性質進行統籌規劃、重新整合（見圖1），從而提升實驗室利用效率。同時，利用現有的國家級實驗教學示范中心、虛擬仿真實驗教學示范中心的建設模式、管理經驗和實驗教學資源，不斷擴大示范中心的示范輻射效應，提升實驗室建設水平，最終讓更多學生受益。

圖1 揚州大學生命科學基礎實驗教學中心整合方案

（2）具體整合方案：首先，將覆蓋面廣，承擔同一課程實驗教學任務較重（春秋季學期均有教學任務）的實驗室，如：生物化學實驗、植物學實驗、動物學實驗、植物生理學實驗等全部納入平臺，主要進行功能和布局優化調整，如設立分光光度室、稱量室、離心室等。其次，將5個中心開設課程性質相近的實驗室合并，如5個中心中有3個獨立的遺傳學實驗室（分別開設普通遺傳學實驗、動物遺傳學實驗、作物遺傳學實驗等），3個獨立的微生物學實驗室（分別開設微生物生物學實驗、植物微生物學實驗、獸醫微生物學實驗），2個獨立的動物生理學實驗室（分別開設動物生理學實驗、人體與動物生理學實驗等）。這部分實驗室實驗方法、實驗內容等大致相同，只是實驗材料上存在差異，因此可以進行整合優化后納入平臺。再者，有一些課程即便課程性質、開設對象、實驗材料、實驗方法、實驗內容等均不相同，但對實驗室的配置要求或所使用的儀器設備基本相同，可在平臺中按功能設立這類通用實驗室，服務于上述課程。如昆蟲學實驗、植物病理學實驗、獸醫病理學實驗、組織胚胎學實驗、寄生蟲病學實驗等均需要且一般只需要使用生物顯微鏡或體視顯微鏡，可將這些課程全部納入顯微鏡室。5個中心參與整合、重組的實驗室共20余個，合計2500 m2（見表1）。

表1 參與整合、重組的實驗室一覽表

2.2 平臺架構

為了滿足生命科學相關專業基礎課程的實驗教學、大學生創新實踐活動、國際合作和社會服務的實際需求，按照上述整合方案，科學規劃，組建了揚州大學生命科學檢測實驗教學平臺。平臺為獨立建制，配備正、副主任各1名，掛靠學校實驗室與設備管理處，由學校直接撥款建設，撤銷涉及整合的相關實驗教學中心的實驗室編制，原則上不再對這部分實驗室進行撥款建設。平臺選址位于揚州大學文匯路校區 國際合作樓1–2層，空間位置相對獨立。學校抽調 各相關實驗中心專職實驗技術人員全職到平臺工作，同時加大引進力度，平臺現有專職實驗技術人員7 名，其中具有博士學位的4名，有高級實驗師職稱 的3名。

平臺下設形態與結構、結構與功能、遺傳與生態共3個子平臺（見表2），1個大學生自主創新實驗室和部分實驗輔助用房（實驗準備室、藥品庫房、易耗品庫房、危險化學品庫房等），共計25間，1810 m2。

表2 平臺實驗室設置一覽表

3 加強平臺條件建設

加強對平臺建設的頂層設計，統籌規劃、分步實施。兩年來，共計調撥儀器設備2200臺套，新購1000余臺套，投入建設經費約600萬元，主要用于平臺基礎設施的建設和儀器設備的更新。目前，平臺所有實驗室均已覆蓋校園無線網絡、智能監控系統和智能門禁系統，實驗室環境舒適，安全設施到位，為實驗教學的有序開展提供了良好的支撐。

同時，我們加強實驗室管理信息化建設，自主研發了“生物學實驗課程群在線教學平臺”（已獲得計算機軟件著作權證書），能夠實現線上排課、實驗室管理，學生線上選課，相關資源在線學習、在線考核、在線提交（批復）實驗報告等功能，為擴大服務面、提高實驗教學效果和實驗室管理水平提供了有力保障[10]。

4 進一步深化實驗教學改革

4.1 加強虛擬仿真實驗教學

我們依托國家級虛擬仿真實驗教學中心和江蘇省虛擬仿真實驗教學共享平臺的建設，重點圍繞生物學實體實驗教學中存在的部分實驗內容難以開展，體內反應過程難以觀察、實驗耗時長等問題，投入經費150 萬元，自主研制了“雙子葉植物營養器官建成虛擬仿真實驗（VR）”“兔的形態結構與功能3D虛擬仿真實驗”“數字切片系統”等一批優質虛擬仿真實驗教學項目（PC和智能移動終端設備均可訪問），豐富了實驗教學內容，拓展了實驗教學時空，也提升了學生的學習興趣。為了充分利用好這些虛擬仿真資源，圍繞預習、實驗過程、復習等教學環節，對每個實驗項目制定了個性化的、虛實結合的實驗教學方案。同時，突破了傳統實驗考核方式的限制，分別以“虛擬實驗室、教學實體實驗室、自主創新實驗室”為考場，以實驗預習、實驗過程、實驗結果、知識整合和應用拓展等為主要考核內容，構建了“結果與過程”并重的實驗考核體系，有效提升了實驗教學效果[11-12]。

4.2 加強大學生實踐技能和創新能力的訓練

我們堅持“基本實踐技能培養是培養學生創新意識和能力的基礎”的指導思想，制定一系列加強大學生動手實踐能力培養的機制。一是定期舉辦各種類型的實驗技能大賽，以比賽的形式促進學生對基本實驗技能和儀器設備規范化操作的掌握；二是鼓勵教師開展研究性實驗教學活動，以解決一個相關的科學問題為抓手，突出學生綜合實踐能力的鍛煉，以單人或團隊（2~4 人）的形式來實施具體的實驗方案；三是以我校創新實驗班為試點，在制定培養方案中規定每個學生在四年級之前必須完成一次自主創新實驗項目（單獨設置必修學分），此項目由學生自主設計、自主實施、自己撰寫結題報告，平臺為項目配備指導教師，并提供資金支持。通過上述舉措的實施，學生的實踐技能和創新能力的得到了一定的提高。

4.3 發揮好平臺作為生命科學知識科普宣傳陣地的作用

平臺除了將提升相關專業學生實踐創新能力作為主要工作重心以外，我們還充分發揮其在生命科學知識科普宣傳教育中的積極作用。平臺每年暑期均舉辦面向全市青少年的生命科學相關的夏令營活動，讓他們了解生命個體、生命活動規律，了解我們所生活的這個生機勃勃的家園。此外，平臺還開設了一門面向全校非生物類專業的通識教育實驗課程——“生命科學奧秘探索”，以及一些跨學科的公共選修課程，如“生命科學與藝術”等。

5 建設成效

平臺的成立，為上述5個相關學院騰出實驗用房約2500 m2（共計節約700 m2），原實驗用房可用于學院的人才引進、科研實驗室建設、專業綜合實訓場所的建設等，較大的為學院緩解了用房壓力。平臺通過集約化、開放式的管理手段，使得相關實驗室儀器設備利用率提高了近87%，大大提升了實驗室建設的投資效益。

目前，平臺實驗室及儀器設備配置合理，可適應多專業、多學科的應用實踐，在滿足實驗實踐教學需求的同時，實行全天候網絡預約開放制度，為學生自主開放、創新實驗的開設提供了先進的實訓平臺。平臺成立以來，實驗技術人員獲得省級教研教改課題1項，江蘇省教學成果二等獎1項，全國高校生命科學類微課比賽二等獎1項，全國虛擬仿真實驗教學資源建設成果二等獎1項，計算機軟件著作權證書2項；2017年，平臺研制的“兔的形態結構與功能3D虛擬仿真實驗”入選為國家級虛擬仿真示范性實驗教學項目。

References)

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Construction of basic experimental teaching platform for life sciences with interdisciplinary integration

DU Kun1, GUO Binhui1, FU Yuanyuan1, LUO Le1, CHEN Yibing1, ZHOU Jun2, WEI Wanhong2

(1. Basic Experimental Teaching Platform of Life Sciences, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China; 2. Laboratory and Equipment Management Office, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China)

In order to improve the investment benefit of laboratory construction and the quality of experimental teaching, Yangzhou University broke the original laboratory construction mode, reorganized the experimental teaching centers which belonged to five life sciences related colleges, and set up the experimental teaching platform for life sciences based on interdisciplinary integration and resource sharing. By carrying out intensive, informative and open laboratory management, and by deepening the reform of experimental teaching and other construction measures, the construction and management level of laboratory has been effectively raised, and the quality of experimental teaching has been improved.

life sciences; intensive management; integration; experimental teaching center

G482

A

1002-4956(2019)07-0253-04

10.16791/j.cnki.sjg.2019.07.062

2018-12-06

2019-05-08

江蘇省高校實驗室研究會研究課題項目（GS2017BZZ12）；江蘇省教改課題項目（2017JSJG239）

杜坤（1980—），男，江蘇南京，博士，高級實驗師，生命科學基礎實驗教學平臺主任，主要研究方向為植物學和實驗室建設管理.E-mail: dukun@yzu.edu.cn