應用型本科高校細胞生物學實驗教學改革

段訓威， 楊檳煌， 柯佳穎， 許婉芳， 董樂， 吳文林*

（1.泉州師范學院，福建 泉州 362100；2.福建省海洋藻類活性物質制備與功能開發重點實驗室，福建 泉州 362100）

構建應用型高校教育是當前我國高等院校發展的重要方向，在新環境下，建設應用型本科高校需樹立應用型教學理念[1-2]?？茖W研究是應用型本科高校建設中應有之義，亦是培養應用型人才的重要途徑，實驗教學仍是其最佳切入點，細胞生物學（理論和實驗）被認為是開展生物學專業學生科研素質訓練的優選課程，其教學質量的好壞亦被認為是直接影響學生對生命科學理論和實驗技術掌握程度的重要因素[3]。20世紀以來，細胞生物學實驗技術已逐步滲透到生命科學的各個學科，成為現代生命科學與醫學研究的重要手段[4]。如何通過細胞生物學實驗教學調動學生自主學習的積極性，培養學生獨立思考、勇于探索的精神，激發學生的想象力與創造力，培育素質高、綜合能力強的創新型人才，是新建應用型本科高校實驗教學改革的重要任務之一。以探析新建應用型普通本科高校細胞生物學實驗教學存在的問題與改革為例，優化與完善實驗教學內容、條件與考核，旨在促進應用型本科高校細胞生物學實驗教學示范中心建設。

1 細胞生物學實驗教學中存在的問題

1.1 實驗教學內容陳舊

實驗教學在傳統的教學觀念中被視為理論教學的補充，傳統細胞生物學實驗教學模式，側重于驗證傳統理論知識，諸如細胞凝集反應、細胞膜的滲透性、線粒體和液泡系的超活染色與觀察、動物細胞微絲束的光學顯微鏡觀察、巨噬細胞吞噬現象的觀察等驗證性實驗依舊占據著實驗教學內容的主要位置，縱觀這些實驗內容，其材料易得、操作簡單、結果與過程可控，缺乏技術手段和知識的綜合運用與探索，學生基本“照方抓藥”式的機械模仿[5]。然而這些實驗內容一般適用生命科學研究初期的教學，在中學教育即可開展。

1.2 實驗教學投入不足

細胞生物學實驗涉及到細胞培養等內容，實驗要求嚴格、周期長，對教學空間、設備、課程師資等均有較高要求[6]。隨著生命科學專業人數增多，實驗教學資源緊缺：教學實驗室空間及數量的不足，執行分批實踐拖長教學時間；教學設備配備不足，通常采取分組實踐，考核難以落實到每個學生；設備陳舊落后、更新慢，導致學難以致用，間接影響學生的積極性；課程組師資隊伍配備不足，細胞生物學實驗準備及教學指導工作繁雜、課時長，“1對1班”師資配比對學生的指導及監督等難以覆蓋[7]。

1.3 實驗教學模式與技術貧乏

傳統的細胞生物學實驗教學與黑板、掛圖、實物模型、投影儀、幻燈機及電視顯微鏡等分不開，教學維度單一、師生的時空無法交融，難以應付微觀層面的教學，學生對染色體結構、細胞及其微環境等缺乏直觀理解。此外，被動教學模式：“實驗準備（教師）—原理、步驟介紹（教師）—按步操作（學生）—實驗報告（學生）”在目前實驗教學中較為普遍，將整個實驗實訓過程“分工”明確，學生成了“操作工”。

1.4 實驗理論教學與實訓教學脫節

細胞生物實驗教學也有理論講解與實訓教學之分，理論講解普遍會涉及現代高端科研設備與技術的原理和基本方法，而在實訓教學與技能操作中卻與理論講解關聯甚少，如細胞培養技術的實驗教學中，學生僅了解理論上的培養過程。實驗教學與理論教學無實質性區別，理論講解與實訓教學嚴重脫節，實驗教學難以實現應用型人才培養目標。

2 細胞生物學實驗教學的改革

2.1 優化細胞生物學實驗教學內容

實驗教學內容的設計是決定實驗教學能否取得良好效果的首要環節。良好的實驗內容設計既能激活學生主觀能動性，亦可激發學生創新實踐潛力。細胞生物學實驗教學應充分平衡基礎和科學前沿，整合設計成8個大實驗分講解型、綜合型（技能綜合）、科研型3大類（見表1）。此外，通過增加實驗教學課時數，匹配實驗與理論教學進度，加強理論與實踐的聯系；構建技能綜合型實驗，整合單一技能實驗，凸顯層次化教學梯度，逐步提高學生實踐能力；對接科學研究實踐，增設科研型實驗內容，注重文獻查閱、方案設計、準備與操作、結果分析等能力的培養。同時，結合學科研究熱點與成果，不斷調整科研型實驗教學內容，將新知識、新技術引入細胞生物學實驗教學。

表1 細胞生物學實驗內容及其細分表Tab.1 Experimental contents and subtables of cell biology

2.2 完善實驗教學條件與人才隊伍建設

細胞生物學實驗教學內容的拓展及新型實驗技術的引入需有相應的實驗條件作為支撐。對建設應用型高校來說，較好的基礎實驗設施，優秀且穩定的實驗教學隊伍，是創新性實驗教學順利開展的保障。教研室不斷爭取學校和學院的積極投入，在實驗室規劃上，建設教學用細胞培養潔凈室，與普通準備及分析實驗室分開使用，在空間上基本實現全部或部分學生同時操作；在設備配備方面，普通低價設備實驗教學獨立使用，昂貴高端設備與學院科研平臺實現互聯互通，并建立實驗教學設備分批迭代制度，逐步淘汰老舊設備。此外，為保證創新實驗教學獲得更好的效果，教研室充實課程組師資隊伍，現有專任教師3人、實驗技術人員2人，職稱、學歷及年齡結構趨于合理。

2.3 豐富細胞生物學實驗教學模式與手段

實驗教學應以激發學生自主學習，提高學生發現問題、設計方案、解決問題的能力為目的。在日常實驗教學需組合多種教學模式[8]：善用引導，采用翻轉課堂教學模式，事先通過視頻、實例等講解引導學生發現問題、探討解決方案，加深對實驗全過程的理解，引導學生形成良好的科研思路；注重互動與討論，教研室已建立顯微互動教學實驗室，將實驗設計、數據處理、結果分析等納入互動討論教學內容，培養學生分析及應變能力。此外，教研室充分利用多種教學技術及軟件呈現文本、圖形、圖像、動畫、聲音等信息，實現了從微觀到宏觀的視覺體驗，從抽象到具體的全新理解。同時對復雜、危險、周期長的實驗內容建立虛擬仿真教學系統，模擬實驗教學環境，讓抽象的實驗過程形象逼真演示出來，加深了學生對實驗過程與原理等知識的理解，有助于發展學生立體思維。

2.4 完善細胞生物學實驗教學考核評定方式

考核是對教學和學習情況的評價，亦是對教學效果的反饋，良好的考核設計可實現教學-學習-優化教學的良性循環。教研室優化細胞生物學實驗教學考核方案，采用平時考核和最終考核相結合的方式，平時考核占15%（含課堂提問7.5%，考勤7.5%），考核學生的持之以恒與積累；最終考核占85%（實驗理論40%，實驗實訓45%），考核學生對實驗理論知識的掌握、臨時應變、解決與分析問題等綜合能力。實驗理論考核：側重考核前沿實驗技術與原理、設備原理、試劑與耗材使用特點等；實驗實訓考核：側重考核實驗設計、準備與操作、報告書寫等。

3 結語

在構建應用型本科高校改革中，需樹立應用型教學理念，制定培養綜合能力強、科學素養高的應用型人才培養目標[9]。在深化實驗教學改革中，提升學生綜合科學素養始終堅持基礎與前沿相結合，不斷探索細胞生物學實驗教學新策略，優化實驗教學內容設計，靈活的運用多種實驗教學手段，完善實驗教學條件與考核方式。在深化應用型本科高校細胞生物學實驗教學改革中需不斷優化整合不同專業或學科之間同類實驗內容，避免重復教學與教學資源的浪費，持續激活學生主觀能動性；不斷融合基礎與科學前沿，注入新鮮知識與技術血液，激發學生探索與創新意識；不斷調整綜合設計型實驗教學內容，實現層次化、梯度化教學，培育學生良好的科學素養。