基础-自主设计综合型植物细胞工程实验教学模式的探索与实践

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摘要：针对西南科技大学植物细胞工程实验教学过程中的具体情况，提出了基础-自主设计综合型植物细胞工程实验教学模式，是一种以学生为主体，充分发挥学生主动性，培养学生创新意识和实验能力的新的教学模式。基础实验有助于学生掌握植物细胞工程基本实验技术和技能， 自主设计综合型实验有利于对学生进行知识、能力与素质的综合培养。

关键词：植物细胞工程 基础实验 自主设计实验 创新意识 实验能力

一、引言

生物技术 (Biotechnology)是 20世纪科技史上令人瞩目的重点领域，是21世纪的一门新兴学科，也是 21世纪国家经济发展新的增长点。为适应21世纪经济和科技激烈竞争的形势以及市场经济的社会环境，高素质创新人才的培养是从事生物技术专业人才培养的教育工作者急需探讨和解决的问题。

植物细胞工程是生物技术的重要组成部分。为适应社会的发展，拓宽学生的知识面，培养全面的高素质人才，西南科技大学生命科学与工程学院于2003年开始为生物技术本科专业开设植物细胞工程课程。植物细胞工程是在植物组织培养、植物细胞融合技术等基础上发展起来的一门实验性、实践性、综合性十分强的新兴学科，是近年来生物技术专业开设的一门新兴课程。它是应用现代遗传学、细胞生物学和分子生物学的基本原理与方法，在细胞水平上研究改造生物遗传特性，以获得具有目标性状的细胞系或生物体的有关理论与技术学科。学生对植物细胞工程基础理论知识的学习、实践动手能力的获得和科学素质的培养与实验教学关系密切。由于实验教学是整个教学过程中的重要组成部分，实验方法的先进与否是直接影响高素质创新人才培养的重要环节。因此，笔者通过不断探索，根据植物细胞工程课程特点就如何提高植物细胞工程实验教学质量，对基础-自主设计综合型植物细胞工程实验教学模式进行了探索与实践。

二、植物细胞工程实验教学设计思想与特色

植物细胞工程实验课程总学时是32学时，是理论课教学学时的三分之二，在本课程教学中占很大比例。植物细胞工程是以实验技术为基础的学科，为培养和提高学生实验技能与创新思维的能力，本课程实验包括基础实验部分和设计性实验部分（独立完成试验设计与具体实施部分），通过基础实验操作，使学生在培养基配制、无菌操作和控制培养条件等技术环节上受到良好训练的同时，还可以帮助学生掌握如何应用理论知识指导实际研究。在此基础上，要求学生在规定的设计性试验题目内任选一题，独立完成试验设计和整个试验操作过程，并完成试验总结报告，进一步培养和提高学生思维能力、动手能力、分析问题和解决问题能力，同时，还可以使学生对本课程的知识得以融会贯通和升华，是本课程教学的一个重要特色。

1.注重“三基”训练，改变传统教学模式

植物细胞工程实验课是实践性非常强的一门课程，加强“基本知识、基本理论、基本技能”方面的能力训练是提高学生综合素质的前提和必要条件。

传统实验教学过程中，一般采取“照方抓药”的模式，完成实验教学。学生在实验过程中处于被动地位，多数情况下，学生只完成实验的一部分，而其它部分则由指导教师在课前准备好，导致学生只知其一，不知其二，学生的基本技能未能得到很好训练。因此，我们在植物细胞工程基础实验部分重视实验整个过程，要求学生掌握植物培养基的配制与灭菌、植物材料离体培养的无菌操作技术、不同组织和器官离体诱导培养技术和细胞培养技术、植物茎尖离体培养技术，以及农杆菌介导的烟草转化技术，要求学生完成药品的准备、培养基的制备以及无菌操作等过程，让学生理解和明白实验的原理和完成实验的关键点，做到充分让学生自己动手、自己观察、自己讨论、自己总结，加强学生“三基”培养。此外，实验课教师要做到认真备课，做好预备实验，明确每个实验的重点和难点；对实验的基本技术、操作要领和注意事项要重点讲解，对关键技术环节和操作要进行示范，使学生做到操作规范，总之，只有真正做到上述教学要求，才能达到提高学生“基本知识、基本理论、基本技能”能力的目的。

2.加强自主设计综合型实验教学，培养高素质创新人才

实验教学是生命学科教学中的重要组成部分，对整个教学起举足轻重的作用。但由于传统教学对实验教学不够重视，教学经费、实验设备以及实验系列教师力量的不足等原因，在实验教学中采取封闭式教学，学生只能在规定的时间内根据实验指导书给定的实验方法，并在实验老师示范和辅导下完成全部实验内容，在整个实验过程中学生处于被动地位，未能充分发挥学生的学习积极性，使学生感到实验只是走过场，十分乏味，使他们原有的钻研精神受到压抑或甚至消失以及潜在的创新意识未能得以发挥，阻碍了学生创造性思维的发展。鉴于此，我们在植物细胞工程实验课程内容安排和设计上以设计性实验教学为突破口，对传统实验教学方法进行改革，在继承和发扬传统实验教学精华基础上，努力创新，使植物细胞工程设计性实验教学成为一种现代的创新性实验教学方法之一。

植物细胞工程设计性实验教学学时为14学时，占实验总学时的43.75％。该部分内容创新性强，具体要求、内容安排和采取的措施如下：

学生根据指导教师的要求在下面3个试验设计题目中任选一题，每一研究题目的研究对象学生自选。要求学生独立完成试验设计和整个试验操作过程，并完成试验总结报告。试验设计题目如下：

（1）植物愈伤组织的诱导与植株再生的研究；

（2）植物体细胞胚诱导与人工种子研制；

（3）植物遗传转化与转基因植株再生。

试验设计内容要求：

（1）综述国内外与本研究领域有关的研究动态，包括取得的成就、存在的问题和进一步研究要解决的问题，提出进行本试验设计的方法及其研究的目的和意义。

（2）试验研究内容：要求对要研究的内容提出理论依据。

（3）试验研究拟采取的实施方案和技术路线：首先，对试验研究内容提出拟采取的实施方案，并对每一实施方案提出理论依据；其次，技术路线要求用框图表示。

（4）根据试验设计方案进行具体实施，完成试验总结报告。

学生试验设计的方案完成后，指导教师对方案进行科学性和可行性评估，并写出修改意见和建议，然后，要求学生在规定的时间内完成全部操作，最后完成试验总结报告。

通过学生自主设计综合型试验，培养和提高了学生思维能力、动手能力、分析问题和解决问题能力，提高了学生实验兴趣，培养了学生的创新意识。

3.严格要求实验报告的书写

在植物细胞工程实验过程中，实验指导教师要求学生认真做好实验原始记录，要求学生按照研究论文的各式写出实验报告，内容包括实验题目、实验目的、实验材料和方法、实验结果和讨论。注重实验讨论部分，因为讨论部分是实验报告的核心，要求学生利用所学的基本理论知识，找出实验结果可能存在的原因，同时，鼓励学生提出创造性的见解和认识，为今后学生书写科研论文奠定基础。

三、实验效果

基础实验教学环节不仅帮助学生掌握植物细胞工程基本实验技术和技能，而且帮助学生建立了无菌操作观念，对于刚接触植物细胞工程实验的初学者而言，具有非常好的教学效果。学生根据指导教师的要求和在基本实验技能训练基础上，自己设计一个综合性大实验，并独立完成实验的每一部分内容，使实验内容逐步加深，实验技能的训练逐步加强。因此，“基础-自主设计综合型植物细胞工程实验”作为一种以学生为主体，充分发挥学生主动性，培养学生创新意识和实验能力的新的实验教学模式， 符合21世纪复合型人才培养的需求。

1.提高学生综合能力

学生在自主设计综合性试验过程中，从试验方案的设计到实验材料和仪器设备的准备，从试验条件的摸索到每个试验环节的完成，需要运用本学科的基本理论知识和综合应用其它相关学科的基础理论知识。例如，在完成“小麦幼穗愈伤组织诱导和植株再生体系的建立”试验时， 除应用一系列的植物细胞工程实验技术外，在培养基筛选时，学生还应用了正交实验设计等生物统计学方面的知识对小麦幼穗的培养条件进行了优化。在进行试验方案设计到完成类似研究性小论文形式的实验报告时，需要利用网络查阅相关文献资料，对所得的实验数据需要利用计算机进行的处理。因此，学生自主设计综合性试验，既锻炼了学生科技论文写作、查阅文献和计算机应用的能力，同时也明显提高了学生试验设计和实验操作的能力以及分析和解决问题的能力。

2.培养学生创新意识和探索精神

学生在在完成自主设计综合性试验内容时，学生不像在完成传统实验时处于消极被动地位，而是处于积极主动地位，自己动手、动脑准备试验，主动与老师和同学进行讨论与交流。由于在试验完成过程中会遇到难以解决的问题，为解决这些问题，学生经常去图书馆或应用网络查阅相关文献资料，再和老师进行交流与讨论，提出解决问题的方案， 并利用课余时间反复试验， 反复调整试验方案， 从失败中汲取教训，直至获得成功。因此，学生自主设计性试验留给学生更多的学习和思维的时间与空间，有效地拓展了学生的学习范围，激发了学生参与实践的积极性，更好地培养了学生的创新意识和实验能力以及勇于探索的创新精神，同时教师与学生进行讨论和指导时，形成了教师与学生共同活动的互动过程和以学生为主体的学习局面。

四、结束语

植物细胞工程是四川省精品课程，在建设过程中植物细胞工程课程组始终围绕西南科技大学的办学地位和人才培养的目标，在植物细胞工程实践教学过程中不断改革与探索，提出了基础-自主设计综合型植物细胞工程实验教学模式，经过4年的实践应用，证明“基础-自主设计综合型植物细胞工程实验”的教学模式得到学生们的普遍欢迎。

参考文献：

［1］廖朝晖，郭克婷.应用生物技术专业创新人才培养的探索.中山大学学报论丛，2002，22(1)：169-173.

［2］王金发，戚康标，何炎明，张兆梁，冯冬茹.开放式实验教学的创新性及实践效果.高等理科教育，2003，(6)：51-54.

［3］高敬群.提高《无机化学实验》教学质量的基本途径.沈阳师范大学学报(自然科学版)，2006，(1)：127-128.

［4］高凌峰，许闽广.如何提高实验教学质量.海南大学学报(自然科学版)，2005，(4)：366-368.

［5］李炳学，王磊，张宁，孙军德.采用关键点控制和反馈调节，提高微生物学实验课质量.微生物学通报， 2005，32(4)：156-159.

［6］孙智杰，范蕾，曲运波，杨新芳，唐力.基础――综合设计型微生物学实验模式的实践与探索.实验技术与管理，2007，24(7)：109-111.

［7］王永飞，马三梅.提高植物细胞工程实验教学质量的一些体会.海南大学学报自然科学版，2006，24(1)：97-100.

教改项目：四川省精品课程资助项目（项目编号：sjjp0702）；四川省教育厅教改项目资助（项目编号：sjjp0609）；西南科技大学教改项目资助（项目编号：06xn0104，06xn0510，08zyjs31）。