动物遗传育种与繁殖重点实验室是黑龙江省高校重点实验室, 在省教育厅和学校的大力支持与持续资助下, 实验室硬件条件得到很大改善, 研究队伍学术能力得到显著提升, 充分具备承担动物遗传育种与繁殖领域国家和省级重大项目研究任务的能力。本实验室人员目前承担国家自然科学基金重点项目、973计划、863计划、国家产业技术体系项目、国家转基因专项课题、国家支撑计划项目子课题等多项国家高级别项目, 取得了多项高水平的科研成果, 在本领域具有较高的学术地位。
本实验室不仅是凝练学科发展方向、凝聚优秀人才的重要平台, 同时也是增加我校科技储备和可持续发展的重要基础。在全面提高本领域科研水平的同时, 还积极配合学校教学单位, 利用实验室的资源为本科生设立开放性综合实验、引导学生积极参与科研创新活动, 并与毕业论文结合起来, 使本科学生真正感受到科研工作者从事创新研究的氛围, 进而拥有广阔的视野及综合能力。经过几年的建设和完善, 笔者认为依托重点实验室引导和带动本科生从事科研活动, 不仅可以培养学生科研兴趣, 提高学生的科研能力, 还充分利用重点实验室的优势资源, 为改善教学效果和充实教学内容做出重要的贡献。
1 改善教学效果、充实教学内容
作为高校教学水平评估的重要评估指标, 实验教学需要培养基础扎实、知识面广, 能力强、素质高且具有创新意识和创新能力的人才, 以适应社会需求和提高办学效益[1]。目前高校的多数实验教学是采取“封闭式”的管理方式[1], 学生只能在安排好的固定时间内到实验室按指导书上的规定步骤做规定的实验项目, 这种“按方取药”的实验教学, 不利于充分发挥学生对实验的积极性和主动性, 不利于培养学生的动手能力和创新精神。
本实验室根据自身条件, 为本科生开设若干门实验课程, 其中有“现代分子生物学综合实验”, 该课程以开放式实验教学为主要特点, 即学生的实验时间不再局限于课内实验规定的时间, 学生可以在实验周内的任何时间包括课余、假期实验室开放的时间完成实验内容。开放性实验为学生提供了发挥创新思维和发展个性的环境, 让学生有更多的时间了解各种实验仪器和装置, 掌握各个实验的实验方法, 熟悉实验过程, 有更多的时间深入进行实验, 提出新的问题, 并通过解决问题培养自身创新思维。“现代分子生物学综合实验”除了开放教学以外, 还根据本领域研究的热点问题增加了一些实验内容, 如设置了与禽类脂类代谢有关的基因 (如脂肪酸结合蛋白基因) 的克隆、原核表达、真核表达以及Western blot检测等。这些实验内容都是本领域研究生阶段研究的一些热点和难点问题, 因此在本科阶段就让学生接触并亲自动手完成这些实验过程, 一方面可以加强学生对本领域研究的了解, 另一方面为一部分学生将来继续从事该领域的科学研究奠定了良好的基础。
2 充分利用实验室资源
在开放性实验如“现代分子生物学综合实验”教学过程中, 实验室各类仪器可以被更加有效的利用, 学生可以充分利用实验室开放的期间进行实验, 这样就可以避免以往实验高峰时期设备不够用、平时一些设备大量闲置的现象发生。例如实验室的水平电泳设备较少, 如果所有学生同时进行电泳检测, 那么就会使这些仪器设备长时间超负荷运转, 很多学生也要浪费时间在实验室等待, 实验效率和进度大大降低;经过开放调整之后, 学生可以统筹规划时间、设备, 合理安排实验。在设立开放性实验的同时, 实验室还设立一些常规性实验如“分子遗传学实验”、“普通遗传学实验”等。在“分子遗传学实验”过程中, 结合实验拥有较充足的垂直板电泳系统, 安排学生2人/组进行垂直电泳检测, 这样每位学生都有独立完成整个实验过程 (聚丙烯酰胺凝胶的制备、电泳设备的连接、样品制备及上样、电泳及凝胶染色等) 的可能。这样的实验设计既充分利用了实验室现有的资源, 又可以培养学生独立操作的能力, 提高学生的实验技能。
本科实验教学充分的利用了实验室的物质资源 (仪器、设备、实验材料等) , 与此同时, 在大学生科研创新活动中还有效地利用了实验室的人力资源。我们鼓励一些具有科研创新能力的本科生来实验室从事科研活动, 学生自己选择实验项目, 申请大学生科研创新课题, 在教师的指导下和研究生的带动下循序渐进展开实验, 这不仅有效利用了实验室的人力资源, 而且为大学生今后的科研生涯奠定了扎实的基础。
3 提高大学生实验能力
高等学校的教育目标是培养具有创新精神和实践能力的高素质人才[1]。实验教学所具有的实践性、真实性是任何其它媒体所无法替代的, 是提高学生素质、培养学生创新精神和实践能力所必须的[2,3]。依托于本实验室开设的“现代分子生物学综合实验”在培养学生独立操作能力方面取得了良好的效果, 在教学过程中积极调整实验内容和改进实验方式, 减少验证性实验, 增加综合性实验。实验过程中让学生自己做准备, 通过查看实验指导和其它参考资料了解实验目的、原理、所需器材、操作步骤, 通过这些措施来提高学生对实验的认识, 培养学生对实验的探知兴趣。动手能力是学生的基本素质, 实验操作是培养学生动手能力的最好机会和途径。“现代分子生物学综合实验”由原来的集体性或5人/组的实验改为2人/组的实验方式, 让每个学生都有足够的动手时间和机会独立完成实验, 增强实验技能。良好的实验操作是科研成功的重要环节, 因此实验操作前教师给学生进行示范性操作和讲解也是很有必要的, 否则学生在实验过程中会出现错误操作并逐渐养成不良的习惯。为了建立和培养学生良好的实验操作技能, 我们制作并购置了一些优质的影视材料, 让学生观察演示性实验并配合教师的讲解, 这样既可以培养学生观察能力又对规范学生实验操作有着积极的作用。
开展课外科研活动也是提高大学生科研能力的有效途径之一[2]。本实验室鼓励和支持大学生利用假期和课余时间走进实验室, 这些学生多数已经得到“大学生创新基金项目”的资助, 他们结合自己的项目, 在教师的指导下自行展开实验。科研实践培养了学生的思维能力、探究能力, 观察问题、分析问题和解决问题的能力, 激发了学生探求科学奥秘的兴趣, 使学生理解了知识积累、知识创新的重要性, 促进了学生的学习和对专业的热爱。另外本实验也已成为大学生进行毕业论文或设计的重要场所, 学生在实验室可以了解到当前学科的发展方向和高新技术研究现状, 新颖而富有挑战性的课题培养了学生的创新思维。同时, 通过言传身教, 学生从老师身上学到了严谨踏实的工作作风, 在潜移默化中提高了学生的综合素质。
4 问题与建议
本实验室经过几年的建设和完善, 已建立起一套适合于展开高水平科研工作的平台系统, 并且在本科实验教学方面也获得了一定的成效, 但是针对如何能够更好的发挥重点实验室的整体优势来提高本科生科研能力方面仍然存在着一些问题。
(1) 实验教学改革力度不大, 多数实验仍然以验证性的实验居多, 综合性、设计性实验偏少。实验室开放力度不够, 多数实验还是采用常规的实验教学方式来完成。
(2) 实验室的管理体制和管理水平还与国外相差甚远。一个实验室无论其设备有多先进、资源有多充足, 如果不进行很好的管理, 工作是做不好的。
(3) 本科生科研创新能力不强, 多数学生对指导教师的依赖性较强, 缺乏开创新思维, 学生独立进行实验能力还有待于进一步提高。
针对上述的几方面具体问题, 经过与实验室的相关教师多方交流, 笔者建议采取以下几方面措施来完善, 以逐步提高本科生的科研能力。
(1) 进一步推进实验教学改革, 加大实验室的开放程度。应进一步推进实验教学改革, 精简内容重复的验证性实验, 保留经典实验, 增开综合性、设计性实验。改革实验教学模式, 大力实施“开放式、研究性实验教学”。“开放式、研究性”实验是一类内容较复杂的实验项目, 这些实验项目具有较高的难度和较强的综合性, 同时具有科学性、新颖性、实用性等特色。
(2) 要建立和完善开放式实验教学的管理制度, 使管理工作规范化、制度化。完善实验室的管理体制对充分发挥实验室的作用十分重要[5], 因此必须对实验教学的开放制度制定一些切实可行的管理办法。例如, 开放实验时间如何预约、仪器设备怎样维护、实验报告和实验学分怎样评定等。
(3) 积极引导和激励学生展开创新性实验设计, 挖掘学生的潜力。教师在实验设计过程中要发挥的主导作用, 教师要把握实验设计的难易程度, 过易, 难以激发学生探究的热情, 过难, 学生无从下手;要激励学生发掘问题的新奇思路, 挖掘学生创新思维的潜力;要鼓励学生, 尤其是学生遇到挫折时, 教师鼓励的语言和肯定的评价, 会使学生感到鼓舞。学生在实验设计过程要体现主体作用, 在实验设计方案的过程中学生要善于发现问题, 提出问题;在完善实验设计和实验实施过程中要加强分析问题, 解决问题的思维能力。
摘要：依托黑龙江省高校重点实验室的人力和物力资源为本科生设立开放性综合试验、引导和鼓励学生积极参与科研创新活动, 使本科学生真正感受到科研工作者从事创新研究的氛围, 进而拥有广阔的视野及综合能力。本文围绕重点充分利用实验室优势资源、改善本科实验教学效果、充实实验教学内容、提高大学生的科研能力等方面对重点实验室做出的贡献加以阐述;同时还针对如何能够更好地发挥重点实验室的整体优势, 全面提高本科生科研能力提出了建议。
关键词：重点实验室,本科生,实验教学,教学效果,科研能力
参考文献
[1] 田甜.高校开放式实验教学的意义及管理[J].中国科技信息, 2007, 23:265～267, 271.
[2] 顾景梅, 邹玉红, 马小隆, 宋吉勇.改进实验教学发挥实验室在培养高素质人才中的作用[J].实验室科学, 2009, 2:35～37.
[3] 武向侠.浅谈高校实验室在人才培养中的作用[J].实验室科学, 2008, 2:186～187.
[4] 季敬璋, 吕建新.依托省级重点实验室, 提高本科生科研创新能力[J].高教论坛, 2009, 1:70～71, 77.
[5] 夏临华.创新人才培养的摇篮--浅谈高校实验室在人才培养中的作用[J].实验室研究与探索, 2006, 25 (8) :889～892.