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1.1实验内容陈旧。由于受计划课时、经费条件等因素限制,目前细胞生物学实验项目多为传统验证性的,如光学显微镜的构造与使用、细胞凝集反应等内容。以上实验内容和遗传实验重复。1.2学生缺乏主动性。现行的实验教学模式是以验证理论为主,实验方式简单枯燥。一般实验不要求学生查阅文献、分析资料,也不要求学生设计详细的实验步骤,这样的实验教学模式很少能够发挥学生的主观能动性,不利于培养师范类院校学生分析问题和解决问题的能力[3]。1.3考核内容不完善。由于细胞生物学实验课是考察课,独立于理论课考核,考查内容主要以出勤、卫生、实验报告为主,教师主观性较大,缺乏一定的量化标准,较难反应学生的动手能力,进而影响了学生学习动力。
2.改善实验教学条件,增加实验教学学时
为了保证实验教学改革的顺利进行,提高实验教学改革的成效,需要进一步加强实验室建设。首先要建立开放实验室,将分子实验室、细胞生物学实验室和遗传学实验室整合为现代生物学实验室。从而优化了实验室的资源共享;其次增加教学实验经费,改善教学条件。
3.优化实验内容,构建实验教学新体系
3.1科学设置实验内容。在细胞生物学实验课程的教学过程中,教师需要调整课程内容。调整的原则:一合并技术单一、重复性的实验。如观察细胞形态结构、线粒体和液泡系的超活染色与观察、人类X染色体的观察等实验,可将这些单项实验组合为系统综合性实验。3.2建立“三性”实验教学模式。传统的细胞生物学实验教学内容多为验证性试验,为进一步深化实验教学改革,增强学生综合分析能力,数据处理及查阅资料能力和实践能力,所以制定了以验证性、综合性、设计性为中心实验的“三性”教学内容。验证性实验是通过验证某些已有结论使学生掌握某些探索自然事物的方法;综合性实验是运用本课程或与本课程相关的多种课程知识,对学生实验技能和实验方法进行综合训练的一种复合性实验。
4.结语
为使细胞生物学实验教学质量上一个新台阶,拥有符合实际的教学模式,以适应新形势下实验教学水平的发展,所以进行细胞实验教学的改革是迫在眉睫的任务。通过优化实验内容,改革教学方法和教学手段,借助辅助教学手段等,让细胞实验课摆脱传统模式,最大限度地增强师范类学生的自主性与参与性,以利于培养具有一定创新潜能和动手能力的综合应用型人才。
作者:马勇 陈秀莉 图雅 单位:包头师范学院生物科学与技术学院
参考文献:
[1]翟中和.细胞生物学[M].北京:高等教育出版社,2008.
1.1实验课较多,很多实验设计到生物安全问题
《免疫学检验》在本院专科医学检验技术专业的课时分配:总课时90节,理论48节,实验42节,几乎是1∶1的比例。本院医学检验技术专业开设的实验有:抗原抗体的制备(2节)、动物实验(4节)、凝集反应(4节)、沉淀反应(2学时)、血清总补体测定(2节)、免疫荧光技术(4节)、化学发光(4节)、免疫细胞分离技术(4节)、免疫细胞功能测定(6节)、酶联免疫吸附试验(ELISA)(4节)、免疫病理实验(2节)、医院免疫室见习(4节)。除了医院免疫室见习外,其他每个实验都要学生自己动手操作,这些实验中,不是要接触细菌,就是要使用血清,或是接种实验动物,而这些标本都是可能带有极大生物危险的感染性致病因子,不管是直接感染,还是因为一些操作因素导致的感染性致病因子间接的播散到环境中去,都会对动物、植物、人类社会造成潜在的危险。虽然在实验之前都对细菌、动物、血清进行了筛选,但是不可预知的生物危险仍然存在。另外,《免疫学检验》实验中还要经常开启橡胶瓶塞、离心、移液器吹打、去注射器针头、混合震荡等实验操作,都会导致气溶胶产生,而实验室感染的最常见原因就是气溶胶吸入。由此可见,《免疫学检验》实验课中开设生物安全教育的意义非常大,也是十分必要的。
1.2学生生物安全意识淡薄,不重视生物安全
《免疫学检验》和《微生物学检验》这两门课程是医学检验技术专业的主干专业课,本院通常在第2年的第一学期同时开设这两门课,在学生学习完免疫学基础理论知识,进入免疫学实验室学习免疫学检验实验技术时,微生物检验实验技术的学习也还只在入门阶段,对于生物安全还没有什么概念,对一些潜在的生物危害因素,认识不到位,尤其是对待血清标本,学生认为培养出来的,看得见的,比如一些致病菌可能是生物危险因子,但是血清标本里面那些看不见、潜在的生物危害因子,比如乙肝病毒往往被忽视,特别是同学之间相互检测血清标本时,不认为自己同学的血清是可能带有生物危险因子的。因此,在《免疫学检验》这门实验课中,体现的是在思想上,学生没有自我保护意识或者意识淡薄。在行为上,对实验室的各种实验标本看作普通东西,在实验操作的过程中没有看到潜在的危险因素,很容易忽视其在实验过程中可能产生的生物危害。
2探索《免疫学检验》实验中的生物安全防护对策
2.1提高《免疫学检验》实验教师的生物安全防护知识
首先要对《免疫学检验》的实验教师进行生物安全知识的培训。俗话说,给人一滴水,自己要有一桶水,要想使学生能够很好地掌握相关的生物安全知识,具有生物安全防范意识,实验教师本人首先必须具备丰富的生物安全专业知识,并在思想上高度重视、在行为上起到榜样作用。对卫生部颁发的一些重要文件,比如《实验室生物安全通用要求》、《医疗废物管理条例》等文件都应该熟练掌握。
2.2加强学生生物安全防护知识的学习
学生通过什么途径来学习生物安全知识,如何学习生物安全知识,是非常重要的。实验教师也应该高度重视学生生物安全知识的学习问题,使学生从根本上认识到生物安全防护的重要性,真正具备自我防护能力。由于学校没有专门的生物安全课,所以可以根据学生的实际开课情况,采用多种方式学习,比如:专题讲座,可以介绍社会、医院等关于生物安全方面的一些突发事件和存在的一些典型案例。通过这些讲座,可以使学生充分意识到生物安全防护知识对于检验工作人员的重要性。其次还可以通过见习的方式进行学习,比如,安排学生到医院检验科的免疫学检验实验室参观,让他们更直观的学习到规范的生物安全防护方法。当然,生物安全知识重要而宽泛,通过这些方式是远远不够的,可以充分利用现在的网络技术,把相关的,重要的生物安全知识上传到系部网站,供学生自学。当然,最重要的,也是最有效的学习方式就是进入实验室,通过教师的讲解和示范进行实践学习。总之,使学生能从多方面吸收生物安全防护知识,全面建立生物安全防护意识。
2.3加强学生的实验操作技术培训
(1)从最基本的生物安全防护知识入手:比如只要进入免疫学检验实验室都必须穿工作服,强调离开实验室时一定要脱下工作服反折,这一点,如果不强调,往往很多学生,一到下课,直接脱下工作服就放书包了。强调工作服要经常清洗消毒;实验完后消毒洗手;禁止吸烟、吃食物;保持桌面干净整洁,传染性物品放入消毒容器内;如有菌材料溅出,应报告教师及时做出适当处理;在使用实验器材时一定要合理、规范。对在实验中需要的实验物品不准随意抛掷;对潜在的带有生物危害的标本都要进行高压蒸汽灭菌或是其他方法消毒后才能处理。(2)严格遵守实验操作规程。在免疫学实验过程中产生的主要生物危害有:使用离心机离心、操作玻片凝集实验、对动物进行接种、用移液器吹打、去注射器针头等所产生的气溶胶吸入,而这些实验都是免疫学检验实验中的常规实验,每一个学生都必须操作和掌握。除此以外,在实验过程中还可能遇到皮肤黏膜污染、被感染的实验动物咬伤、误食,甚至可能被刺伤割伤等。总之,要求学生在实验过程中必须严格遵守生物安全有关规定,反复强调实验中的安全注意事项,对学生在操作过程中出现的问题及时指导和规范,避免任何意外事件发生的可能。
2.4加强《免疫学检验》实验室生物安全管理体系的建设
本院在2008年成立了生物安全委员会,实验室也专门配备了一名生物安全员,落实到了生物安全管理责任制,教研室主任也定期组织教师学习生物安全的相关标准、政策与法规等,但主要是针对微生物检验实验室,虽然其生物安全管理制度不断得到完善,但是免疫学实验中的一些生物安全问题仍然没有引起足够的重视。所以,加强《免疫学检验》实验室生物安全管理体系的建设十分必要。对免疫学检验实验中的各个技术操作规程也要严格进行规范,每次实验完毕进行相关的记录等。在实验室中,要规范各种标识,使其时效性与警示作用得到保证。在发生紧急情况时的联系电话,事故处理的流程应张贴在明显处等,使工作人员发生问题时,能及时找到处理问题的人。总之,实验室环境的井然有序,管理体系的完善建立,对初入免疫学检验实验室的检验专业学生来说就是最好的示范,并有很强的警示作用。
2.5加强《免疫学检验》实验室的清洁与消毒管理
1.1缺乏完整独立的教学大纲
原有的生物化学实验教学无论从内容上还是形式上都附属于理论教学,没有单独开设课程,缺少完整独立的教学大纲,使得实验课教学的目标不明确,实验间的关联性不强,不能很好地展现实验教学的系统性和连贯性.
1.2教学内容安排不科学
由于受到实验教学学时以及实验仪器的制约,教学中主要以验证性实验为主,综合性及设计性实验偏少.验证性实验的结果都是已知的,操作方法也是固定的,只要按照步骤进行实验就可以了,学生参与的积极性与主动性都不强,不利于培养学生的创新思维和创新能力.
1.3考核方法不全面
以往生物化学实验成绩只占生物化学总成绩的20%,仅单纯依赖实验报告完成的好坏进行评定,这样的考核方式势必会造成学生不重视生物化学实验课,从而使教学效果不能得到很好的保障.
1.4实验室资源利用率不高
平时实验室只在实验教学时使用,对学生在课余时间开展的科研活动未完全开放,造成实验仪器和设备的利用率不高,导致实验资源浪费,同时也影响了学生进行科学探索的热情.
2优化实验教学体系
新的教学计划实施以来,借鉴其他高校的成功经验,结合我校生物化学实验教学条件的现状,遵循客观性、相对独立性、创新性和系统性原则,对原有的实验教学体系进行了优化.制定新的生物化学实验教学大纲,编写实验教材,调整实验教学内容,改进实验教学方法,优化课程考核方式,提高实验室的开放力度.通过在这些方面的改革,更好地促进了学生参与实验的积极性,使其实验动手能力得到了极大的锻炼,教学效果也有了较为显著的提高.
2.1实验教学大纲的制定
在新的生物化学实验教学大纲中,明确了课程目标是让学生在实验中加深对基础理论知识的理解,熟悉并掌握生物化学实验的基本操作技能,培养科学思维、分析问题和解决问题的能力,为以后所参与的科学研究奠定良好的基础.制定的生物化学实验教学大纲以基本技术为依据,包括离心、层析、电泳、膜分离、PCR与分子克隆等,根据实验室的硬件和软件配置情况,按照验证性实验、综合性实验和设计性实验的层次安排了具体的实验,由简单到复杂,循序渐进地培养和锻炼学生的实验操作能力.
2.2实验教材的编写
根据教学大纲的要求,参考生物化学实验相关的文献资料,结合教学和科研工作,编写了适合生物化学实验教学的教材.实验内容涉及生物化学课程中的糖类、脂类、蛋白质、酶和核酸等生物大分子的提取、含量和纯度的检测及性质的验证等,实验技术包括分光光度技术、电泳技术、层析技术和离心技术等.该实验教材中还加入实验记录、实验报告写作规范和写作要点,也增加了实验室安全要求、实验废弃物的处理方法、实验中涉及到的安全隐患、实验器具的洗涤干燥及计量仪器的选择与使用等较为全面的内容.在教材的使用过程中,及时对发现的问题进行记录,以期在教材再版时进一步地补充和修正,使其更加完善合理,让学生真正地理解每个实验乃至每个实验步骤的设计目的和原理,这样可以使所学的知识在以后的科学研究中达到学以致用的效果.
2.3教学内容的调整
实验教学内容是影响实验教学质量的一个重要因素,在调整实验教学内容时,始终注重与生物化学理论课程的衔接呼应,内容从易到难,并适度重复实验基础知识、基本方法和基本技能,使学生能够充分掌握并自我运用.原来的生物化学实验不是独立的课程,学时较少,只能以验证性实验为主.在新的教学计划中,生物化学实验独立开课,学时也有所增加.教学内容也进一步地调整为:首先讲授基本实验理论,传授基本实验技能,进行基本能力的培养,强调实验技术要领和操作的规范性;然后在此基础上开展验证性实验、综合性实验和设计性实验,综合性与设计性实验使学生能够主动地去选题,查阅文献,制定实验技术方案,优化实验体系,分析和解决实验过程中出现的问题,对实验结果进行归纳总结,通过这样的锻炼可以培养学生的综合能力,激发学生对科学研究的兴趣,启发学生的研究思路,挖掘学生的创造潜能,提高学生的创新意识和科研能力.
2.4教学方法的多样化
传统的实验教学基本上以灌输、模拟和验证为主.授课方式多以板书为主,信息量较小,虽然能够传授知识,但不利于学生创新能力的培养,学生的学习主动性也没有得到充分的发挥.现在的教学根据生物科学专业的特点建立了“以学生为主体、教师为主导,实现学生自我学习、自我实践”的教学新模式.
2.4.1以教师为主导,开拓学生的创新思维
通过提出问题→分析问题→实验实践→总结归纳→再提出问题的可持续循环模式进行实验教学,鼓励学生打破思维定势,进行发散性、拓展性与联系性的思考.提出一个科学问题,让学生去思考,查阅文献资料进行研读,自主设计实验,教师在此过程中适时地给予科学的指导并提出合理化建议,从而使实验方案具有科学性和可行性.鼓励学生利用课余时间参与教师的科学研究项目的相关工作,这样不仅可以锻炼学生解决科学问题的能力,还可以拓展学生的知识面,同时也给学生营造了良好的思考问题的氛围,这是一种能够培养学生科学素养和创新精神的课外教学模式.实践证明,通过结合科研工作中遇到的问题来教学,可以增强学生学习的趣味性,拓展学习内容,对学生创新实践能力的培养起着非常重要的作用.
2.4.2以学生为主体,充分发挥学生的主观能动性
在实验教学中要鼓励学生积极参与实验的准备及讲解,充分发挥学生在实验教学过程中的主体地位,提高学生的语言表达与科学思维的能力.
(1)由学生准备实验.
在大多数的实验教学中,实验准备工作(包括样品的准备和预处理、试剂的配制与分装、仪器的调试等),都是由授课教师或实验教师准备的.这样造成的结果就是学生在上课时“人到心未到”,像机器人一样进行操作,缺少必要的思考.为了改变这种现象,现阶段生物化学实验课基本都是由学生自己动手准备,教师给予一定的指导,通过这种方式,使学生知道实验准备的重要性及规范实验操作的必要性.
(2)学生主讲,教师辅助的教学模式.
实验教学前,让学生分成多个小组,把不同的实验分配给这些小组,让学生以小组为单位查阅资料、制作多媒体幻灯片,上课时,让各小组安排学生来讲解实验的目的与意义、实验原理、操作步骤和注意事项等内容,最后教师进行必要的更正和补充.通过这种教学方式,使学生的语言表达能力得到了锻炼,同时也使他们在文献查阅和PPT课件制作方面有所进步,提高了对生物化学学习的兴趣,促进了他们在课余时间自主学习的积极性.
(3)以错误为鉴,为正确的学习打基础.
在确保安全的前提下,放手让学生去做实验,对于在此过程中出现的一些错误和不规范的操作,待实验结束后再根据实验结果进行纠正.要求学生在后续的实验中主动地相互纠错,培养他们细致观察、规范操作、认真思考的良好习惯.通过这种方法,可以更好地整合知识,锻炼思维,全面提高学生分析问题和解决问题的能力.探索以学生为主体,教师为主导的教学新模式,摒弃原有的以教师为中心,学生被动学习的教学方式,使实验教学逐步实现教向学的转变.让学生真正成为实验教学活动的主体,使他们的主观能动性能够得以更好的展现,激发学生的创新意识,有效地培养学生的创新思维能力.通过实施这种新的教学模式,学生在仪器操作的熟练程度、实验现象的观察力以及数据的分析能力等方面都得到了很好的锻炼和增强,学生实践能力和创新能力得到了较为全面的提高.
2.4.3运用多媒体,增加授课的信息量
利用现代化的多媒体教学工具,如计算机辅助教学录像、投影幻灯片等,将教学中难以用语言和图形表述清楚的内容,通过动画的形式进行演示,这样既能够活跃学习气氛,增加课堂的生动性和趣味性,同时也可以增强学生对抽象知识点或原理的感性认识,调动学生学习的主动性,提高实验效率和教学效果.
2.5优化考核方式
改革了生物化学实验课程的考核形式,最终成绩由四部分构成:考勤及平时课堂表现占20%,实验报告占20%,实验理论考试占30%,实验操作考试占30%.从实践效果来看,改变了以往学生重理论轻实验的现象,使学生的实验操作能力、综合分析问题的能力及知识创新能力有机结合在一起,调动了学生参与实验课程的教与学的主动性和积极性.考核内容更加丰富,考核形式更加趋于合理和全面,打破了以往的实验报告定成绩的惯性思维,提高了学生在实验中对实际操作的重视程度,也进一步加深了学生对实验理论的理解.
2.6开放教学实验室
为促进教学实验室开放,提高仪器的使用效率,鼓励本科生提前进入实验室进行科研活动.从2005年开始设立了“实验技术研究项目”,在2010年又设立了“教学实验室开放基金”,制定了相应的管理办法和操作规范,经费资助力度逐年增加.实验室的开放,一方面,有利于实现以学生为本实施个性化教育,充分发挥学生的自主性和创造性,培养学生良好的科研思维.另一方面,学生在教师的指导下进行一些探索性科学研究,有利于激发创新灵感的产生,也有利于新想法在实践中得以释放和验证,对培养学生的综合素质是非常有益的.学生通过参与实验室开放基金项目的相关课题,可把所学的生物化学知识运用到科学研究的实践中,使学生对专业知识的理解得以加深.同时也对科学研究的基本流程有了初步认识,增强了积极开展科研的意识和专业学习的兴趣,锻炼了学生实验操作、文献阅读、数据分析以及独立思考的能力.
3结语
【关键词】复方生物黄酮;Ames实验;小鼠骨髓细胞微核实验;小鼠畸形实验
【Abstract】Inordertostudythepotentialmutationgenesisofcompoundflavine,wehaveperformedAmestests,ratmarrowosteocytemicronucleartestsandratspermdeformationtests.Theresultsareallnegative,notoxicchangeshavebeenobserved.Itisconcludedthatnomutationgenesiseffectsofcompoundbio-flavinehavebeendiscoveredinfeedingdosage.
【Keywords】compoundbio-flavine;Amestests;ratmarrowosteocytemicronucleartests;ratspermdeformationtests
随着生命科学的不断发展,人们对生物黄酮有了广泛的研究,发现黄酮类化合物具有良好的抗氧化性能[1]和清除自由基的能力[2];具有抗肿瘤作用[3];植物雌激素样作用;减少体内胆固醇的合成,降糖作用[4]和降低血清胆固醇浓度和对心脑血管的保护作用[5];对细胞免疫功能和非特异性免疫功能均有提高作用。生物黄酮的种类众多,其来源不同,所发挥的生物活性也不同。根据传统中医理论以枸杞、黄芪、银杏叶为主要原料,辅以其他辅料制成的复方生物黄酮,可以更好的发挥黄酮的提高免疫作用,尽管这些主要原料均来源于“既食又药”的物质,但是关于复方成分的致突变性研究较少。为了研究复方生物黄酮(圣安泰牌百力康片)可能对人体造成的潜在致突变性,我们对该产品进行了Ames实验、小鼠骨髓微核实验和小鼠畸形实验,以期为今后开发利用我国“既食又药”的医药宝库提供科学依据。
1材料与方法
1.1样品复方生物黄酮的商品名称为圣安泰牌百力康片,由哈尔滨圣安泰生物科技有限公司提供。样品以枸杞、黄芪、银杏叶为主要原料,辅以其他辅料制成,功效成分为总黄酮。
1.2材料昆明种小白鼠(批准证号:医动字第09-2-7号),购自黑龙江省肿瘤研究所实验动物中心。TA97a、TA98、TA100和TA102四种菌株引自美国加州大学Ames实验室。
1.3方法
1.3.1鼠伤寒沙门氏菌/哺乳动物微粒体酶实验(Ames实验)TA97a、TA98、TA100和TA102四种菌株引自美国加州大学Ames实验室。经菌株特性鉴定均符合实验要求。活化系统为PCB-五氯诱导的雄性Wistar大鼠肝s-9液。按1:9加入辅助因子(Ames1983年配方)配成10%s-9混合液,经阳性诱变剂活性鉴定符合实验要求。实验样品经XAD-11树脂柱过滤及洗脱预处理,最后以DMSO为溶剂,剂量设计分别为5mg/皿、1mg/皿、0.2mg/皿、0.04mg/皿和0.008mg/皿受试物。除上述5个剂量组外,又设未处理对照组、溶剂对照组(DMSO)和阳性对照组[加s-9用2-AF(TA102用1,8-二羟蒽醌),不加s-9用DEXON(TA100用叠氮钠)]。采用平板渗入法进行实验。在保温的顶层培养基中依次加入测试菌株新鲜增菌液0.1ml,混匀;加受试物或对照物0.1ml[需活化时加入10%s-9混合液0.5ml(含s-95μl)],再混匀,迅速倾入底层培养基上,转动平皿使顶层培养基均匀分布在底层上,平放固化,37℃培养48h观察结果。每个剂量平行做了3皿,并重复一次,最后以3皿平均值报告实验结果。
1.3.2小鼠骨髓细胞微核实验昆明种小白鼠,体重25~30g,共50只,在本实验室适应环境7天后,随机分成5组,每组10只,雌雄各半。高剂量组剂量为10g/kgbw;中剂量组为5g/kgBw;低剂量组为2.5g/kgbw;阴性对照组经口灌胃蒸馏水;阳性对照组灌胃给予环磷酰胺,剂量为40.0mg/kgbw。按20ml/kgbw灌胃容积进行灌胃。采用30h给受试物法,即二次给受试物间隔24h,第二次给受试物后6h颈椎脱臼处死小鼠,取股骨,常规制片。显微镜双盲法阅片,每只小鼠观察1000个嗜多染红细胞(PCE),记录有微核的嗜多染红细胞数,计算出微核率。每只动物计数200个嗜多染红细胞,观察嗜多染红细胞与成熟红细胞比值。
1.3.3小鼠畸形实验昆明种小白鼠25只,体重25~30g;随机分成5组,每组5只。设3个剂量组,剂量设计同小鼠骨髓微核实验,即高剂量组为10g/kgbw,中剂量组为5g/kgbw,低剂量组为2.5g/kgbw。阴性对照组给予蒸馏水,阳性对照组给予环磷酰胺,剂量为40mg/kgbw。所有各组均按20ml/kgbw容积灌胃,每日1次,连续5天。各组动物均于首次投入检样后35天处死。按常规方法制片,固定,2%伊红溶液染色,每只小鼠镜检1000个完整,计算畸形率。
2结果
2.1鼠伤寒沙门氏菌/哺乳动物微粒体酶实验(Ames实验)圣安泰牌百力康片二次Ames实验结果见表1和表2。
表1圣安泰牌百力康片第一次Ames实验结果(x±s)
注:以上结果为3皿回变菌落数的平均值
表2圣安泰牌百力康片第二次Ames实验结果(x±s)
注:以上结果为3皿回变菌落数的平均值
实验结果表明,受检样品对Ames各实验菌株在加与不加活化系统条件下均呈阴性结果,即鼠伤寒沙门氏菌/哺乳动物微粒体酶实验为突变阴性结果。
2.2小鼠骨髓细胞微核实验圣安泰牌百力康片的小鼠骨髓嗜多染红细胞微核实验结果见表3。
表3圣安泰牌百力康片小鼠骨髓细胞微核实验结果
注:与阴性对照组相比**P<0.01
对实验结果进行泊松分布检验,结果两个性别小鼠除阳性对照组外,各剂量组微核率与阴性对照组相比均无统计学差异(P>0.05),亦无剂量效应关系,说明受试物小鼠骨髓细胞微核实验为阴性结果。此外,各组动物PCE/RBC值经方差分析差异无显著性,说明各组动物均未见到细胞毒性作用。
2.3小鼠畸形实验圣安泰牌百力康片的小鼠畸形实验结果见表4。
表4圣安泰牌百力康片对小鼠畸形发生率的影响
注:与阴性对照组相比**P<0.01
从表4可见,各组小鼠均可见到一定数量的畸形,除阳性对照组外各实验组小鼠的畸形与阴性对照组相比,均没有超过2倍,且无剂量效应关系,亦无统计学意义,说明受试物对小鼠畸形发生率无影响。
3讨论
复方生物黄酮的主要来源为枸杞、银杏叶和黄芪。研究证实这几种成分未见致突变毒性结果。枸杞的Ames实验(TA97、TA98、TA100、TA1024个菌株)结果为无论加S9与不加S9回变菌落数均未超过空白对照的两倍。雌性和雄性动物的微核率分别为1.6‰与1.2‰,与阴性对照组微核率相比,差异不显著。小鼠畸形实验畸形率均在正常范围内,与阴性对照组畸形率相比,差异无统计学意义[6]。对银杏叶的遗传毒性实验研究也未见致突变作用[7],目前尚未见黄芪的突变性研究。本文在急性毒性实验的基础上进行了复方生物黄酮的Ames实验、小鼠畸形实验和小鼠畸形实验,结果表明复方生物黄酮对Ames各实验菌株在加与不加活化系统条件下均呈阴性结果。各剂量组微核率与阴性对照组相比均无统计学差异(P>0.05),亦无剂量效应关系,说明受试物小鼠骨髓细胞微核实验为阴性结果。各组小鼠均可见到一定数量的畸形,除阳性对照组外,各实验组小鼠的畸形与阴性对照组相比,均没有超过2倍,且无剂量效应关系,亦无统计学意义,说明受试物对小鼠畸形发生率无影响。总之,本研究结果说明实验剂量的复方生物黄酮没有致突变性。
【参考文献】
1姚平,刘烈刚,贾文波,等.银杏黄酮对小鼠急性酒精摄入后抗氧化系统的影响.卫生研究,2005,34(3):303-306.
2彭珊珊,于化泓,赵哲霞.具有抗氧化效果的植物性食品.食品科技,2005,1:44-48.
3杜凤英.植物雌激素抗癌作用的研究进展.预防医学情报杂志,2005,21(2):153-155.
4曹群华,瞿伟菁,牛伟,等.沙棘黄酮对链脲佐菌素致糖尿病大鼠降糖作用.营养学报,2005,27(2):151-154.
5朱旭贞.杏丁治疗急性脑梗死50例疗效观察.现代中西医结合杂志,2005,14(9):1169.
1.1系统概述
目前,有害生物防控重点实验室管理工作主要包括实验室介绍、通知通告、科研平台管理、人员管理、学术交流管理、开放课题管理等几个方面,基于Web的植物有害生物防控重点实验室信息管理系统提供了新闻实时动态显示、相关文档的动态上传和下载,以及后台的便捷管理。使用户便捷地浏览新闻、查阅相关文档、了解科研进展及开放课题的申报等信息。同时也为该系统后台的管理人员提供相应的维护及管理功能。
1.2系统功能设计
实验室信息管理系统结构设计分为实验室介绍、新闻公告、科学研究、科研队伍、科研平台、人才培养、学术交流、开放课题等八个模块。
1.2.1实验室介绍
实验室介绍包括实验室整体概况、组织框架、学术委员会、实验室规章制度及联系方式等方面的介绍,用户通过这个模块可对实验室的基本情况进行了解。
1.2.2新闻公告
新闻公告包括新闻动态和通知通告,系统提供实时远程与管理的功能。
1.2.3科学研究
科学研究介绍本实验室的研究方向、科研课题、获奖成果、专著论文、专利等方面的基本情况。
1.2.4科研平台
科研平台介绍实验室仪器设备和科研设施,方便实验室成员的共享。
1.2.5科研队伍
从不同研究方向对各研究组进行系统介绍,包括研究组负责人、研究组成员,点击人员名称可查看详细介绍,包括人员职务、研究领域、学术团体/期刊兼职、研究成果及发表论著等。
1.2.6人才培养
介绍本实验室培养的博士后、博士研究生及硕士研究生的基本情况。
1.2.7学术交流
本模块展示的是实验室对外交流、学术报告及学术会议的一些信息。
1.2.8开放课题
开放课题的管理是实验室管理的重要组成部分。本模块可查看申请指南、基金管理办法,并能下载申请书、合同书和结题报告格式模板,并能按年份查阅每年的开放课题和批复清单。
2系统实现
浙江省植物有害生物防控重点实验室信息管理系统采用浏览器/服务器(B/S)的体系结构来实现,即采用“用户层—应用层—数据层”三层分布的架构模式。底层为信息管理系统数据库,采用SQLServ-er2005管理。中间层为应用层,以IIS作为Web页面的服务器,通过Java动态网页技术访问后台数据库。顶层为客户端,用户只需要一个通用的Web浏览器,就可以对信息管理系统进行访问,浏览器作为用户与整个系统的接口,用于页面显示、用户信息输入和下载等交互功能的实现。以Web方式实现实验室信息数据的统一管理,数据的输入,贮存和查询检索等功能,最大限度地实现了功能强、使用简便、界面友好等设计目标。
3结束语
关键词:高中生物;实验室管理;对策
一、完善实验室管理制度建设
所谓“无规矩,不成方圆”。提高高中生物实验室的管理效率,首先要设计并制定出完善的实验室管理制度,客观而言,生物实验室管理是一项较为专业且复杂的工作,主要表现在日常管理的清洁、安全、维修、整理、记录等方面。作为实验室管理员,应遵循日常管理规范,恪尽职守地完成日常管理工作。如实验室的清洁管理工作,就需要从防火、防潮、防锈、防霉变、防腐蚀等维度入手。又如,生物实验室的器材、药品,不仅要保证其质量的有效性,还需要注意安全问题。易饶、易爆、易挥发的药品,应按照保存准则妥善管理,避免其温度过高或者过低、湿度过大、阳关照射过强,等等。此外,还应重视水电、门窗的安全性,做好防盗工作。作为实验管理员,应具备良好的专业水平及应变能力,如发生事故时,要采取有效应对措施。有的生物实验室存储有大量资料文献,因而管理人员还需要学习档案文献管理的方法及手段。
二、实验资源的配置及合理利用
实验是以一定的物质基础为支撑的。缺乏先进的实验材料、设备及充足的实验药品试剂,使实验课程无法有效地进行。为此,作为学校领导,应在教育资源配置方面,结合学校的实际情况,适度调整并扩大对生物实验室的项目经济投入,为学校的实验教学提供所需的基础平台。对于某些价格高昂的实验设施,尤其是药品试剂类,由学校独立承担过于困难。为此,学校可联系其他中学共同购进,从而提高使用效益。事实上,这类试剂虽然昂贵,但使用量往往较小,因而合资购买并分配,不会影响学生的实验学习所需。还有某些必备的实验用品,由于生活中并不常见,故而在市场上难以购进。为此,学校可与区域高校建立合作关系,从而实现资源共享。此外,也可发动、鼓励学生组建“生物兴趣小组”,以活动的形式制作、生产、饲养、收集生物实验用品或材料。比如,我的教授的班级中,有学生在外出旅游时,收集了一些蝉蜕空壳带入实验室。又如,有学生提出美化生物实验室的设想:剪裁掉塑料瓶底部,瓶盖拧紧,注入一定的水分,将玉树、绿萝等植物培植于其中。诸如此类的小活动,丰富了实验室资源、美化了实验室环境、锻炼了学生的动手操作能力、激发了学生的学习热情。
三、培养学生良好的实验习惯
新课程改革,要求加强学生的动手实验课程比例。在教师的引导下,学生或通过独立思考,或与他人协作,从而在实验中有所“发现”。众所周知,这种自我的“发现”,其印象更加深刻,而对于其中的因素、关联、规律、作用等理解得更加透彻。培养学生良好的实验习惯,是学生生物实验课程的顺利进行,还是完善实验室管理的重要途径。为了确保实验教学活动有序、平稳且高效地展开,课前的准备工作必不可少。我在实验课之前,事先让学生学习学校制定的《学生实验规则》,其中涉及的规则较多,主要包括两个方面:一是课堂纪律问题。如不能随手丢弃垃圾、不应随便走动、带齐学习用具、轻拿轻放实验设备,等等;二是实验关联问题。如实验器皿发生破坏、打碎等事宜,应及时报告,方便教师记录在册。此外,实验结束后,应轮流留下几位同学帮助教师清点、整理实验器材,检查水电,打扫卫生,关好门窗等。
四、加强实验室管理员师资队伍建设
人才是最为宝贵的资源。缺乏高素质的人才队伍,纵然具备科学的工作理念,先进的技术设备,完善的运行制度,也难以收到应有的教学效果。同理,现行高中生物实验室管理,要完善实验室管理工作,提高生物实验教学质量,加强管理员的师资队伍建设。其一,树立爱岗敬业的工作理念。无论是生物教师兼职的实验室管理员,或是学校单独设立的生物实验室管理员,均应具备敬岗爱业的工作理念。“苟有所见,虽布衣之贱,远守之微,亦可施用”。而事实上,实验室管理工作是学校培养人才不可或缺的重要环节,对学生探究、实践及合作能力的培养意义重大。为此,管理员应提高思想认识,形成积极向上的工作态度。其二,提高自身业务素养。“吾生也有涯,而知也无涯。”作为决定学生实验及实践学习质量的管理员,应坚持终身学习的良好品质。一方面,全面且深入地配合教师开展教学工作,学习新课改下的课程标准及教材内容,充实自我的业务能力,更好地服务于学生。另一方面,加强管理知识培训,外出参观、学习其他学校的实验室管理模式。推陈出新,结合学校的实际情况,不断优化实验室的管理方法及手段。管理员应积极开展创新研究,并落实于实践工作中。如对教学仪器的功能开发利用、学习新设备的操作技术等。此外,学生是学习的主体,而青春期的中学生,聪明有余而学习的柔韧性不足,逆反心理较为明显。因此,管理员应多与学生交流,了解学生的所思所想,参与学生实践活动,构建和谐的师生关系,为实验教学奠定基础。
作者:福建省泉州第五中学 单位:福建省泉州第五中学
参考文献
仪器分析理论与实践脱节
由于生物仪器分析课堂理论教学教材的更新落后于学院实验室仪器设备的更新,有的仪器只在书本上见过,而自己实验室拥有的仪器设备书本上却没有,仪器分析理论与实践脱节的矛盾严重影响了教学效果。虽然有些院校的实验室拥有许多先进的大型精密贵重仪器设备,但是很多学生直到毕业都不知道自己的身边就拥有这么好的资源,更不用说去了解、掌握和使用,造成了资源的巨大浪费。作为课堂理论教学的延伸,生物仪器分析现场实验教学对应用型人才的培养起到决定性的作用。
随着国内经济飞速发展,许多单位经费充分,购买了许多先进的仪器设备,对应用型人才提出了新的要求:掌握最前沿的科学仪器,特别是科学分析仪器的基本原理和使用方法,以及应用科学分析仪器解决相应问题的能力。但是现实情况是生物仪器分析的专门化人才培养与当前经济社会发展对应用型人才的高要求发生严重脱节现象。从这一点上看,充分利用实验室的资源,坚持实验室拥有什么仪器就学习什么仪器的原则,改革生物仪器分析现场实验教学模式,与时惧进,培养适应社会需要的应用型人才势在必行。
根据实验室实际拥有的仪器设备,编写教案
生物仪器分析是一门实用性很强的学科,由于仪器分析技术的发展很快,教材内容难以作到及时更新,所以在实际教学中要不断引入最新内容,将仪器分析技术的最新发展和应用引入到教学内容中,使学生了解和掌握本领域内科技发展的最前沿。同时生命科学领域的研究者对于当代各类分析仪器的原理、组成、特点等各方面应当具备基本的了解,才能在科学研究中有的放矢地善用这些工具以达到研究的目的。针对这一特点,我们结合本院实际拥有的仪器设备,对生物仪器分析现场实验教学进行改革。由各实验室具体负责,首先根据实验室实际拥有的仪器设备进行分类,安排最熟悉仪器的教师、研究生和仪器管理人员进行备课,编写备课教案,并对备课的思路、方法做出统一部署。
(1)思路
学院近几年发展迅速,购置了大量生物仪器设备,因此,针对目前学院学科发展特点及专业发展方向,对学院实际拥有的大型仪器进行分类,合理分配备课、教学任务,编写重点突出仪器的原理、性能及该仪器所涵盖的测试功能、操作方法及操作注意事项的备课教案。目的就是把实验室拥有的资源全部释放给学生,把生命科学学院实验室变成生物仪器分析的实践基地。
(2)方法
把生物仪器分析现场实验教学的任务分配给两个综合实验室,由实验室主任及实验室负责仪器管理的实验技术人员根据每台仪器的实际使用情况,具体安排备课及讲课人员名单。并共同商讨每台仪器需要讲授的内容,按时进行备课,编写教案。并及时上缴备课教案,由实验室统一检查备课效果,以充分确保备课教案的质量和实用性。
学院的每一位教师和研究生都有自己的专业方向和专业特点,使用的仪器及技术分析都有自己的特色和专长。随着许多先进的设备、精密的仪器不断出现,尤其是仪器分析理论发展的非常快,要适应教学及科研工作的需要,就要不断提高自身素质,不断更新知识。所以他们都利用业余时间查阅国内外文献,及时掌握学科发展的前沿和动态,在备课过程中增加相关的内容,把仪器发展的最新信息带给学生。同时研究生是大型仪器设备具体操作使用的主力军,对仪器的性能及仪器所涵盖的测试功能、仪器的操作方法及操作过程中容易出现的问题及注意事项,都有全面而切合实际的掌握和经验,最适合也最应该参与实验室“生物仪器分析”现场实验教学的任务。
实验室技术管理人员根据实验室仪器的实际使用情况,对实验室所有的仪器设备进行分类、分配。每一位教师和研究生合作负责一台或几台自己最熟悉、与自己的科研成果联系最密切,而且经常使用的仪器,对仪器的构造、工作原理、操作方法及结合自己的科研实际对样品处理、数据分析等进行详细、准确、系统地备课并编写备课教案。目前我国的一些大型精密贵重仪器设备仍然依赖进口,仪器的使用说明书及操作界面都是英文版,为了正确地使用仪器,必须把英文翻译成中文,只有这样才能正确使用仪器,充分开发利用仪器的所有功能。在备课的过程中,通过安排仪器工程师进行现场仪器培训讲座,并通过研究生的协助来完成翻译工作。对于操作过程复杂的仪器,请工程师或操作熟练的研究生规范操作并全程录象,制做成光盘作为教案的一部分。例如测序仪从PumpBlock的清洁与维护、安装毛细管、灌胶、样品的准备、测序程序的运行到测序结果的分析,都进行了详细、规范的操作录象,对关键环节进行了详细解说,对容易出现的问题进行了重点突出。通过科学分类和合理分配工作任务,在实验室全体人员的共同努力,把本实验室所涉及的所有大、中、小各种仪器全部进行了详细的备课、编写了备课教案,为《生物仪器分析》现场实验教学提供了有力的基础和保障。
改革生物仪器分析现场实验教学方法
(1)精彩的开篇
生物仪器分析课堂理论教学已对生物分析仪器的构造、工作原理、分析方法等相关内容做了理论上的解说,使学生掌握了相关的理论知识。而作为课堂理论教学的延伸,生物仪器分析现场实验教学是学生消化理论知识,真正掌握生物仪器使用的关键一步。一个好的开始是成功的一半,生命科学仪器的种类及仪器分析方法有很多,在讲解各种仪器的分析使用方法之前,必须做一个引导性的介绍。
现场实验教学重点介绍该类仪器及方法在现实生活、生产中的应用及对生命科学事业发展的贡献,激发学生的学习兴趣。我们的做法是,通过介绍仪器发展的历史提高学生的兴趣。例如,在显微镜的实验教学中,通过介绍本实验室拥有的从普通的光学显微镜、电子显微镜、荧光显微镜到激光扫描共聚焦显微镜等本学院拥有的显微镜发展历史,增强学生的自豪感和学习兴趣。另外,进一步介绍本学院教师使用该仪器及分析方法取得的最新科研成果,并把教师科研成果的图片或结果展示给学生看,使学生感受到科学研究就在身边,仪器分析无处不在,从而激发他们的学习热情。
(2)灵活的教学方法
灵活多样的教学方法,可以提高学生的学习兴趣,轻松愉快地接受所学的知识。教学常用的方法是以风趣幽默、言简意赅的语言引入主题,通过启发提问、讲授与讨论、对照比较等多种教学手段使学生迅速掌握仪器的特点,提高教学效率。在讲课的过程中可以通过一些有趣的问题来调动学生的学习主动性。除了重点教授基本内容及重点、难点外,还在教学的过程穿插一些小型讨论,在讨论中发现问题、分析问题、解决问题,活跃气氛。例如,讲到最基本的仪器使用时,以pH计的使用为例,通过现场实物的操作演示,从标准液的配置、测试电极的保护与使用及酸碱度的标定,每一个细节都需要仔细、认真、科学合理。使学生真实感受到严谨、规范的操作才是利己利人的最好做法,即保护了仪器又保证了实验结果;否则,即损害了仪器又可能使整个实验过程有毁于一旦,浪费大量的人力物力。以此培养学生求真务实、科学严谨的作风。
(3)丰富的教学手段
充分利用网络信息及仪器厂家附赠的模拟软件,同时不断跟踪国内外专业教学软件开发的最新动态,丰富教学资源内容。例如,在讲高压液相色谱的原理、构造及操作分析时,把仪器厂家附赠的模拟软件全部展示给学生使学生对仪器的原理、构造、操作方法一目了然,有了丰富的感性认识之后,可以进一步加深对理论知识的理解和巩固。教材上介绍的仪器不可能有机会全部实际操作,就容易造成理论与实际相脱节的矛盾,而利用丰富的多媒体手段,就可以使仪器的结构功能及操作方法逼真地展现在学生的面前,不但减少了学时数,而且提高了学习效率。
(4)实验教学任务落实到实验室
适当调整师资,打破一门课只有一名教师授课的教学模式,而是把实验教学任务落实到实验室,组成一个生物仪器分析课程现场实验教学的教学团队,让精通每种仪器的教师、研究生和仪器技术管理人员担任实验室仪器的实验教学任务。生物仪器分析课与其他课程不同,教师不但要有专业理论知识,更要有丰富的仪器分析经验,只有这样才能保证理论与实践的有机结合,收到良好的教学效果。
(5)组织专题或学术讲座
聘请相关专家以专题或学术讲座的形式介绍实验室拥有的仪器及生命科学领域相关仪器发展的前沿知识,包括仪器厂家的工程师、学术专家、本院教师等多方面人才。其内容有些是涉及本学院拥有的仪器或生命科学领域相关仪器的最新发展和研究动态,有些是利用仪器分析原理取得的科研成果。由于讲座结合学生实际,能做到通俗易懂,又保证有一定学术价值,使广大学生开阔了眼界,及时了解生命科学发展的最前沿,又掌握了大型精密仪器的基本原理和性能,为学生后续的就业和考研提供了有利的支持,收到了较好的教学效果。
改革生物仪器分析现场实验教学的措施
知识与能力相交融、动手与动脑相协调是生物仪器分析课堂理论教学和现场实验教学两个相辅相成的方面。理论教学使学生熟悉每种仪器分析方法和基本理论,可以培养学生的思维和创新能力,而生物仪器分析现场实验教学则是在学生掌握仪器分析基本原理和基本方法的基础上,使学生逐步学会运用仪器分析理论和实验技术解决与本专业学科相关实际问题的方法和技能。
(1)原则
改革生物仪器分析现场实验教学措施的基本原则,就是充分利用本学院拥有的大型精密仪器,坚持有什么仪器就学什么仪器的原则,采用因材施教和分层次教学模式。
(2)加强实验的预习及基本操作技能训练
有预习才有准备,学生要做好实验必须要课下进行预习,提前对实验所涉及的仪器及专业知识进行预习,了解和掌握各类仪器的使用。这是仪器分析实验必不可少的重要环节,对提高仪器分析实验课的教学质量具有重要作用。对于基础简单的仪器操作,教师要根据具体情况,对关键环节及容易出现问题地方进行重点介绍,并亲自操作演示。例如移液器的使用、凝胶的制备、比色皿的对比使用等,使学生对生物技术的基本技能熟练而准确地掌握。
(3)注重分析仪器的现场观摩及实际应用考察
对于大型精密的贵重仪器设备,为了培养学生的实验技能及分析问题、解决问题的能力等综合素质,理论课教师在授课前可以提前带学生进行分析仪器的现场观摩及实际应用考察,增加学生的感性认识。这个过程也让学生对学院拥有的先进仪器设备产生自豪感,增强学生在理论授课时的理解力。
(4)实验设计
根据学生学习的一般规律和学生个体的实际情况,把仪器分析实验分为三个阶段,即:基础实验阶段、综合设计实验和参与课题的科研实验阶段。根据因材施教和分层次教学的原则,组织学生进行实验教学。
①基础实验阶段
本阶段涉及生物仪器分析的基础、经典实验,是配合各专业理论课教学的以演示性、验证性为主的实验,是面向全体学生的基础性实验教学,它包括生物样品的预制备及各种普通常用生物仪器的使用。通过这些验证性的实验,学生能掌握仪器分析的基本原理、操作技能和仪器的使用范围。本阶段的实验是在教师的指导下由学生独立完成。通过采用人工配置的简单试样分析对象,保证人人动手亲自操作,使学生有充分的时间使用仪器进行操作,重在培养学生的动手能力和观察能力;通过基础实验阶段使学生熟悉一般实验操作技能以及实验数据的采集、处理、分析和综合能力。
②综合设计实验阶段
配合学生的毕业论文设计及日后的考研和就业,经指导教师同意并指导,使学生在掌握基本实验技能的基础上,充分利用实验室现有的仪器设备,完成自选的综合设计型实验。本阶段是面向学习能力较强,专业知识扎实,同时又有参与实验设计、了解实验室大型仪器设备要求的同学。本阶段综合了现代科技发展的新知识、新技术和新方法的实验,是以学生为主体的实践教学方法,重在培养学生综合运用所学知识和技能解决实际问题的能力和创新意识,如作物遗传育种、基因工程等。教师可根据实验室的设备条件,引导学生设计出与生活关系密切相关的综合性实验方案,例如水稻的转基因遗传转化等。学生根据自己的兴趣爱好自由组合,以个人或小组为单位任选一题进行实验方案的设计,包括采样、预处理、测定和数据处理等各个环节的实验方案。由指导教师集中审阅、指导实验方案。然后小组内分工协作,各负其责,自行准备实验材料,熟悉所用仪器的工作原理及操作方法,进行试样预处理和上机测试,分析数据并撰写实验报告。该阶段并不要求学生独立完成,而是让学生在综合性的设计实验中,熟悉科学研究的过程和方法,消除科学研究的神秘面纱,拉近与科学研究的距离,进一步熟悉实验室拥有的仪器设备的性能,让学生体会到参与科学研究的乐趣。
③参与课题的科研实验阶段
本阶段的实验是针对基础好,学有余力,对仪器分析课程具有浓厚兴趣,同时又对科研工作有强烈要求的学生设立的。学生通过与专业课教师的交流,了解教师的研究方向和研究课题,根据自己的兴趣爱好主动地参加教师的科研课题、课外科技活动项目和毕业设计。根据双向选择的原则自由组合,指导教师要对学生提出要求并针对实际情况进行辅导,同时结合开放实验室的管理制度,要求并督促学生参加实验室的仪器培训班,取得上岗合格证后,方可进入教师的科研团队。参与科研的学生需要阅读有关课题的相关国内外文献至少2篇以上,写出科研计划和开题报告,由教师进行审核并确定其可行性。在实验的过程中,教师与学生进行及时的交流与沟通,通过PPT的形式向教师做出汇报,使教师及时了解学生的实验进展及存在的问题,有针对性地进行辅导和改进。实验实施过程中,开放实验室提供必要的实验场地、仪器设备,学生根据自己的情况自主安排时间,预约进入开放实验室进行实验。
这一过程可以作为毕业论文的前期工作,激发学生的积极性。综合设计实验阶段和参与课题的科研实验阶段,充分体现了因材施教和分层次教学的改革模式。同时教师在科研过程中所表现出来的科学、严谨工作态度和作风对学生也起到潜移默化的作用。在此过程中,学生的创造思维能力,从事科学研究的基本素质和技能会得到不断提高。
实验室开放
仪器分析课程的课时很难满足学生的科研需要。仅仅通过前面几个环节的实验,学院拥有的大量精密贵重仪器这一丰富的资源也不能得到充分的利用。所以,为了充分利用自身的资源,培养学生的实际能力,为今后的考研和就业提供有利的支持,学院为学生设立了全天侯开放实验室,学生可以随时预约自己的实验时间,合理安排实验和科研时间,充分利用了本学院拥有的丰富的仪器设备资源。开放实验室对实验室的管理人员和实验技术人员提出了更高的要求。我们要求实验技术人员积极参与科研、仪器培训现场实验教学中,不断提高自身素质,使生物仪器分析现场实验教学效果有了明显提高,实验室的各项管理工作也因此上了一个新的台阶。
背景资料:影响种子萌发的非生物因素可能涉及光、水、温度、空气、土壤等,你能否通过实验找出哪个是种子萌发的必要条件?提供的实验器材:大豆种子、水、培养皿、纱布等。要求:请根据提供的实验材料,针对一个因素,提出一个可重复操作的问题,设计一组对照实验,完成工作单并进行实验。1.提出问题:%%%%%%%%%提出假设:%%%%%%%%%2.设计探究方案:写出实验设计方案或实验步骤(可以用文字表述,也可以画图或设计表格)3.收集和展示数据(设计观察记录用的表格,记录实验现象)4.完成实验5.分析和解释结果6.你的实验结果是否与假设相一致,如果不一致,请分析原因。你对该实验有哪些改进?
二、评价方法
科学探究能力的主要能力结构是科学知识的掌握、科学方法的应用、表达和交流三个方面,科学探究每个维度都可以从这三个指标进行评价,从而形成科学探究能力的评价体系。1.科学知识的掌握评价标准分值5:能够依据自己选择的探究因素,选择合适的实验材料,设计出简单、合理、易操作的实验装置,实验过程符合科学逻辑。分值3:能够依据自己选择的探究因素,选择合适的实验材料,设计出合理可行的实验装置,实验过程符合科学逻辑。分值1:实验材料选择不恰当,实验装置设计不合理,实验过程缺乏基本科学逻辑。2.科学方法的应用评价标准分值5:选取恰当数量的大豆种子,实验装置应考虑适宜的萌发条件,科学合理设置对照实验,考虑相同环境因素,保证某一外界因素这一单一变量,有明确可信的数据记录。分值3:选取恰当数量的大豆种子,科学合理设置对照实验,保证某一外界因素单一变量。分值1:未考虑实验的变量控制,设计的实验方案与检验假说没有逻辑上的关系。3.表达与交流评价标准分值5:能够简明有条理地叙述探究方案,实验装置描述清晰易懂,易被他人重复。分值3:能详细叙述出探究方案,基本能被他人理解和重复。分值1:探究方案的表述不完成,逻辑混乱,不可重复。
案例1:
(1)先在2个纸杯上分别标上“A”和“B”。
(2)分别在A杯和B杯内放入250g土。
(3)再在A杯和B杯内分别放入10粒大小相似并完整有生命力的大豆种子。
4)在A杯内每天浇水,B杯不浇水。
(5)仔细观察一周并记录种子萌况。评价:科学知识的掌握5分;科学方法的应用5分;表达与交流5分。
案例2:
(1)取两个烧杯,都放入相等泥土。
(2)分别放入10粒种子,每天浇等量的水。
(3)一个放于温暖阳光下,另一个同样放于阳光下,但不让它照到光。
(4)连续观察一周,每天记录萌发数量。待修改问题:
(1)烧杯未标记。
(2)表达可再详细、具体些。评价:科学知识的掌握5分;科学方法的应用3分;表达与交流3分。
案例3:在土壤里均匀播种种子和水,在温度37度时会不会发芽。多试几次,每次不同湿度温度。待修改问题:
(1)未用标记。
(2)没有设置对照实验,没有控制实验变量,变量不唯一。
(3)表达没有条理不清楚,没有可操作性。评价:科学知识的掌握1分;科学方法的应用1分;表达与交流1分。
三、结果与思考
通过对162份工作单的评价,发现七年级学生在设计探究方案中存在以下问题:
1.器材的选择:学生在没有选择探究温度因素的情况下选用冰箱放置实验组。
2.大豆数量:三分之一的学生选择每组5粒以下的大豆种子进行实验。
3.实验组和对照组的编号:只有少数同学给培养皿或烧杯贴标签编号。
4.单一变量的控制:
(1)探究光:阳光下和阴暗处有温差,出现光和温度两个变量。
(2)探究温度:冰箱里无光,与室温下做对照,出现温度和光两个变量。
5.实验装置的合理性和可操作性:用玻璃罩密闭如何抽除空气,密闭后的容器如何保证水分供应。
(1)实验室无法满足分子生物学实验教学需要
分子生物学实验技术已经成为生命科学领域中的通用技术,是学生将来进行医学科学研究的必备手段。而现行化学分析实验室硬件水平无法满足分子生物学实验教学要求。
(2)实验室与教研室的分离严重制约
生物化学与分子生物学学科的建设和发展。生物化学与分子生物学学科为海南省重点学科,又为我校硕士点建设支撑学科,我校从2014年开始承担硕士研究生生物化学与分子生物学的理论教学和实验教学工作。同时,由于目前我校缺少科研实验室,教学实验室同时也作为教师科研场所。教研室与实验室的长期分离,极大地制约了教师的科研工作,不少教师的课题研究需要到校外实验室进行,这与未来生物化学与分子生物学学科在学校中的教学角色不匹配。
(3)生物化学实验教学改革难以开展
目前生物化学实验与其他3门实验课程整合为一门化学分析实验课程,课程负责人为化学分析实验室负责人,课程规划、实验室规划都由课程负责人负责实施。然而化学分析实验课程中的生物化学实验教学仍由生物化学与分子生物学教研室教师负责教学。每次课程大纲修订、实验教学项目更改都需要由课程负责人跨院系召开不同教研室教师会议,难以实现多部门协调。部分生物化学实验内容严重落后,学生毕业后真正能用到的知识不多。而如果由授课教师进行教学改革设计、实验项目更新,又很难得到实验室的支持。例如近年来被认为在实验教学中有效的综合性实验和设计性实验,目前在生物化学实验教学中尚未开展。
(4)实验室规划及设备更新受到严重影响
由于实验室规划和设备更新都由课程负责人提出并执行,因而难免受到负责人本身专业背景的影响。近10年来,生物化学实验教学所需仪器仅对分光光度计进行了更换,而分子生物学实验教学所需设备没有添置和更新。
(5)实验室教学辅助人员的培养受到严重影响
由于实验室目前隶属于药学院,因而生物化学实验员无法参加生物化学与分子生物学教研室的集体备课以及教学任务、科研课题的承担,严重影响实验员的职称评定和专业能力提高。
(6)成为急诊医学等新办专业评估的“硬伤”
新办专业首届学生毕业前,教育厅组织相关专业人员进行评估。而近年来新办专业评估时对医学院校没有独立生物化学实验室提出较多质疑,这会影响学生科研能力的培养。
(7)教学实验室在课余向本科生开放受到影响
尽管学校提倡开放实验室,促进大学生创新实验开展。但实验室的开放需要实验教学人员和工作人员配合,因而目前进行的大学生生物化学创新实验并没有在化学分析实验室进行。
(8)教研室和实验室工作协调困难
由于教研室与实验室隶属不同部门,涉及的跨院(系)实验室较多,而学校规定教职工奖金津贴由各院(系)独立核算,这些都使得教研室和实验室之间工作协调困难。
2结语
1.有利于帮助学生更好地理解、掌握生物知识。
生物学科的科学性很强,有的规律看似很平常,但是实际上都是通过大多数生物学家经无数次实验证实总结而来。实验是生物学科发展的基础,在学习生物知识的过程中自然也离不开实验,通过实验教学可以帮助学生更加直观地理解、吸收生物知识,提高学生的学习效率。如在探究种子发芽条件的问题时,有水、空气、阳光等条件,但是具体的关系并不明确,教师可以设计这样的实验情境,选择三粒完好的玉米粒,然后分别用细线将其绑在三根相等长度的木棍上,选取三个不同的部位,将木棍放置在盛有适量水的玻璃杯中,使玉米粒分别处于未淹没、半淹没、淹没状态。然后将它们放置在相同外界条件下,一段时间后让学生观察三粒玉米粒的发芽情况,同时应分析发生这种现象的条件,总结种子发芽的基本条件。通过实验,学生的记忆会更加深刻。
2.有助于提高学生的实践能力以及自主探究能力。
初中生的思维仍然偏向于形象思维,因此更容易接受形象、直观的事物,而且初中生的好奇心较强,对任何有趣的现象和事物都比较感兴趣。实验教学的探究性、趣味性较强,可以有效地激发学生的思考和学习兴趣,也可以锻炼、培养学生的观察能力、分析能力、动手能力。如教师可以鼓励学生自己动手制作一个生态瓶,并且指导学生每天观察、记录在这个生态瓶中各种物质(包括非生物物质以及生物物质)的变化,最后做出自己的总结。这种实验教学方式可以引导学生自主思考,培养学生的思维能力以及独立性,养成独特的学习习惯。
二、实验教学法在初中生物教学中的实际应用
1.边学边实验。
所谓边学边实验,主要是指在实验室里,由学生自主实验,而教师在一旁指导。这种实验教学的目的是让学生在亲自动手实验的过程中感受到实验的趣味,并且享受探究出实验结果的成就感和喜悦感,进而培养学生的实验兴趣,提高学生的知识应用能力和实践能力。如进行观察实验———观察洋葱表皮细胞的过程中,在正式进行实验之前,教师应向学生详细讲解显微镜的使用方法以及洋葱表皮细胞的获取方法。在学生自己动手实验的过程中,教师应在旁巡视、观察,一旦发现学生遇到无法解决的问题,应及时出面指导,帮助解决,协助学生顺利完成实验。通过边学边实验的教学方式,一方面可以调动学生的实验参与兴趣,给学生提供自主思考的机会,另一方面也有利于教师及时了解学生的学习障碍,提高教学的针对性和有效性。
2.鼓励学生自主实验。
生物中到处都有实验,在教材课本上列举出来的实验仅仅是生物学习中的一小部分,教师应该不断丰富实验教学的内容,以学生的实际生活为实验素材,为学生布置一些课外小实验作业,让学生课后自主完成。当然,教师也应该鼓励学生自主发明一些小实验,自己设计实验目的、实验方案、实验过程。不管学生的实验是否可行,或者最终实验是否成功,教师都应该给予肯定和鼓励,允许学生做的实验失败,协助学生共同找出失败的原因,并且鼓励他们再次实验,一直到实验成功,这样才可以使学生了解科学的严谨性,养成乐于探究事物发展规律的精神。但是需要注意的是,在学生自主实验的过程中应指导学生明确自己的实验目的,进行实验后引导学生自己进行实验总结,这样才可以确保实验的效果。如教师可以指导学生探究鼠妇的生活环境。要求学生在生活中找到鼠妇,并且密切观察鼠妇的生活环境,总结鼠妇的生活环境特点。在自主实验的过程中可能需要学生自己花费大量的时间和精力,而且也无法保证最终的实验结果能够成功,但是整个实验的过程可以引导学生自主学习,在探索、思考中学习,在错误中反思、总结,这种教学方式的效果肯定优于传统的“灌输式”教学。
三、结语
一、重视实验改进,培养学生的探究能力和创新能力
原本这个探究实验的结果应该是蚯蚓更适合在粗糙纸板上运动,但学生得出的实验结果却是蚯蚓在光滑玻璃上运动得更快。为了找出错误的原因,笔者组织学生进行了交流讨论,在大家的努力下最终得出以下结论:首先可能是玻璃板不光滑,对实验造成了干扰;其次为了保持蚯蚓体表湿润而用蘸水棉花擦拭蚯蚓体表,所以对蚯蚓造成了刺激,对蚯蚓的正常运动造成了干扰。于是学生又在原有实验的基础上对实验进行了改进:用镜面玻璃取代玻璃板,保证其平整和光滑,用三合板代替粗糙纸板;事先对三合板和镜面做湿润处理,在控制单一变量的基础上保持蚯蚓体表温度。经过改进,实验最终取得了成功。这样,教师的主导作用和学生的主体作用真正得到了发挥,在教师的协助和学生的积极参与下,不但教学质量大大提高,同时学生的探究能力和创新能力也得到了显著的提高。又如,对“草履虫的形态结构及其对刺激反应”的探究实验中,草履虫活动能力较强,当我们在显微镜下进行观察时,它能够很快地逃离我们的视野,不利于学生仔细观察,而且草履虫周身透明,就算是看到了,也不利于分辨。因此,难以取得理想的实验效果。针对这一现象可以做出如下改进:一是往草履虫培养液的载玻片中铺上几条棉花纤维,以限制草履虫的活动空间;二是在改好盖玻片之后,用吸水纸伸入盖玻片下,将多余的水分吸走,使草履虫的活动变得困难;三是在草履虫培养液中滴入一滴蛋清,增加黏稠度,减慢其运行速度。这些方法都可以帮助学生更好地观察草履虫的运动轨迹。此外,还可以在盖玻片一侧滴入少许的红色墨水,或将2%的冰醋酸以及甲基绿溶液滴入培养液,都可以帮助学生更好地观察草履虫的形态结构。
二、实验与多媒体结合,提高实验教学质量
在实验前,为了加深学生对实验原理的认识和理解,让学生有针对性和目的性地进行实验,我们可以利用多媒体技术给学生详细介绍实验的原理,帮助学生了解实验原理。其次,我们可以利用多媒体给学生详细介绍实验的操作方法和步骤,让学生注意实验中的细节,提高实验的准确率。最后,利用多媒体演示无法操作或操作受限的演示实验,通过观看实验录像增进学生对这些限制实验的了解,从而突破条件的限制。此外,在实验中经常会出现这样或那样的问题,教师还可以利用多媒体技术对实验过程中遇到的问题和出现的失误进行深入分析,并进行相应训练,实现难点的突破。当学生在实验过程中遇到无法解决的问题时,教师可以给学生播放专家们所做的实验视频,通过观看规范步骤让学生找出自己实验中做得不合理或不正确的地方,掌握正确的操作方法和操作步骤,提高学生的实验质量。另外,为了将实验结果直观形象地展现在学生面前,我们可以利用多媒体技术把实验结果做成图表的形式,帮助学生更好地理解。为了更好地突破实验中遇到的难点问题,我们可以采用幻灯片的方式把问题形象地罗列出来,既可以作为课后的作业,也可以进行当堂提问,作为师生互动交流的载体。总而言之,生物实验原理教学在整个生物教育中占据着重要地位,是学生理解掌握基础知识和提高实践技能行之有效的途径,它实现了“学以致用”的教学目标,帮助学生开发智力水平,拓展思维方式,培养学生科学素养和创新精神,体现生物这门学科的价值。
作者:朱新荣 单位:江苏大丰市大桥镇潘初级中学
1生物医学工程专业电子类综合实验的意义
根据生物医学工程专业的特点,通过开设生物医学工程专业电子类综合实验,实现电子类课程实验内容优化和实践创新。围绕生物医学工程专业,以实践创新作为综合实验教学的目的,将具体的综合实验的实验项目拆分后分布于各门电子类课程实验教学中,使学生在各门课程的实验中通过不断积累,最后完成给定的综合实验项目。主要内容包括:改革教学计划、教学内容,提出相适应的实践内容,建立有利于提高学生实践能力的教学模式。该改革对促进生物医学工程专业的教学工作、提高教学质量具有重要意义。
(1)只有精心确立具有生物医学工程特色的电子实践内容和设备
才能使学生了解所学知识的用武之地,更好地激发学生的自主学习兴趣,将所学理论与专业实际有机结合,提高专业知识的应用力,使学生能真正掌握生物医学电子系统设计。
(2)只有建立科学合理的教学模式
才能培养具有合理知识结构、基本工程意识、较高专业技能和较强创新能力的高素质人才。具体的生物医学工程专业电子类综合实验,包括前期各个模块的制作和后期系统调试两个阶段。其中,前期模块制作融于各门电子类课程的实验内容,要求各门任课老师结合课程教学内容和综合实验题目,确定各自课程的实验内容,要求实验内容为综合实验的一部分,让学生实现各个模块的制作;后期的系统调试则由综合实验这门课完成,要求学生组合前期的各个模块,完成综合实验内容的要求,任课老师根据学生完成情况给成绩。
2基于心电信号采集的电子类综合实验教学
人体心电采集涉及多门课程,如生物医学传感器、模拟电子技术、数字信号处理、单片机以及C语言等。在以上各门课程的实验教学中,让学生完成心电采集各部分的制作,各门课程老师根据学生各个模块的制作情况给这一门课程的实验成绩。根据本校生物医学工程本科专业培养计划,从二年级开始,在模拟电子技术实验课中告诉学生本次电路设计的目的:心电信号采集系统中的放大模块制作。给出心电采集放大电路的性能指标:频带范围0.05~200Hz,放大倍数60dB,共模抑制比80dB,输入阻抗>100M欧姆,输出电压0-5V。学生根据以上指标,参考模拟电子技术课程内容采用运算放大器搭建、调试电路。以上实验内容可以作为模拟电子技术试验课的2-3次试验课内容。类似的,在三年级的微机原理课程实验中,首先告诉学生实验目的:心电信号采集系统中的单片机控制模块制作。要求学生在单片机MSP430上通过C语言编程,控制A/D转换电路,实现0-5V电压的实时采集,主要任务包括制作MSP430单片机模块,编程msp430片内8位A/D模块实现实时采集0-5V正弦信号(转换时间为100μs),以上内容作为3-4次微机原理实验课程内容。对数值化后的心电信号进行频域和时域分析,可以安排在三年级课程的数字信号处理课程实验中,要求学生通过matlab编程实现根据采集的心电信号计算出心率值;同样是三年级课程的生物医学传感器实验则要求学生,整合前面自己设计的电路及程序,采集真实的人体心电信号,显示心电波性和心率值。一个完整的心电采集装置制造过程历时2个学期,整个心电采集系统制作、调试完成后,老师给一个成绩作为综合实验这门课程的成绩。为本校生物医学工程专业学生最后制作的心电采集系统。总之,通过将心电采集系统设计分散到多门课程中,学生循序渐进的完成心电采集相关电路的搭建,编写、调试心电信号处理程序,实现人体心电采集实验的要求,学生在此次心电采集综合实验表现出很高的积极性。
3结语
通过开设电子类综合实验,将生物医学工程专业的多门电子类课程的实验教学内容有机链接,通过调整教学内容,将综合实验的内容分散到多门电子类课程的实验中,学生通过多门课程实验积累的成果,最终完成一项生物医学电子相关装置(仪器)的制作,增强学生在生物医学工程专业电子类课程实验教学中兴趣与成就感。
作者:李正义 曹汇敏 谢勤峦 单位:武汉中南民族大学生物医学工程学院