分子生物学实验室开放体系建设与创新能力培养-

1、第29卷第7期 2010年7月实验室研究与探索RESEARC H AND EX PLORAT I ON I N LABORATORYVo.l 29N o .7J u.l 2010分子生物学实验室开放体系建设与创新能力培养李海英, 马春泉, 于 冰, 高传军, 杨峰山(黑龙江大学生命科学学院,黑龙江哈尔滨150080摘 要:实验室作为实践教学的重要载体,对于培养学生的实验实践和创新能力具有重要的作用,实验室开放即为实验室发挥该作用的一种重要形式。基于黑龙江大学创业教育的背景,以所在实验室为基础,站在学生为主体的角度,总结了4年中分子生物学实验室开放体系建设与实践的经验、成果和问题,为学生的个性化

2、培养和实验室资源及实验教学的综合、协调运行及高效利用奠定基础。关键词:分子生物学实验室;开放体系;实验实践;创新能力中图分类号:G 642.0 文献标识码:A 文章编号:1006-7167(201007-0311-04Cultivati on of I nnovative Abilit y Resulted fro m Construction ofM olecular B i ology Laboratory Opening Syste mLI H ai ying, MA Chun quan, YU B ing, GAO Chuan j u n, Y ANG F eng shan(L ife

3、 Sc ience Co llege ,H eilong jiang Un i v ersity ,H ar b i n 150080,Ch i n aAbst ract :Cultivati o n of innova ti v e ability has a pro m i n ent positi o n i n h i g her educati o n i n 21st centur y .Labora tory ,as an i m portant carrier o f practice teaching ,p lays a sign ificant ro le i n cult

4、ivati o n of innovati v e ability and experi m enta lpractice .M oreover ,t h e laboratory open is an i m portant way for culti v ati o n o f i n novative ab ility .Th is paper summ arized practical experience ,ach ieve m ents and prob le m s i n constr uction of opening syste m o fm olecular b i o

5、logy laboratory i n the last four years .These experience w ill lay the foundation for the student i n d i v idua lizati o n cultivati o n and high efficiency utilizati o n on laboratory resources .K ey w ords :m o lecu lar b i o logy laboratory ;opening syste m;experi m ental practice ;i n novati v

6、 e ability收稿日期:2010-05-07基金项目:2009年黑龙江省新世纪高等教育教学改革工程项目(5110;2010年黑龙江省新世纪高等教育教学改革工程项目(6544作者简介:李海英(1968-,女,黑龙江肇东人,生命科学学院副院长,教授,主要从事植物分子生物学与基因克隆方面的研究工作。E m ai:l l vz h3000s i na .co 1 引 言创新是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力!。胡锦涛总书记在党的十七大报告中明确指出, 提高自主创新能力,建设创新型国家!,把建设创新型国家纳入国家发展战略的核心。国家在 十一五!计划,也把建设创新型国家写入近期实施步骤。

7、创新能力的培养在21世纪的高等教育中具有十分重要的地位,这一途径是21世纪人才培养的关键。实验室作为实践教学的重要载体,对于培养学生的基础实验操作能力和创新能力具有重要的作用,而实验室开放则是实验室发挥重要作用的具体形式1。本文结合生物基础实验中心分子生物学实验室多年的开放成果,阐述了实验室开放与学生创新能力培养间的关系。2 创新教育与实验室开放2.1 创新教育的必然性什么是创新?简单地说就是利用已存在的自然资源或社会要素创造新的矛盾共同体的人类行为。真的创新,成功的创新,一定是和开放后的 流出!有关系的,即必须造成信息的流出。当代科学技术突飞猛进,知识经济迅速兴起,创新力日益成为国际竞争力的

8、关键。改革开放30年,我国成为了外贸大国、制造大国,却未成为科技强国;成为了世界加工厂,却未成为全球创新中心;成为了世界财富增长极,却没有成为财富拥有极。其根本原因是我国的自主创新能力不强,创新指标与大国地位明显不匹配2。创新是人类社会发展的基础和生命力所在,面向21世纪的教育应该是创新教育,培养大学生的创新能力应当放在高等教育的突出地位。创新教育是未来高等教育的重要组成部分,培养大学生的创新能力,是现代科学技术和社会经济发展的要求3。2.2 实验室开放的作用与意义实验室是进行实验教学和科学研究的主要基地。实验室开放是一种有别于传统教学模式的新型教革项目,也是实验教学发展的必然趋势4;是提高学

9、生实验操作技能、激发与调动学生的主观能动性和积极性、提高综合分析问题与解决问题的能力、推动与帮助学生开展科研和毕业设计的关键因素;是培养学生实践动手能力和创新精神,实现高校人才培养个性化目标的有效途径5,6。因此,教育部把实验室开放作为高校本科教学水平评估指标体系中一个重要观测与考核指标7。实验室开放的作用主要体现在以下几个方面:促进学生的个性化培养,提高创新创业能力;#促进实验教学内容的改革与更新;促进和提高实验室及仪器设备的综合利用率;%促进和提高教师的综合业务水平及能力。3 实验室开放体系建设目前,我国的新课程改革的重点就是创新教学,把培养和造就具有创新精神和实践能力的人才作为教学的根本

10、宗旨,并把创新作推进教学发展的永不枯竭的动力。3.1 创新创业教育的人才培养体系的支撑我校以开展创业教育作为实施素质教育的重要举措,经过多年努力,构建了面向全体学生、基于专业教育、实施分类培养、强化实践环节!的创业教育体系,该体系在构建个性化人才培养模式、加强人才创新精神和创业能力培养、提高人才培养质量等方面取得了明显成效,并营造了浓厚的创业文化氛围,形成了良好的创业教育软环境8。在人才培养方案的优化过程中增设了专业性的创新课题、创新实验,开展学科竞赛、创业竞赛,使创新创业实践成为专业教育的有效延伸。在强化实践的环节中,加强项目建设,建立创新课题立项机制,鼓励学生开展课题研究;#加强基地建设,

11、创建大学生科技创业园,建设校企合作基地、技能培训基地和社会实践基地,吸纳学生团队开展创新创业活动;加强第二课堂建设,开展团队创业计划竞赛和创业大讲堂等活动,培养学生的创业素质与能力。这些措施都为分子生物学实验室的开放奠定了坚定的基础。3.2 实验室开放体系建设及实践的重要手段实验室面向学生开放是高等教育培养创新人才、实现素质教育目标的客观要求。为提高实验室和仪器设备的利用效率,为培养学生的探索精神、科学思维、实践能力和创新能力等综合素质,为培养服务于社会的优秀生物学人才,起到重要作用。分子生物学实验室开放主要有课外实验室开放,课程内容开放,大型仪器培训和毕业论文设计4种形式。(1课程内容开放。

12、课程内容开放包括开展启发式教学方法,培养学生主动探求知识、运用知识、分析问题、解决问题的能力;减少验证性实验,增加综合、设计性实验,同时以教师科研促进实验教学发展,建立培养学生综合创新能力的实验教学体系;开展实验教学计划内的实验项目,学生在规定时间内完成的不够理想或者想进一步拓展的实验内容,可申请在开放时间重做或继续深入研究。(2课外实验室开放。课外实验室开放主要有科技活动型和自主设计型。科技活动型实验项目由学校教务处进行资助及审核,由实验室提供以科学研究为主要目的开放实验项目,学生和指导教师进行双向选择,学生在教师的指导下完成实验项目的研究,完成项目后可获得创业学分;创新、创业型实验项目由学

13、校创业教育学院进行资助和审核,学生自行拟定实验题目及方案,经实验室批准后确定指导教师,主要靠学生自主完成实验。完成项目后可获得创业学分。(3大型仪器培训。大型仪器培训是指利用现有的凝胶成像系统、PCR仪等对学生进行大型仪器的培训,使学生熟练掌握独立操作大型仪器的技能,考核通过后获得学校颁发的证书,为今后学生深入学习提供了一定的技能基础。(4本科生毕业论文设计。以培养优秀本科毕业生为目的,分子生物学实验室对本科生毕业论文设计提供研究平台。4 实验室开放的实践及成果4.1 课程内容开放在分子生物学实验室开放过程中,指导老师将开放成果不断融入教学中。实验课程内容从2001年的15学时增加到现在的45

14、学时。老师将指导学生进行创新性实验和毕业论文的实验室开放成果充实到分子生物学实验内容中,增添了综合性实验甜菜M14品系的AFLP分析!等内容,使知识体系更加合理、完善。调整后的实验内容使学生掌握核酸分离及纯度、浓度测定技术更加完整,可以将扩增片断长度多态性(AFLP与随机扩增多态性DNA反应(RAPD两种技术进行对比学习,同时了解新兴学科生物信息学的前沿方向,使学生以实验课为基础,在掌握基本实验技能312实 验 室 研 究 与 探 索第29卷的基础上,为进入分子生物学开放实验室进行创新性实验奠定了坚实的基础。4.2 课外实验室开放我校分子生物学实验室是生物基础实验中心分室,现有硬件条件完全满足

15、学生进行课外实践的条件。在学校创业教育学院和教务处的创新课题资助下,分子生物学实验室从2004年开始逐步进行开放实验室的建设与实践,通过招募组织学生创业、创新团队,为学生提供更多的进入实验室动手锻炼的机会。在近5年的探索与实践中,建立了一套分子生物学实验室开放实践体系&教师立项、指导招募组织团队学生动手操作实验分析问题、解决问题结题报告成果发表申报奖项获得创业学分。到目前为止,本课程教师团队指导的创新课题共立项70余项,共有150余人参与实践,获得资助近10万元,而且取得了非常可喜的成果。其中3个团队10人次获得全国挑战杯!大学生课外学术科技作品竞赛奖项,4个团队13人次获得黑龙江省挑战杯!大

16、学生课外学术科技作品竞赛奖项,并有8人次本科学生发表学术论文(见表1。李海英教授在指导开放实验室建设上取得了突出成绩,曾获得了黑龙江大学的三育人!先进个人称号;多次获得校级教学质量优秀奖;开展的课题&分子生物学实验室开放体系的建设及实践!获得2009年黑龙江省新世纪高等教育教学改革工程项目的资助。已完成的课题中,黑龙江大学生命科学学院产学研合作培养创新人才的研究与实践!获得黑龙江省高等学校教学成果一等奖;高校分子生物学!课程启发式教学方法的探索与实践!获得黑龙江省高等教育教学成果奖二等奖、校级一等奖;以生命科学课外学术科技活动为依托的创新创业教育的探索与实践!获得黑龙江大学高校管理科研二等奖等

17、。这些成绩均表示分子生物学实验室的开放体系已初见成效。表1 实验室开放中取得的部分成果成果名称获得奖项/发表杂志甜菜无融合生殖系在花期表达基因的克隆与分析2003年第八届挑战杯!全国大学生课外学术科技作品竞赛二等奖2004年第八届挑战杯!黑龙江省大学生课外学术科技作品竞赛一等奖甜菜M14品系花期特异表达基因的克隆2007年联通新势力挑战杯!黑龙江省大学生课外学术科技作品竞赛二等奖2008年黑龙江大学首届金穗杯!学生科研创新成果实物展一等奖利用接头插入技术构建环型T载体2009年第十一届挑战杯!全国大学生课外学术科技作品竞赛二等奖对小菜蛾高毒力的苏云金芽孢杆菌的分离与鉴定2009年第十一届挑战杯

18、!全国大学生课外学术科技作品竞赛三等奖甜菜M14品系特异表达基因ESTs的生物信息学分析黑龙江大学自然科学学报,2007(10从聚丙烯酰胺凝胶中回收DNA方法的研究进展中国科技论文在线利用接头插入技术构建环型T载体黑龙江大学自然科学学报,2009(54.3 大型仪器培训分子生物学实验室教学设备先进,实验条件可以满足本科生实验教学和实验室开放的需求。针对实验教学中学生对大型仪器不能亲自动手操作的情况,利用学生的课余时间,对PCR仪、凝胶成像系统等大型仪器进行操做培训和开放。3年来,已有100余名学生参与培训并通过考核,颁发了培训证书。开展大型仪器培训,能够使更多学生掌握大型仪器操作,为今后工作实

19、践和科学研究打下良好的基础。4.4 本科生毕业论文设计分子生物学实验室对本科毕业论文进行开放,根据分子生物学实验室的具体情况,针对毕业论文课题,采取如下指导模式:教师给出供选课题;选题;查阅资料、制定研究进度、设计实验方案;实验方案的审定与修改;实验操作与分析;论文写作;预答辩。在毕业论文课题期间,实验室的开放时间没有限制,实验指导随时进行。每年均有510名学生进入分子生物学实验室进行毕业论文课题的研究,目前已培养几十名本科生完成毕业论文,并有10余名学生获得了校级优秀毕业论文称号。对本科毕业论文的开放,极大地提高了本科生自主学习的积极性,增强了本科生科学研究水平和创新实践能力,为今后工作实践

20、和科学研究打下良好的基础。5 实验室开放过程中存在的问题虽然分子生物学实验室的开放进行了一些有益的313第7期李海英,等:分子生物学实验室开放体系建设与创新能力培养探索,并取得了一定成效,但总结起来在实验室开放上也存在着不少问题和困难。(1实验室开放在管理和运行上,缺少完整的、规范化的配套制度,如仪器设备和材料的管理制度、开放和预约制度、安全制度、学生管理制度及评价制度等,都需要结合实际情况加以确定和论证9;(2开放的规模存在一定局限,教学资源与学生的比例不适当,开放的压力较大;(3研究课题选题单一化,学生的自主选择性较差,不利于学生的个性化发展和自主创新能力的培养;(4开放性实验项目的经费支

21、持太少,由于分子生物学相关试剂的费用高昂,实验相关基本开支难以维持10。6 结 语经过4年的开放运行,分子生物学实验室已经积累了一定的经验,但由于实验室开放是一项非常复杂,而且实践性很强的系统工程,所以不可避免地存在一些大大小小的问题,仍需我们不断地探索与实践11。在今后的实践工作中,我们应从制度的健全、项目的开放、基金的资助、运行的管理与监控等多方面来完善运行与监控体系,并辅助现代化的管理模式,最终形成一套完备的、可持续发展的实验室开放体系,已达到培养高素质、综合性人才的目的12。参考文献(R eferences:1 时连君,万殿茂,王 芳,等.实验室开放与创新型人才培养的探索J.实验室研究与探索,2009,28(5:168 170.2 H a