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神经生物学实验教学中对学生创新能力的培养

  • 简介:摘 要:注重实验教学与科学研究相结合,将有利于提高教学质量,培养创新人才。本文以膜片钳技术实验课程为例,就在神经生物学实验课程建设中如何将科研的设备、技术和思维方法引入实验教学,在实验教学中培养学生的科研创新能力,以及将实验教学内容和科研...
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摘 要:注重实验教学与科学研究相结合,将有利于提高教学质量,培养创新人才。本文以膜片钳技术实验课程为例,就在神经生物学实验课程建设中如何将科研的设备、技术和思维方法引入实验教学,在实验教学中培养学生的科研创新能力,以及将实验教学内容和科研课题相结合等方面进行了阐述。
关键词:神经生物学;科研;实验教学

随着神经生物学研究的不断深入,神经生物学的研究方法和实验技术也在不断进步。如何建设好神经生物学实验课程,以提高学生的综合素质、培养学生的创新精神与动手能力,是摆在我们面前的崭新课题。为适应神经生物学发展的需要,我们将最新的实验技术和方法引入实验教学,使学生较早地参与科学研究活动,以利于提高本科教学质量,提高学生的创新能力,使学生能够较好地适应日后的科研工作和实践需求。
一、发挥科研优势,将科研设备和技术引入实验教学
近年来神经生物学研究的飞速发展已经涉及到包括整体、系统、器官、细胞和分子水平的各个层次,研究的内容和方法越来越多,要想在较短时间内使学生掌握所有的最新研究方法是不太现实的。但是,如果神经生物学实验课程不能反映目前科学研究中的实验技术和研究方法,学生不能得到实际研究方法的训练,实验课程的教学意义必将大打折扣。因此,建设神经生物学实验课程,必须在注重全面发展的同时,根据自身的特点和优势,有所选择地引入新的科研技术和方法。例如,我们选择膜片钳技术实验作为将科研引入实验教学的切入点,正是基于膜片钳技术的重要性和我们在神经电生理学和膜片钳技术方面的科研优势。
首先,膜片钳技术现已成为神经科学、药理学等学科的基本研究方法之一。自从德国科学家Neher和Sakmann创立该技术[1,2] 并应用于分离的单细胞以来,该技术一直在完善和发展,先后在离体脑片[3]、整体动物[4,5]上有了用武之地。由于该技术在神经科学等学科中的重要作用,Neher和Sakmann获得了1991年诺贝尔医学与生理学奖,这是因技术而获得诺贝尔奖的少数几个例子之一。其次,神经电生理学研究也一直是我们的优势和特色项目之一,目前已有较多的实验室开展以膜片钳技术为手段的研究工作,从而也拥有技术全面、力量强大的膜片钳技术师资队伍。同时,在科研实验室的建设过程中我们与相关单位的合作和研发也为相应的硬件和技术提供了保障。这些都为膜片钳技术实验课程的开设创造了必要的条件。
在将新的科研方法引入实验教学的过程中,新的科研设备也必须引入教学实验室,这也是我们面临的一个难题。目前,神经生物学研究中所使用的仪器设备越来越先进和精密,价格也相当昂贵。例如,一套完整的膜片钳实验装置需投资几十万元人民币。如此高的投入,对于许多科研实验室来说,也不是容易的事。况且教学实验往往需要重复的若干套设备,才能保证一定的受益面。因此,在将科研设备引入教学实验室的过程中,必须发挥自身优势,总结科研实验室的建设经验,争取以最小的投入获得最大的受益面。在建设膜片钳教学实验室中,我们利用科研实验已有的基础,采取了购置与自主开发设备相结合的方法,有效地解决了资金问题。一方面,我们购置了必要的相关设备;另一方面,我们利用自身的优势和科研过程中的设备创新,自行开发部分设备和软件,利用有限的经费建设成高水平的教学实验室。例如,一套全套的AXON膜片钳放大器和数据采集系统的价格为17300美元,其中数据采集的硬件和软件就需6900美元,然而,同样高性能的NI数据采集硬件其价格仅为1000美元。因此,我们采用AXON放大器、NI采集卡、自主开发软件的方法,达到了同样的性能,但成本降低约三分之一。再如,我们利用科研实验室技术开发的细胞震动分离装置[6],不仅大大降低了通常神经细胞分离或培养所需设备的经费,而且基本上不再需要神经细胞分离或培养所需药品的费用。由于这些方法大多是我们在科研实验中积累的经验,经过了科研实践的检验,所以保证了设备和技术的整体水平没有降低。同时,由于对整个系统了解的加深,更为今后实验内容的进一步扩展提供了方便。

 

目录

一、发挥科研优势,将科研设备和技术引入实验教学
二、在实验教学中注重培养学生的科研能力
三、将教学内容扩展到科研课题,实现教学与科研的相互促进

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