(毕业论文 页数:4 字数:3734)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

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

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。
二、在实验教学中注重培养学生的科研能力
在实验教学中引入科学研究的设备和技术，为学生掌握先进的技术方法创造了条件。但要真正培养学生的科研思维和创新精神，还应该将科研方法和科研思路引入实验教学。为此，我们需要在实验课内容的设置和教学方法方面进行新的探索。
传统的实验教学的目的是使学生掌握相关的实验方法和技术，并利用这些方法对理论课的一些内容进行验证，从而加深和巩固理论知识。这些固然重要，但却在客观上导致学生缺乏独立思考，这对于培养学生的科研能力和创新精神极为不利。因此我们选择课程的宗旨是，既要让学生能够掌握有关的技术，锻炼学生的动手能力，同时又能够开发学生进行科学研究的潜力，锻炼和培养他们的创造力。
具体的方法是通过合理安排教学内容和采用适当的教学方法，使实验课程成为科学实验过程的模拟。例如，在实验前，学生不一定知道实验结果（与验证性实验不同），学生可以根据自己的知识预测实验结果，并对出现的可能结果给予一定的解释。尽管有些解释显得片面，甚至似是而非，但却可以使他们了解科学研究的过程和思维，并养成勤于思考的习惯。由于学生的实验往往是第一次涉及有关内容，操作生疏不可避免。但只要掌握了实验的方法和培养了良好的思维能力，很多方面不应求全责备。
同样，对学生的实验报告的要求也是如此。我们要求学生按照科研论文的形式完成报告，不同的是报告应着重对实验方法和结果作出自己的分析、总结和讨论，而不一定要求结果的完美和分析的准确。在学生掌握科研实验的技能和方法后，根据不同学生的特点和能力，要求学生自行设计实验内容和步骤，完成实验项目，从而锻炼他们解决问题的能力。
为使学生能够较好地完成实验课的目的要求，指导学生进行必要的科技阅读和文献综述，同样可起到培养学生科研能力和创新精神的作用［7］。同时，在实验课程中适当组织讨论和交流，不仅可以起到及时反馈实验教学效果和不足的作用，而且能培养学生发现问题、分析问题和总结问题的能力。通过这些形式，可以使学生在实验教学中掌握科学研究的思路，真正掌握科学研究的方法。
通过一学期膜片钳技术实验选修课的实践，学生不仅产生了浓厚的学习兴趣，而且取得了较大的收获。对此，可以佐证的是部分学生也提出了增加研究性内容的要求。
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
大学生在课程学习中参与科学研究，是提高本科教学质量，满足社会对高素质创新人才需求的重要措施，对开发大学生的研究潜能，亲身体验科研工作的意义和培养创新精神能起到积极的作用。教学实验室设备水平的提高和完善，使我们可以将教学内容扩展到科研课题，有计划地在教学实验室组织大学生开展研究工作，将教学实验室的功能扩展到科研领域。这样不仅对大学生参与科学研究工作起到了积极的推进作用，也满足了学生的需求，合理地利用了资源。