電子顯微鏡技術(shù)實驗教學(xué)改革與實踐

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摘要：本文針對電鏡實驗教學(xué)中存在的問題，分享了切實可行的教學(xué)改革經(jīng)驗，實現(xiàn)包括小班教學(xué)、多媒體教學(xué)、示范性教學(xué)、設(shè)計學(xué)生動手實驗的多元化教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞：電子顯微鏡；教學(xué)改革；農(nóng)業(yè)院校

被稱為“科學(xué)之眼”的電子顯微鏡，以其科學(xué)的直觀性和納米級的分辨率在超微結(jié)構(gòu)研究中發(fā)揮了重要的作用。隨著電鏡技術(shù)的不斷發(fā)展，它所涉及的農(nóng)業(yè)研究領(lǐng)域也越來越多[1]。為此，我校自上個世紀90年代以來，為本科生開設(shè)了《電子顯微鏡技術(shù)》課程。在多年的教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)作為一門技術(shù)類型的課程，其實驗教學(xué)具有更重要的意義。實驗教學(xué)能夠鞏固理論教學(xué)內(nèi)容，提高課程的總體教學(xué)效果；提高學(xué)生的動手能力和實踐能力；培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識以及嚴謹?shù)目蒲袘B(tài)度、良好的科研習(xí)慣。為此，我們不斷地分析教學(xué)工作中存在的問題，并有針對性地進行改革與創(chuàng)新，在實踐中逐漸完善實驗教學(xué)工作。

一、我校《電子顯微鏡技術(shù)》實驗教學(xué)情況及存在的主要問題

我校開設(shè)的《電子顯微鏡技術(shù)》共32學(xué)時，其中實驗10學(xué)時，教改前，分5次課完成。每年選修《電子顯微鏡技術(shù)》課程的本科生可達500人左右，包括園藝、生物技術(shù)、動物醫(yī)學(xué)、植物保護等多個專業(yè)。電鏡屬于大型精密儀器，目前學(xué)校僅配有一臺透射電鏡及配套設(shè)備。由此，在實驗教學(xué)中引發(fā)了下列問題。

（一）選課學(xué)生多，實驗儀器少，教學(xué)效果差

這是所有大型儀器實驗課面臨的普遍問題[2]。很多實驗室為了解決這一問題，實行10人左右的小班教學(xué)。這一做法提高了學(xué)生的聽課效果，但是減少了組內(nèi)人數(shù)，實驗總組數(shù)卻在增加，儀器的教學(xué)占有率過高，反而影響了科研服務(wù)率。

（二）教師講得多，學(xué)生動手少，記憶不深刻

電鏡屬大型精密儀器，操作復(fù)雜；樣品制備周期長，并且涉及有毒試劑，開課初期將實驗課定性為示范性實驗教學(xué)，但這種教學(xué)方式尚有差強人意之處[3]。其一，示范性教學(xué)意味著學(xué)生只看不做，印象不夠深刻，不利于理解和記憶。在以后的實際工作中可能會帶來錯誤操作，尤其是在農(nóng)業(yè)院校，對于那些生長周期長、品種珍貴的植物樣品來說，這種錯誤的后果可能會很嚴重。其次，示范性的實驗教學(xué)意味著教師是課堂的主角，學(xué)生是被動地學(xué)習(xí)，壓制了他們學(xué)習(xí)的熱情和激情，違背了實驗教學(xué)的初衷。針對上述問題，我們對實驗教學(xué)進行了改革和創(chuàng)新。

二、實驗教學(xué)改革的幾個方面

（一）以小班教學(xué)為基礎(chǔ)

為了解決“學(xué)生多，儀器少”的問題，我們和其他大型儀器課程一樣，實行小班教學(xué)。其優(yōu)勢在于聽課的學(xué)生人數(shù)減少，彼此間干擾少了，教師的授課環(huán)境得到改善；組內(nèi)學(xué)生人數(shù)的減少，使原本有限的上機操作的機會增加，學(xué)生操作和教師一對一的指導(dǎo)時間延長；學(xué)生討論、師生互動的時間也有所增加，極大地提高了實驗教學(xué)的效果[4]。當然，為了避免因小班教學(xué)引起的實驗教學(xué)占有率過高的問題，我們還采取其他教學(xué)方法。

（二）應(yīng)用多媒體技術(shù)輔助實驗教學(xué)

電鏡樣品制備技術(shù)涉及有毒試劑，并且制備周期較長，尤其是植物樣品因具備細胞壁和蠟質(zhì)層，制樣周期會更長。而在農(nóng)業(yè)院校，植物樣品要多于動物樣品。所以，即使示范性教學(xué)，也不會展示全部的操作環(huán)節(jié)。為此，我們錄制了實驗教學(xué)錄相片，詳細記錄了操作中的每個環(huán)節(jié)及樣品的狀態(tài)，并將原來4學(xué)時的實驗室課內(nèi)容，改為在理論課堂上觀看錄相片。通過多媒體技術(shù)，我們把那些枯燥、生硬的名詞立體地展現(xiàn)在學(xué)生眼前，使他們對實驗操作有了完整、直觀、感性的認識。另外，將教學(xué)錄相片應(yīng)用到實驗教學(xué)中后，上課地點從實驗室改到了教室，儀器的教學(xué)占有率降到了原來的60%，提升了科研服務(wù)率。實踐證明，在實驗教學(xué)中合理地運用一些現(xiàn)代信息技術(shù)，能夠使學(xué)生更好地理解課程的難點，強化學(xué)生的記憶，優(yōu)化教學(xué)結(jié)構(gòu)，提高課堂教學(xué)效率。

（三）在示范性教學(xué)的基礎(chǔ)上，引入學(xué)生操作環(huán)節(jié)

示范性教學(xué)即通過口耳相傳、形體相授方法，將實驗操作直接、形象地教給學(xué)生。但這種教學(xué)方法使人感覺枯燥無味，記憶不深。對于操作性很強的電鏡技術(shù)，只有讓學(xué)生親眼看到儀器，親手操作儀器，才能真正了解儀器，感受精密儀器的科技性和先進性，激發(fā)出學(xué)生們的學(xué)習(xí)熱情和激情。在上機操作部分，教師邊講解邊示范，再由學(xué)生按規(guī)程操作[5]。第一個學(xué)生操作完，第二個學(xué)生要先評價前者的操作正確與否，然后才能自己上機操作。通過“教師示范—學(xué)生總結(jié)—學(xué)生操作”的教學(xué)模式，加強了學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解和記憶。

（四）以實驗大綱為指導(dǎo)，采取非“標準化”的教學(xué)模式

實驗教學(xué)要嚴格遵循教學(xué)大綱，這樣才能保證學(xué)生們接受的是標準化、統(tǒng)一化的知識。但在具體實施過程中，我們采取的是“非標準化的”教學(xué)方式。以銅網(wǎng)支持膜制備為例，常規(guī)教學(xué)中，教師只會告訴學(xué)生標準地制備支持膜的方法。有的同學(xué)可能會問：“必須四個邊都割開嗎？”或者“能不能同時得到雙面的支持膜？”針對這些問題，同學(xué)們就可以開動腦筋，動手試驗，直到他們發(fā)現(xiàn)最終的答案……同學(xué)們提出的問題各種各樣，甚至可能超出了大綱的范圍。但在實驗教師的引導(dǎo)下，學(xué)生們動腦動手尋找答案的過程，正是一個“提出問題，解決問題”的“科學(xué)研究”的過程。在“非標準化”的教學(xué)過程中，同學(xué)們提出的問題和解決的方案可能會不盡相同，但卻達到了同樣的實驗教學(xué)目標，即增強學(xué)生們的動手能力和解決科學(xué)問題的能力。

三、結(jié)語

隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，對高素質(zhì)、高水平的農(nóng)業(yè)技術(shù)人才的需求也越來越多。農(nóng)業(yè)院校在專業(yè)性人才的培養(yǎng)和輸出方面，發(fā)揮了重要作用。讓本科生學(xué)習(xí)、掌握電子顯微鏡這種“高精尖”的研究技術(shù)，能夠為未來的科研工作提供有力的技術(shù)保障。通過對電鏡技術(shù)實驗教學(xué)的不斷改革與探討，我們已形成包括小班教學(xué)、多媒體技術(shù)教學(xué)、示范性教學(xué)、學(xué)生操作環(huán)節(jié)和“非標準化”的多種教學(xué)模式有機結(jié)合的、具有農(nóng)業(yè)院校自身特點的實驗教學(xué)模式。多元化的教學(xué)模式在實驗過程中有序地穿插進行，豐富了教學(xué)手段，增強了教學(xué)的實用性和趣味性，提高了實驗教學(xué)效果，讓學(xué)生們真正地?zé)釔坜r(nóng)業(yè)、研究農(nóng)業(yè)、獻身農(nóng)業(yè)。

參考文獻：

[1]翟少華,王金泉,張曉紅,等.電子顯微鏡技術(shù)在農(nóng)業(yè)高等院校教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育教學(xué)論壇,2014,(5):69-70.

[2]李亮亮,吳正超,陳彬,臧健.高等農(nóng)業(yè)院校儀器分析實驗課教學(xué)模式探索[J].教育教學(xué)論壇,2017,(7):270-271.

[3]朱昌來,周欣陽,王瑩潔.《生物醫(yī)學(xué)電子顯微鏡技術(shù)》課程教學(xué)初探[J].吉林醫(yī)學(xué),2013,34(28):5975-5976.

[4]張曉麗,張江蘭.多種教學(xué)方式在電子顯微鏡教學(xué)中的應(yīng)用[J].張家口職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2014,24(4):79-80.

[5]方勤方.透射電子顯微鏡實驗課教學(xué)方法探討[J].中國地質(zhì)教育,2011,(1):75-77.

作者：王蒴 趙迪 徐銘澤 單位：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)分析測試中心