研究生神经生物学实验课程体系改革创新的探索与实践
[摘 要]为了提高神经生物学实验教学质量，根据神经生物学学科的自身特点，在实验内容安排上注重与基础理论知识、科学研究相结合，在教学过程中运用多媒体技术、创新性实验等教学手段，充分调动学生的积极性与主动性，提高学生综合素质，培养具有创新能力的高素质人才，进一步推动神经生物学课程教学改革实践。
[关键词]神经生物学；实验教学；研究生；创新性实验
[中图分类号] G643.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）02-0119-02
神经生物学是一门研究神经系统特别是脑的形态结构和活动规律的综合性、实验性学科。北京理工大学的神经生物学课程已经开设七年。以往神经生物学主要采用的是以基本理论为基础，结合本专业最前沿的研究成果进行授课的教学模式，缺乏实验教学，这导致大部分学生甚至是研究生在对知识学习的过程中常常处于被动的状态，缺乏主观能动性的发挥空间。为了培养创新性高素质人才，深化教学改革，借助生命学院北京市重点实验室的科研平台，2011年我们尝试为研究生开设神经生物学实验课，使学生能更有效全面地掌握神经生物学研究的技能和方法，以适应神经科学快速发展的需要。通过几年来的教学实践，不断总结与改进，奠定了以基础实验操作为主和科学研究实践为辅的实验教学原则，取得了良好的教学效果。
一、神经生物学实验教学存在的问题
（一）学生基础知识和基本技术缺乏
我校研究生生源专业背景宽泛，与医学院的培养目标和课程体系不同，综合类大学在神经生物学课程设置上缺乏解剖学、组织学等前期基础课，给我们的神经生物学的教学带来了许多困难和挑战，这需要综合性大学教授神经生物学的教师具有广泛的知识面，在讲授神经生物学专业知识的同时适当地为学生补充一些必要的解剖学和组织学知识，以帮助学生更好地理解本专业知识。实验课程设计是教师预先安排好的一些基础的实验技术和实验方法，由于缺乏自主进行实验的选择，学生在各种实验技术和研究方法之间的横向和纵向联系上了解很少，缺乏将基础理论知识与基本技术方法有机联系的能力。
（二）指导教师缺乏经验
在传统的教学模式中，教师占主导地位，学生的学习内容、方式都是由老师来安排、设计，往往教师都有一定的惯性思维，在与学生交流和指导学生实验的时候，容易将自己的观点强加给学生，容易使学生的思路产生定性，这样会在一定程度上抑制学生的自信心，控制学生的主观能动性，这也反映了教师在创新方面缺乏经验。[1]
（三）课程自身特点复杂
神经生物学学科的主要特点是范围广、牵扯面多，需要讲授的内容繁多，而且发展极为迅速，每章内容都是一个新的体系，所涵盖的知识点既有深度又有广度。因此，神经生物学实验教学常常面临着课程内容多、学时少、经费仪器不足等诸多问题。[2]在教学内容方面，综合性、设计性实验较少。在教学方法上，老师讲授为主，学生按要求进行实验，不利于学生创新能力的培养。另外，实验涉及的技术方法多，步骤多，操作复杂，实验周期长，实验教学中经常会出现实验失败无结果的现象，但学生没有进行再尝试再实验的机会。在考核成绩方面，仅限于考核实验报告、技能和理论考试，缺乏对学生创新能力的考核。
二、课程建设的关键措施
（一）注重神经科学研究方法的教授
多学科、多层次的综合研究是神经科学研究的一个显著特点，由于神经生物学有较强的理论性，学科知识有较大的深度、广度和跨度，理论知识更新迅速。因此，实验内容的安排不可能面面俱到，注重研究方法的教授可以使学生从纷繁的知识中掌握解决科学问题的方法和手段，有利于形成自主钻研和独立科研的能力。神经科学研究涉及的研究方法范围非常广泛，包括形态学、组织学、生理药理学方法、生物化学方法、电生理学方法、细胞生物学方法、分子生物学方法、脑成像技术等，从形态到功能，从整体到分子。通过神经科学研究方法的讲述，让学生了解在研究中到底采用哪种实验方法可以解决什么样的问题。
在实验课前，介绍常用的实验技术和搜集资料的方法，帮助学生查找相关的背景知识以及相关内容。实验课后，仍要求学生继续查阅相关文献，丰富自己的知识。这样一方面强化了文献阅读，让学生自己去努力探究知识，将教学过程作为学生对知识的再发现过程；一方面有助于学生在日后的科研中，针对他们的研究目的，选择合适的研究方法，养成学生自学习惯和探索精神。
（二）充分利用多媒体的优势
神经生物学实验内容的特点是抽象复杂，单纯的讲授和文字图片演示都无法达到理想且准确的教学效果。[3]因此，针对神经生物学实验技术和方法的重要性与特殊性，在展示图片和文字PPT的基础上，我们还自行录制实验教学视频，即在每个实验操作之前播放相关技术操作视频，让同学们对每节课要进行的实验操作直观了解。依托本院北京市重点实验室良好的实验硬件条件，并结合实验室神经生物学研究方向，实验课内容开设了脑结构与功能、神经细胞培养、原代神经细胞培养、流式细胞术以及Q-PCR技术等内容。目前已完成细胞系培养、乳鼠鼠脑提取、皮质神经元细胞培养、海马神经元细胞培养、黑质神经元细胞培养、小脑神经元细胞培养、实时荧光定量PCR技术方法、流式细胞术八个内容的实验视频教学资料，兼顾科学性、技术性和综合性，培养了学生较为全面系统的神经生物学基本实验技术能力。
建设本课程的视频教学资料，可以有效提高神经生物学实验教学效率，还具有以下优点：1.强化相关基础理论知识。在实验课中，通过多媒体课件能够对相关的基础理论知识进行复习。2.视频教学形象生动、信息量大，同时对复杂实验内容的操作步骤进行演示，加强对复杂抽象的实验技术方法的准确掌握。避免课上操作演示效果差的弊端。3.可灵活学习，提高效率。视频教学材料不受时间、空间、人员的约束，可让学生自由学习。
（三）严把教师授课质量，准备工作要充分
教师在教学中起主导作用，每学期教研组老师都要进行授课培训，学习相关教育理论技术和教学管理制度，加强教师的理论水平；不断探索新的文献报道，吸收最新的科研成果，对教学内容及时充实更新，重点反映本学科前沿领域发展新动态、新理论、新技术，有效引领学生掌握神经科学领域的基本知识原理和技术操作；合理编排实验内容，既能够初步掌握神经生物学所涉及的基本方法，又能体现学科交叉的特点，还要避免与解剖学、生理学、药理学、细胞生物学、分子生物学等相关课程过多重复；进行实验技术培训，优化实验内容，更新教学视频，讨论确定讲解和指导重点。[4]
授课教师进行充分的课前准备，是提高课堂效率和学生高效学习的保证。首先教师应明确教学重点与难点，精心制作教学演示课件，熟悉实验涉及的不同操作单元及可能出现的问题。其次，根据每次实验内容安排好教学时间，准备好实验所需灭菌器械、试剂配置等，保证实验课顺利有序地进行。
（四）创新性实验深入培养学生科研创新能力
研究生创新性实验是本课程教改方案的一个重要组成部分。该项改革旨在课时数有限的条件下，创造条件延伸和丰富实验教学，结合实验室条件真正实现个性化培养，通过将本校的科研成果与理论知识相结合，有意识地为学生建立一种浓厚的学术气氛，激发研究生探索神经科学的兴趣和热情。创新性实验一般选择在完成对学生动手能力和思维能力的训练的基础课阶段之后，研究生在兴趣的引导下进入指导老师的课题组，通过师生交流、组内讨论，训练学生的科研思维，提高他们发现问题、分析问题和解决问题的能力；在完成对神经生物学基础实验操作教学基础上，还可以利用学院现有的技术平台加强学生进行科学研究的实践和创新，通过参与课题组研究项目或是自拟感兴趣小型研究课题来继续深入了解和掌握神经生物学研究方法，在强化动手能力和团队协作的同时提高学生的综合素质。[5]
三、严格考核，评价教学效果
为了使学生的实验技能有正确评价，更好地培养学生的综合能力，我们制定了严格的实验考核标准，既考核对实验原理的掌握，还要考核学生在实验环节上的综合能力与水平。[6]还有一部分是考查学生自主创新设计实验的情况，包括实验设计、操作、结果和研究论文等，以此对学生的实验效果进行全面评价。这一实验考核体系能较系统、客观地反映和评价学生对知识的掌握情况和综合实验能力，从而调动学生的学习积极性、主动性，培养他们的创新精神。
神经生物学是一门以实验为主的自然学科，从理论教学到实践操作，能够促使学生牢固地掌握所学的理论知识，同时采用现代神经生物学技术进行实验教学，能够激发学生的学习兴趣。另外，通过创新性实验设计让学生能借鉴和应用神经生物学的思维模式和技术方法，使研究生的科研思维和科研能力在实验教学和实践中得到提高，适应神经科学快速发展的需要。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 范娟，任维，郭玲，等.师范类院校本科生神经生物学教学的几点心得[J].大学教育，2013（18）：52-53.
[2] 赵小贞，王玮.构建创新型神经生物学实验教学体系的思路与实践[J].山西医科大学学报，2009（3）：289-291.
[3] 庆宏，王冉，洪杰，等.研究生神经生物学教学创新模式探索与实践[J].生物学杂志，2014（1）：106-107.
[4] 白永胜，李祥瑞，徐乐天.建设有科研特色的神经生物学实验课程[J].教育与现代化，2003（3）：21-24.
[5] 范晓棠，徐海伟，蔡文琴，等.神经生物学实验内容安排与教学手段的探索[J].山西医科大学学报，2003（5）：514-516.
[6] 赵君朋，周岩，徐群渊.神经生物学实验教学的实践与体会[J].首都医科大学学报，2011（145）.
[责任编辑：钟 岚]
[关键词]神经生物学；实验教学；研究生；创新性实验
[中图分类号] G643.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）02-0119-02
神经生物学是一门研究神经系统特别是脑的形态结构和活动规律的综合性、实验性学科。北京理工大学的神经生物学课程已经开设七年。以往神经生物学主要采用的是以基本理论为基础，结合本专业最前沿的研究成果进行授课的教学模式，缺乏实验教学，这导致大部分学生甚至是研究生在对知识学习的过程中常常处于被动的状态，缺乏主观能动性的发挥空间。为了培养创新性高素质人才，深化教学改革，借助生命学院北京市重点实验室的科研平台，2011年我们尝试为研究生开设神经生物学实验课，使学生能更有效全面地掌握神经生物学研究的技能和方法，以适应神经科学快速发展的需要。通过几年来的教学实践，不断总结与改进，奠定了以基础实验操作为主和科学研究实践为辅的实验教学原则，取得了良好的教学效果。
一、神经生物学实验教学存在的问题
（一）学生基础知识和基本技术缺乏
我校研究生生源专业背景宽泛，与医学院的培养目标和课程体系不同，综合类大学在神经生物学课程设置上缺乏解剖学、组织学等前期基础课，给我们的神经生物学的教学带来了许多困难和挑战，这需要综合性大学教授神经生物学的教师具有广泛的知识面，在讲授神经生物学专业知识的同时适当地为学生补充一些必要的解剖学和组织学知识，以帮助学生更好地理解本专业知识。实验课程设计是教师预先安排好的一些基础的实验技术和实验方法，由于缺乏自主进行实验的选择，学生在各种实验技术和研究方法之间的横向和纵向联系上了解很少，缺乏将基础理论知识与基本技术方法有机联系的能力。
（二）指导教师缺乏经验
在传统的教学模式中，教师占主导地位，学生的学习内容、方式都是由老师来安排、设计，往往教师都有一定的惯性思维，在与学生交流和指导学生实验的时候，容易将自己的观点强加给学生，容易使学生的思路产生定性，这样会在一定程度上抑制学生的自信心，控制学生的主观能动性，这也反映了教师在创新方面缺乏经验。[1]
（三）课程自身特点复杂
神经生物学学科的主要特点是范围广、牵扯面多，需要讲授的内容繁多，而且发展极为迅速，每章内容都是一个新的体系，所涵盖的知识点既有深度又有广度。因此，神经生物学实验教学常常面临着课程内容多、学时少、经费仪器不足等诸多问题。[2]在教学内容方面，综合性、设计性实验较少。在教学方法上，老师讲授为主，学生按要求进行实验，不利于学生创新能力的培养。另外，实验涉及的技术方法多，步骤多，操作复杂，实验周期长，实验教学中经常会出现实验失败无结果的现象，但学生没有进行再尝试再实验的机会。在考核成绩方面，仅限于考核实验报告、技能和理论考试，缺乏对学生创新能力的考核。
二、课程建设的关键措施
（一）注重神经科学研究方法的教授
多学科、多层次的综合研究是神经科学研究的一个显著特点，由于神经生物学有较强的理论性，学科知识有较大的深度、广度和跨度，理论知识更新迅速。因此，实验内容的安排不可能面面俱到，注重研究方法的教授可以使学生从纷繁的知识中掌握解决科学问题的方法和手段，有利于形成自主钻研和独立科研的能力。神经科学研究涉及的研究方法范围非常广泛，包括形态学、组织学、生理药理学方法、生物化学方法、电生理学方法、细胞生物学方法、分子生物学方法、脑成像技术等，从形态到功能，从整体到分子。通过神经科学研究方法的讲述，让学生了解在研究中到底采用哪种实验方法可以解决什么样的问题。
在实验课前，介绍常用的实验技术和搜集资料的方法，帮助学生查找相关的背景知识以及相关内容。实验课后，仍要求学生继续查阅相关文献，丰富自己的知识。这样一方面强化了文献阅读，让学生自己去努力探究知识，将教学过程作为学生对知识的再发现过程；一方面有助于学生在日后的科研中，针对他们的研究目的，选择合适的研究方法，养成学生自学习惯和探索精神。
（二）充分利用多媒体的优势
神经生物学实验内容的特点是抽象复杂，单纯的讲授和文字图片演示都无法达到理想且准确的教学效果。[3]因此，针对神经生物学实验技术和方法的重要性与特殊性，在展示图片和文字PPT的基础上，我们还自行录制实验教学视频，即在每个实验操作之前播放相关技术操作视频，让同学们对每节课要进行的实验操作直观了解。依托本院北京市重点实验室良好的实验硬件条件，并结合实验室神经生物学研究方向，实验课内容开设了脑结构与功能、神经细胞培养、原代神经细胞培养、流式细胞术以及Q-PCR技术等内容。目前已完成细胞系培养、乳鼠鼠脑提取、皮质神经元细胞培养、海马神经元细胞培养、黑质神经元细胞培养、小脑神经元细胞培养、实时荧光定量PCR技术方法、流式细胞术八个内容的实验视频教学资料，兼顾科学性、技术性和综合性，培养了学生较为全面系统的神经生物学基本实验技术能力。
建设本课程的视频教学资料，可以有效提高神经生物学实验教学效率，还具有以下优点：1.强化相关基础理论知识。在实验课中，通过多媒体课件能够对相关的基础理论知识进行复习。2.视频教学形象生动、信息量大，同时对复杂实验内容的操作步骤进行演示，加强对复杂抽象的实验技术方法的准确掌握。避免课上操作演示效果差的弊端。3.可灵活学习，提高效率。视频教学材料不受时间、空间、人员的约束，可让学生自由学习。
（三）严把教师授课质量，准备工作要充分
教师在教学中起主导作用，每学期教研组老师都要进行授课培训，学习相关教育理论技术和教学管理制度，加强教师的理论水平；不断探索新的文献报道，吸收最新的科研成果，对教学内容及时充实更新，重点反映本学科前沿领域发展新动态、新理论、新技术，有效引领学生掌握神经科学领域的基本知识原理和技术操作；合理编排实验内容，既能够初步掌握神经生物学所涉及的基本方法，又能体现学科交叉的特点，还要避免与解剖学、生理学、药理学、细胞生物学、分子生物学等相关课程过多重复；进行实验技术培训，优化实验内容，更新教学视频，讨论确定讲解和指导重点。[4]
授课教师进行充分的课前准备，是提高课堂效率和学生高效学习的保证。首先教师应明确教学重点与难点，精心制作教学演示课件，熟悉实验涉及的不同操作单元及可能出现的问题。其次，根据每次实验内容安排好教学时间，准备好实验所需灭菌器械、试剂配置等，保证实验课顺利有序地进行。
（四）创新性实验深入培养学生科研创新能力
研究生创新性实验是本课程教改方案的一个重要组成部分。该项改革旨在课时数有限的条件下，创造条件延伸和丰富实验教学，结合实验室条件真正实现个性化培养，通过将本校的科研成果与理论知识相结合，有意识地为学生建立一种浓厚的学术气氛，激发研究生探索神经科学的兴趣和热情。创新性实验一般选择在完成对学生动手能力和思维能力的训练的基础课阶段之后，研究生在兴趣的引导下进入指导老师的课题组，通过师生交流、组内讨论，训练学生的科研思维，提高他们发现问题、分析问题和解决问题的能力；在完成对神经生物学基础实验操作教学基础上，还可以利用学院现有的技术平台加强学生进行科学研究的实践和创新，通过参与课题组研究项目或是自拟感兴趣小型研究课题来继续深入了解和掌握神经生物学研究方法，在强化动手能力和团队协作的同时提高学生的综合素质。[5]
三、严格考核，评价教学效果
为了使学生的实验技能有正确评价，更好地培养学生的综合能力，我们制定了严格的实验考核标准，既考核对实验原理的掌握，还要考核学生在实验环节上的综合能力与水平。[6]还有一部分是考查学生自主创新设计实验的情况，包括实验设计、操作、结果和研究论文等，以此对学生的实验效果进行全面评价。这一实验考核体系能较系统、客观地反映和评价学生对知识的掌握情况和综合实验能力，从而调动学生的学习积极性、主动性，培养他们的创新精神。
神经生物学是一门以实验为主的自然学科，从理论教学到实践操作，能够促使学生牢固地掌握所学的理论知识，同时采用现代神经生物学技术进行实验教学，能够激发学生的学习兴趣。另外，通过创新性实验设计让学生能借鉴和应用神经生物学的思维模式和技术方法，使研究生的科研思维和科研能力在实验教学和实践中得到提高，适应神经科学快速发展的需要。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 范娟，任维，郭玲，等.师范类院校本科生神经生物学教学的几点心得[J].大学教育，2013（18）：52-53.
[2] 赵小贞，王玮.构建创新型神经生物学实验教学体系的思路与实践[J].山西医科大学学报，2009（3）：289-291.
[3] 庆宏，王冉，洪杰，等.研究生神经生物学教学创新模式探索与实践[J].生物学杂志，2014（1）：106-107.
[4] 白永胜，李祥瑞，徐乐天.建设有科研特色的神经生物学实验课程[J].教育与现代化，2003（3）：21-24.
[5] 范晓棠，徐海伟，蔡文琴，等.神经生物学实验内容安排与教学手段的探索[J].山西医科大学学报，2003（5）：514-516.
[6] 赵君朋，周岩，徐群渊.神经生物学实验教学的实践与体会[J].首都医科大学学报，2011（145）.
[责任编辑：钟 岚]
