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电子显微镜技术实验教学改革与实践

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发布日期:2019-03-12 15:51

摘要:本文针对电镜实验教学中存在的问题,分享了切实可行的教学改革经验,实现包括小班教学、多媒体教学、示范性教学、设计学生动手实验的多元化教学模式。

关键词:电子显微镜;教学改革;农业院校

被称为“科学之眼”的电子显微镜,以其科学的直观性和纳米级的分辨率在超微结构研究中发挥了重要的作用。随着电镜技术的不断发展,它所涉及的农业研究领域也越来越多[1]。为此,我校自上个世纪90年代以来,为本科生开设了《电子显微镜技术》课程。在多年的教学中,我们发现作为一门技术类型的课程,其实验教学具有更重要的意义。实验教学能够巩固理论教学内容,提高课程的总体教学效果;提高学生的动手能力和实践能力;培养学生的创新意识以及严谨的科研态度、良好的科研习惯。为此,我们不断地分析教学工作中存在的问题,并有针对性地进行改革与创新,在实践中逐渐完善实验教学工作。

一、我校《电子显微镜技术》实验教学情况及存在的主要问题

我校开设的《电子显微镜技术》共32学时,其中实验10学时,教改前,分5次课完成。每年选修《电子显微镜技术》课程的本科生可达500人左右,包括园艺、生物技术、动物医学、植物保护等多个专业。电镜属于大型精密仪器,目前学校仅配有一台透射电镜及配套设备。由此,在实验教学中引发了下列问题。

(一)选课学生多,实验仪器少,教学效果差

这是所有大型仪器实验课面临的普遍问题[2]。很多实验室为了解决这一问题,实行10人左右的小班教学。这一做法提高了学生的听课效果,但是减少了组内人数,实验总组数却在增加,仪器的教学占有率过高,反而影响了科研服务率。

(二)教师讲得多,学生动手少,记忆不深刻

电镜属大型精密仪器,操作复杂;样品制备周期长,并且涉及有毒试剂,开课初期将实验课定性为示范性实验教学,但这种教学方式尚有差强人意之处[3]。其一,示范性教学意味着学生只看不做,印象不够深刻,不利于理解和记忆。在以后的实际工作中可能会带来错误操作,尤其是在农业院校,对于那些生长周期长、品种珍贵的植物样品来说,这种错误的后果可能会很严重。其次,示范性的实验教学意味着教师是课堂的主角,学生是被动地学习,压制了他们学习的热情和激情,违背了实验教学的初衷。针对上述问题,我们对实验教学进行了改革和创新。

二、实验教学改革的几个方面

(一)以小班教学为基础

为了解决“学生多,仪器少”的问题,我们和其他大型仪器课程一样,实行小班教学。其优势在于听课的学生人数减少,彼此间干扰少了,教师的授课环境得到改善;组内学生人数的减少,使原本有限的上机操作的机会增加,学生操作和教师一对一的指导时间延长;学生讨论、师生互动的时间也有所增加,极大地提高了实验教学的效果[4]。当然,为了避免因小班教学引起的实验教学占有率过高的问题,我们还采取其他教学方法。

(二)应用多媒体技术辅助实验教学

电镜样品制备技术涉及有毒试剂,并且制备周期较长,尤其是植物样品因具备细胞壁和蜡质层,制样周期会更长。而在农业院校,植物样品要多于动物样品。所以,即使示范性教学,也不会展示全部的操作环节。为此,我们录制了实验教学录相片,详细记录了操作中的每个环节及样品的状态,并将原来4学时的实验室课内容,改为在理论课堂上观看录相片。通过多媒体技术,我们把那些枯燥、生硬的名词立体地展现在学生眼前,使他们对实验操作有了完整、直观、感性的认识。另外,将教学录相片应用到实验教学中后,上课地点从实验室改到了教室,仪器的教学占有率降到了原来的60%,提升了科研服务率。实践证明,在实验教学中合理地运用一些现代信息技术,能够使学生更好地理解课程的难点,强化学生的记忆,优化教学结构,提高课堂教学效率。

(三)在示范性教学的基础上,引入学生操作环节

示范性教学即通过口耳相传、形体相授方法,将实验操作直接、形象地教给学生。但这种教学方法使人感觉枯燥无味,记忆不深。对于操作性很强的电镜技术,只有让学生亲眼看到仪器,亲手操作仪器,才能真正了解仪器,感受精密仪器的科技性和先进性,激发出学生们的学习热情和激情。在上机操作部分,教师边讲解边示范,再由学生按规程操作[5]。第一个学生操作完,第二个学生要先评价前者的操作正确与否,然后才能自己上机操作。通过“教师示范—学生总结—学生操作”的教学模式,加强了学生对学习内容的理解和记忆。

(四)以实验大纲为指导,采取非“标准化”的教学模式

实验教学要严格遵循教学大纲,这样才能保证学生们接受的是标准化、统一化的知识。但在具体实施过程中,我们采取的是“非标准化的”教学方式。以铜网支持膜制备为例,常规教学中,教师只会告诉学生标准地制备支持膜的方法。有的同学可能会问:“必须四个边都割开吗?”或者“能不能同时得到双面的支持膜?”针对这些问题,同学们就可以开动脑筋,动手试验,直到他们发现最终的答案……同学们提出的问题各种各样,甚至可能超出了大纲的范围。但在实验教师的引导下,学生们动脑动手寻找答案的过程,正是一个“提出问题,解决问题”的“科学研究”的过程。在“非标准化”的教学过程中,同学们提出的问题和解决的方案可能会不尽相同,但却达到了同样的实验教学目标,即增强学生们的动手能力和解决科学问题的能力。

三、结语

随着农业技术的快速发展,对高素质、高水平的农业技术人才的需求也越来越多。农业院校在专业性人才的培养和输出方面,发挥了重要作用。让本科生学习、掌握电子显微镜这种“高精尖”的研究技术,能够为未来的科研工作提供有力的技术保障。通过对电镜技术实验教学的不断改革与探讨,我们已形成包括小班教学、多媒体技术教学、示范性教学、学生操作环节和“非标准化”的多种教学模式有机结合的、具有农业院校自身特点的实验教学模式。多元化的教学模式在实验过程中有序地穿插进行,丰富了教学手段,增强了教学的实用性和趣味性,提高了实验教学效果,让学生们真正地热爱农业、研究农业、献身农业。

参考文献:

[1]翟少华,王金泉,张晓红,等.电子显微镜技术在农业高等院校教学中的应用[J].教育教学论坛,2014,(5):69-70.

[2]李亮亮,吴正超,陈彬,臧健.高等农业院校仪器分析实验课教学模式探索[J].教育教学论坛,2017,(7):270-271.

[3]朱昌来,周欣阳,王莹洁.《生物医学电子显微镜技术》课程教学初探[J].吉林医学,2013,34(28):5975-5976.

[4]张晓丽,张江兰.多种教学方式在电子显微镜教学中的应用[J].张家口职业技术学院学报,2014,24(4):79-80.

[5]方勤方.透射电子显微镜实验课教学方法探讨[J].中国地质教育,2011,(1):75-77.

作者:王蒴 赵迪 徐铭泽 单位:沈阳农业大学分析测试中心

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