電子顯微鏡技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐
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摘要：本文針對(duì)電鏡實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，分享了切實(shí)可行的教學(xué)改革經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)包括小班教學(xué)、多媒體教學(xué)、示范性教學(xué)、設(shè)計(jì)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)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(jí)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(lái)越多[1]。為此，我校自上個(gè)世紀(jì)90年代以來(lái)，為本科生開(kāi)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(mén)技術(shù)類型的課程，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有更重要的意義。實(shí)驗(yàn)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(dòng)手能力和實(shí)踐能力；培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)以及嚴(yán)謹(jǐn)?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(wèn)題，并有針對(duì)性地進(jìn)行改革與創(chuàng)新，在實(shí)踐中逐漸完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作。
一、我校《電子顯微鏡技術(shù)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)情況及存在的主要問(wèn)題
我校開(kāi)設(shè)的《電子顯微鏡技術(shù)》共32學(xué)時(shí)，其中實(shí)驗(yàn)10學(xué)時(shí)，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(dá)500人左右，包括園藝、生物技術(shù)、動(dòng)物醫(yī)學(xué)、植物保護(hù)等多個(gè)專業(yè)。電鏡屬于大型精密儀器，目前學(xué)校僅配有一臺(tái)透射電鏡及配套設(shè)備。由此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引發(fā)了下列問(wèn)題。
（一）選課學(xué)生多，實(shí)驗(yàn)儀器少，教學(xué)效果差
這是所有大型儀器實(shí)驗(yàn)課面臨的普遍問(wèn)題[2]。很多實(shí)驗(yàn)室為了解決這一問(wèn)題，實(shí)行10人左右的小班教學(xué)。這一做法提高了學(xué)生的聽(tīng)課效果，但是減少了組內(nèi)人數(shù)，實(shí)驗(yàn)總組數(shù)卻在增加，儀器的教學(xué)占有率過(guò)高，反而影響了科研服務(wù)率。
（二）教師講得多，學(xué)生動(dòng)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(zhǎng)，并且涉及有毒試劑，開(kāi)課初期將實(shí)驗(yàn)課定性為示范性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，但這種教學(xué)方式尚有差強(qiáng)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(shí)際工作中可能會(huì)帶來(lái)錯(cuò)誤操作，尤其是在農(nóng)業(yè)院校，對(duì)于那些生長(zhǎng)周期長(zhǎng)、品種珍貴的植物樣品來(lái)說(shuō)，這種錯(cuò)誤的后果可能會(huì)很?chē)?yán)重。其次，示范性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)意味著教師是課堂的主角，學(xué)生是被動(dòng)地學(xué)習(xí)，壓制了他們學(xué)習(xí)的熱情和激情，違背了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的初衷。針對(duì)上述問(wèn)題，我們對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了改革和創(chuàng)新。
二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的幾個(gè)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(wèn)題，我們和其他大型儀器課程一樣，實(shí)行小班教學(xué)。其優(yōu)勢(shì)在于聽(tīng)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(jī)操作的機(jī)會(huì)增加，學(xué)生操作和教師一對(duì)一的指導(dǎo)時(shí)間延長(zhǎng)；學(xué)生討論、師生互動(dòng)的時(shí)間也有所增加，極大地提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果[4]。當(dāng)然，為了避免因小班教學(xué)引起的實(shí)驗(yàn)教學(xué)占有率過(guò)高的問(wèn)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(shí)驗(yàn)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(zhǎng)，尤其是植物樣品因具備細(xì)胞壁和蠟質(zhì)層，制樣周期會(huì)更長(zhǎng)。而在農(nóng)業(yè)院校，植物樣品要多于動(dòng)物樣品。所以，即使示范性教學(xué)，也不會(huì)展示全部的操作環(huán)節(jié)。為此，我們錄制了實(shí)驗(yàn)教學(xué)錄相片，詳細(xì)記錄了操作中的每個(gè)環(huán)節(jié)及樣品的狀態(tài)，并將原來(lái)4學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)室課內(nèi)容，改為在理論課堂上觀看錄相片。通過(guò)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(duì)實(shí)驗(yàn)操作有了完整、直觀、感性的認(rèn)識(shí)。另外，將教學(xué)錄相片應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中后，上課地點(diǎn)從實(shí)驗(yàn)室改到了教室，儀器的教學(xué)占有率降到了原來(lái)的60%，提升了科研服務(wù)率。實(shí)踐證明，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中合理地運(yùn)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(diǎn)，強(qiáng)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(guò)口耳相傳、形體相授方法，將實(shí)驗(yàn)操作直接、形象地教給學(xué)生。但這種教學(xué)方法使人感覺(jué)枯燥無(wú)味，記憶不深。對(duì)于操作性很強(qiáng)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(jìn)性，激發(fā)出學(xué)生們的學(xué)習(xí)熱情和激情。在上機(jī)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(gè)學(xué)生操作完，第二個(gè)學(xué)生要先評(píng)價(jià)前者的操作正確與否，然后才能自己上機(jī)操作。通過(guò)“教師示范—學(xué)生總結(jié)—學(xué)生操作”的教學(xué)模式，加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解和記憶。
（四）以實(shí)驗(yàn)大綱為指導(dǎo)，采取非“標(biāo)準(zhǔn)化”的教學(xué)模式
實(shí)驗(yàn)教學(xué)要嚴(yán)格遵循教學(xué)大綱，這樣才能保證學(xué)生們接受的是標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化的知識(shí)。但在具體實(shí)施過(guò)程中，我們采取的是“非標(biāo)準(zhǔn)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(huì)告訴學(xué)生標(biāo)準(zhǔn)地制備支持膜的方法。有的同學(xué)可能會(huì)問(wèn)：“必須四個(gè)邊都割開(kāi)嗎？”或者“能不能同時(shí)得到雙面的支持膜？”針對(duì)這些問(wèn)題，同學(xué)們就可以開(kāi)動(dòng)腦筋，動(dòng)手試驗(yàn)，直到他們發(fā)現(xiàn)最終的答案……同學(xué)們提出的問(wèn)題各種各樣，甚至可能超出了大綱的范圍。但在實(shí)驗(yàn)教師的引導(dǎo)下，學(xué)生們動(dòng)腦動(dòng)手尋找答案的過(guò)程，正是一個(gè)“提出問(wèn)題，解決問(wèn)題”的“科學(xué)研究”的過(guò)程。在“非標(biāo)準(zhǔn)化”的教學(xué)過(guò)程中，同學(xué)們提出的問(wèn)題和解決的方案可能會(huì)不盡相同，但卻達(dá)到了同樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，即增強(qiáng)學(xué)生們的動(dòng)手能力和解決科學(xué)問(wèn)題的能力。
三、結(jié)語(yǔ)
隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)高素質(zhì)、高水平的農(nóng)業(yè)技術(shù)人才的需求也越來(lái)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?yàn)槲磥?lái)的科研工作提供有力的技術(shù)保障。通過(guò)對(duì)電鏡技術(shù)實(shí)驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)化”的多種教學(xué)模式有機(jī)結(jié)合的、具有農(nóng)業(yè)院校自身特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。多元化的教學(xué)模式在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有序地穿插進(jìn)行，豐富了教學(xué)手段，增強(qiáng)了教學(xué)的實(shí)用性和趣味性，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，讓學(xué)生們真正地?zé)釔?ài)農(nóng)業(yè)、研究農(nóng)業(yè)、獻(xiàn)身農(nóng)業(yè)。
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作者：王蒴 趙迪 徐銘澤 單位：沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)分析測(cè)試中心