時間:2022-03-28 03:30:26
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇生物實驗論文,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
一、明確目的,把握整體
《動物生物化學實驗》的課程安排是由10個小實驗和1個綜合性的大實驗組成的,每個實驗從表面上看都有很強的獨立性,相互之間聯系不大,但其實不然,整個實驗的安排有內在的聯系,組成了一個統一的整體,使學生在學習實驗理論、培養動手能力的同時,對整體動物生物化學的理論課程有了更加深入的理解和認識。為了達到好的教學效果,在每次實驗前進行講解時,都要首先明確每個實驗的目的,使大家能更好的理解為什么要做這個實驗,這個實驗有什么實際或者理論上的應用。目的明確了,才能使大家理解更深,知識掌握也更全面。除了明確每個實驗的目的外,在給學生講解實驗的時候,還需要把看似獨立的一個一個的小實驗,放到實驗的整體背景下,讓學生對每個實驗存在的地位和目的有整體上的把握,盡量減少“只見樹木、不見森林”情況的出現。根據實際效果來看,通過把每次實驗的背景和意義都講解清楚,學生對實驗課的理解就更深入,減少了每個具體實驗學習的時候都明白但在整個實驗課都學完后又糊涂的現象,提升了整體的教學效果,也加深理解相關的理論知識。
二、做好預習,認真準備
學習知識的時候,預習是必不可少的一個環節,很多時候學生在學習理論課的時候,還能夠進行預習,但對實驗課的課前預習重視不夠。每次實驗結束后,筆者都把下一次要做的實驗告訴大家,在下一次實驗前需要預習,預習的重點有兩個方面:一個是實驗的基本原理,因為實驗是與理論課相結合的,所以實驗的基本原理學生基本很容易就可以掌握。預習的重點就更側重另外一個方面:實驗步驟。預習不僅僅是把實驗步驟簡單看一下,了解一下要做的實驗過程,筆者要求大家能把實驗步驟總結出來,最好能做成一個簡易的流程圖,在不看課本實驗報告的時候能夠把實驗步驟背出來。比如在《動物組織中DNA的提取》實驗中,至少讓大家總結出來實驗步驟是取組織破碎細胞去除RNA去除蛋白質和其他雜質沉淀DNA。這樣在進行實驗時,學生就會對整個實驗有所了解,有效地避免了很多學生看一個步驟,做一個步驟,最后不了解自己到底做了什么的情況出現。實際上預習可以看作是學生對實驗課理論知識的準備,除了理論知識準備外,還需要作實驗材料、實驗試劑以及器材的準備,而實驗試劑及器材的準備在實驗教學中往往容易被忽略,因為這些一般都是實驗教師提前準備好的。學生做實驗的時候基本都是按照實驗步驟,找到相應的已經準備好的試劑器材取用,往往對試劑或者器材本身的作用和特點忽略掉。筆者在上課時常常告誡大家:“做實驗和做菜很相像,做菜的功夫固然重要,但是食材的準備隱含的東西在某種程度上更為關鍵”。例如蛋白質鹽析實驗中最重要的是飽和硫酸銨試劑,大家取用的時候常常發現燒杯玻棒包括手上經常會粘上白色粉末狀物質,這個試劑筆者常常讓學生在上一個實驗結束的時候,挑兩個同學當面配置,這樣大家對飽和硫酸銨試劑的配置過程就有了了解,對于飽和硫酸銨中硫酸銨的量有了直觀認識,有助于大家理解鹽析的原理,下次取用試劑時也會注意到很多細節,比如取用過后迅速洗干凈容器等,養成一個良好的習慣,認真的實驗準備對提高實驗教學能帶來事半功倍的效果。
三、嚴謹操作,緊抓細節
記得筆者上大學實驗課的時候,筆者的老師就教導我們“實驗課最重要的不是獲得了一個好的實驗結果,也不是學會了操作一個儀器,最重要的是養成了一個好的習慣,一個科學的做實驗的習慣”。筆者對這個思路是非常認同的,實驗理論可以學習,實驗操作經驗可以慢慢積累,唯有實驗習慣很多時候一養成是陪伴終身的。那么如何培養好的實驗習慣呢?筆者的做法是從細節入手,從一進入實驗室開始,就從細節上對大家嚴格要求,從最基本的桌面整潔做起,試劑歸類放置好,并在實驗過程間隙隨時整理。整個實驗過程是由一個一個儀器的小操作集合而成的,如果僅僅籠統的要求大家認真做實驗,并不能起到很好的效果。在做實驗前,筆者會把重點儀器的實驗規范教給大家,比如移液器的用法、離心機的用法等,尤其在大家進行操作的時候,筆者會不斷巡視,發現問題及時糾正,有些共性的容易犯錯的地方,再召集大家強調一下。很多儀器在多個實驗中都會用到,這樣經過多次使用鞏固以后,基本做到了每個學生對儀器都能按照正確操作流程進行操作,養成了一個良好的習慣。
四、課后報告,完善總結
由于實驗課程的特殊性,實驗課的成績在很大程度上都是實驗報告的成績決定的。在早期的實驗教學中就發現很多學生為了實驗報告更出色,對實驗結果進行修改抄襲甚至編造,由于每位實驗教師經常要面對20~30位學生,即使把實驗結果記下來,也不能及時杜絕這種現象。筆者在教學中不斷摸索總結,提出了一個新的解決問題的思路,在每次上課前都會給學生講清楚,一定要如實記錄實驗結果,如果發現有抄襲甚至偽造數據等有違科學精神的行為,本次實驗成績一律0分。這樣從打分制度上進行了小的修改,結果是顯而易見的,學生在做實驗準備時比原來認真多了,并且也嚴格按照操作規程來進行,因此就取得了較好的實驗結果,有些偶然因素或者失誤導致的結果不理想,學生都能積極主動的要求重復實驗,有些客觀原因不能重復實驗的,就把實驗失誤的原因分析清楚,一樣可以取得好成績。通過這樣一個小小的改革,結果是顯而易見的,已經杜絕了完全追求實驗結果的現象,大家的精力被吸引到了認真準備和謹慎操作上面,同時對實驗過程及出現的結果,學會了進行詳盡的分析總結,即使沒有取得預期的實驗結果,也能從里面學到很多知識,為以后的學習打下堅實的基礎。在新的形勢下,《動物生物化學》實驗教學也面臨著新的機會和挑戰,這就要求教育工作者要不斷開拓思路,適應外界環境的改變,提出新的方法和見解,從調動學生學習的主動性入手,努力把學生培養成高素質的人才。
作者:魯維飛單位:河南農業大學牧醫工程學院
【關鍵詞】 臨床生物化學;研究性實驗教學
Exploring the Experimental Teaching of Research in Clinical Biochemistry
LI Jiang-bin,HOU Gan,LAI Yin-xuan.Institute of laboratory medicine of Guangdong medical college, Dongguan 523808, China
【Abstract】 The mode of researching experiments were established in the teaching of clinical biochemistry. Practice shows that this experimental teaching mode has positive effect on training the overall quality of scientific research of students and improving the quality of experimental teaching.
【Key words】 Clinical biochemistry; Experimental teaching of research
1 開展研究性實驗教學的意義
醫學檢驗專業的人才培養目標是以實驗性工作為主的檢驗技師,畢業生大多從事醫院檢驗科和實驗室工作,實驗技能是決定畢業生能否立足社會的基本能力。因此,提高實驗教學質量是全面提高醫學檢驗專業教學質量的重要保證,也是實現素質教育和創新人才培養的重要途徑。臨床生物化學是醫學檢驗學科重要的核心專業課,是實踐與理論相結合的學科,其臨床實習時數約占總實習時數的三分之一,實驗教學在整個課程教學中占據不可替代的重要地位。
研究性實驗是一種教學、科研、實踐三結合的教學模式,以培養學生的創造能力和創新意識為著眼點,在教學過程中為學生提供類似于科學研究的場景,讓學生通過收集信息并分析、利用,再經過自動探索、發現和體驗,從而增強學生對實驗學習的自覺性和積極性,培養學生獨立學習和研究的能力,提高學生的綜合素質和技能競爭力。研究性實驗的選題可多種多樣,比較靈活,這樣不僅使學生學到新知識,同時也從整體上提高了實驗教學的水平。研究性實驗有利于淘汰那些陳舊、落后的實驗方法,增加新穎、先進的實驗,對實驗內容進行不斷地更新,使學生的學習能夠跟上學科發展的步伐。學生在做這類比較先進和新穎的實驗時,必須開動腦筋,獨立思考,不能有依賴思想,因此對學生能起到比較好的促進作用,可以充分調動學生學習上的主觀能動性,培養學生勇于探索的學習精神,提高學生的學習興趣和創新能力[1-2]。
國家教育部在《關于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見》中指出:高等學校本科教學工作“要積極推動研究性教學,提高大學生的創新能力”,“要增加綜合性與創新性實驗”,“要引導大學生了解多種學術觀點并開展討論、追蹤本學科領域最新進展,提高自主學習和獨立研究的能力”[3]。現在國內臨床生物化學實驗教學的問題主要是實驗內容多驗證少創新,實驗結果早在學生預料之中,學生對做實驗興趣不高,因此在實驗過程中很少主動思考,只是按照實驗指導照抄照做,學生中普遍存在重理論輕實驗的錯誤思想,嚴重影響了學生的實驗技能的提高和創新能力的培養。因此,在臨床生物化學實驗教學改革上應從直觀性、驗證性、鞏固性實驗向綜合性、自主性、研究性等培養學生創新能力的實驗上過渡,適當減少驗證性實驗內容,增加研究性實驗教學內容。
2 研究性實驗在臨床生物化學教學中的實施
筆者從2006年3月至2008年6月,在醫學檢驗專業臨床生物化學課程中連續三年實施了研究性實驗教學,現將實施情況總結如下。
2.1 實施目標 加強臨床生物化學實驗教學改革,提高實驗教學質量,增強學生對實驗學習的自覺性和積極性,培養學生獨立學習和研究的能力,培養學生的創新精神和創新能力,全面提高學生綜合素質。
2.2 年度實施安排 每年3~6月為教學實施時間,具體為3月:布置實驗、選題、文獻查閱及實驗設計;4月:實驗設計答辯及實驗設計修改;5月:實驗操作;6月:實驗論文書寫及答辯;每年7~11月為總結時間:實施包括問卷調查、分析討論、教學總結和改善及為下年度實施做準備。
2.3 實施內容 實施的研究性實驗主要由實驗選題、文獻查閱及實驗設計、實驗設計答辯、實驗操作、實驗論文書寫及答辯等5個階段組成。
2.3.1 實驗選題 教師根據實驗室條件、教研室科研條件、教學內容等布置研究性實驗,向學生介紹這些研究性實驗的基本情況,回答學生的問題。學生以3-6人為一個小組,根據自己的興趣和實驗條件自由選題。
2.3.2 文獻查閱及實驗設計 學生根據研究性實驗的要求,結合擬選題目,查閱相關的文獻,進行實驗設計。文獻查閱的過程是對學生獲取、整理、分析和利用文獻的培養和鍛煉,是培養學生科研素質的有效方法和途徑。研究方法路線設計主要是在教師的指導下,根據選題和實驗室的條件,設計實驗研究的方法和路線,按照研究生開題報告的形式填寫實驗設計書。
2.3.3 實驗設計答辯 模擬研究生開題報告答辯的形式進行研究性實驗設計的答辯,通過答辯,學生可以鍛煉其語言組織能力和知識分析能力。教師對實驗設計中的研究方法和路線進行嚴格的審查和科學的論證,保證研究方法和路線的科學性和可操作性,確保研究性實驗的順利進行。
2.3.4 實驗操作 根據答辯通過或修改后通過的實驗設計方法路線,學生在教師指導下獨立自主的進行實驗操作。在本階段中,學生不但要進行材料的準備、試劑的配制,還要正確使用相關的儀器,對實驗過程中出現的問題要正確分析,并及時進行實驗總結。通過實驗操作過程。學生可以加深理解課堂中學到的理論知識,增長見識,提高分析問題和處理問題的能力,同時通過研究性實驗,可以將各課程聯系起來,將學到的知識結合起來,使學生的綜合素質得到較大的提高。
2.3.5 實驗論文書寫及答辯 研究性實驗的特點決定了必須要有研究的結果,因此,實驗論文的書寫成為該教學模式的重要內容??偨Y實驗結果、撰寫科研論文,并進行論文答辯,可以培養學生分析實驗現象,總結實驗結果,撰寫實驗論文的能力。這對于學生的科研素質和創新精神的培養有著重要的作用的。
2.4 實施過程的關鍵問題
2.4.1 文獻查閱及實驗設計 由于大多數學生沒有做過系統的科學研究,沒有系統地查過文獻,所以對文獻的查閱方法、途徑和實驗設計所知甚少。因此,教師需向學生講授文獻查閱的方法、途徑和技巧等。在實驗設計中要特別注意實驗設計方法和路線的可行性,要綜合考慮實驗室現有的儀器設備、實驗動物、實驗經費等各種因素。
2.4.2 實驗論文書寫及答辯 論文書寫過程中,學生應對實驗操作、實驗原始記錄、實驗結果等逐層分析,展開充分論述。而為了答辯,學生在答辯前就要積極準備,仔細審查論文對基本觀點的論證是否充分、有無疑點、錯誤、解釋不清楚等。如果發現問題,就要繼續收集與此有關的各種資料,做好修改和解說的準備。這種準備的過程本身就是積累、增長知識的過程。如有條件可以通過講座的形式為學生講解實驗論文書寫及答辯中的注意事項。
2.5 實施效果總結
2.5.1 建立了開放式、研究性的實驗教學模式 學生實驗不再是照書照做,而是帶著研究課題進實驗室,教師在實驗課上不僅要傳授知識,也在引導學生探索知識。研究性實驗教學模式可以激發學生的科研興趣,活躍學生的思維,開拓視野,促進學生對綜合知識的運用,增強學生對實驗學習的自覺性和積極性,達到培養學生獨立研究的能力,從而提升實驗教學的整體質量和水平。研究性實驗教學模式還有利于培養良好的學風。通過研究性實驗教學,學生不僅親身體驗了科研的艱辛和科學論文撰寫的困難,更教會學生如何面對科研失敗,如何在失敗中求成功。
2.5.2 培養了學生科研綜合素質
在傳統的實驗教學中,學生完成的是實驗報告,而相當多的實驗報告是將實驗指導書重抄一遍。而在研究性實驗教學中,學生是自己設計的實驗方案,自己作的記錄,并且根據實驗的結果進行實驗討論,最后書寫論文和答辯。增強了學生對實驗學習的自覺性和積極性,培養了學生獨立學習和研究的能力,提高了學生的綜合素質和技能競爭力。并且還為醫學檢驗專業本科生的畢業設計、畢業論文撰寫、畢業論文答辯等奠定了基礎。
2.5.3 促進了課程建設和教師的知識更新 通過提高實驗教學質量,將實施情況總結分析,有利于改進教學方法、促進教學研究、進一步促進精品課程、網絡課程等的建設。同時在研究性實驗教學過程中,由于部分實驗項目是學生設計的,對于教師來說可能也是新課題。老師在對學生遇到問題時進行互相討論,共同探討解決辦法的同時也可以提高自身的知識水平,有利于教師的知識更新。
參 考 文 獻
[1] 陳炳鋼,方延平,袁曉梅.如何進行設計性研究性實驗教學.中國教育研究與創新,2007,4(9):16-17.
2008年上海高考第12題取材于筆者在《化學教學》發表的論文“試紙上的微型電解實驗”[1], 該題依據實驗中的現象,由于采用簡單易行的微型化學實驗操作,實驗真實性得以顯現,在知識與能力的考查基礎上更加培養學生科學求實的態度。
自從29屆國際奧林匹克化學競賽實驗試題采用微型化以來,國內各類化學試卷中都不同程度地出現以微型化學實驗為背景的題目。試題中的信息在學生中快捷、廣泛地傳播;從以微型實驗為情境的化學習題入手,另辟蹊徑,可以展現微型化學實驗儀器的應用,表達綠色化學的設計理念。
從期刊的影響力出發,筆者從目前化學教育研究領域比較權威的三刊(《化學教學》、《中學化學教學參考》、《化學教育》)以及以實驗儀器研究為特色的期刊《教學儀器與實驗》中的微型化學實驗論文中取材,從不同角度出發編擬化學習題。
1以微型反應裝置創設情境
如同常規實驗裝置的組裝目的一樣,微型實驗儀器同樣可以完成氣體的制備、物質的合成、氣體的干燥和凈化、尾氣的吸收等基本操作。以此創設化學試題情境,考查基礎知識、基本技能。表面上看,只是提供給學生化學常規實驗裝置的縮微化,但儀器的微型化給解題帶來了陌生感,尤其是儀器體積小帶來的特殊操作細節,例如試劑的取量、反應程度的控制、尾氣處理等――這些都是實驗論文作者闡述的實驗注意點,也恰是學生在實驗操作中容易忽略的因素。
例1、硫化氫是一種有臭雞蛋氣味的有毒氣體,采用常規儀器進行制備和性質檢驗,常因氣密性不佳而對環境產生污染。周老師采用六孔井穴板和注射器組裝出以下微型反應裝置(如圖1所示),向各井穴加入指定的試劑與物料,然后用生料帶纏繞井穴塞1-2圈后插入6 孔井穴板的井穴中并旋緊塞子,使井穴塞緊密地蓋住井穴,以細乳膠管把前一單元出氣管與相鄰單元的進氣管逐一連接起來,保證沒有硫化氫泄漏。該實驗無需通風櫥即可進行,對反應廢物摸索了實驗后處理方法,體現了綠色化學實驗的要求[2]。
(1)1號井穴里裝有少量FeS固體,實驗裝置按圖搭建完畢后,把吸有稀硫酸的注射器緩緩下推,就可以有連續平緩的氣流產生。請問1號井穴孔發生反應應為_______________________________。
(2)2號井穴內只放入一張濕潤的白色醋酸鉛試紙,且“短管進、長管出”。其作用是(填寫兩點):____________________________________。
(3)3號井穴孔盛放少量溴水,其主要作用是證明H2S的____________________(能呈現出該性質的),還可以用____________________溶液代替。
(4)4、5、6井穴孔分別盛放了0. 1 mol?L-1 ZnSO4、0.1 mol?L-1 CdSO4、0. 1 mol?L-1 CuSO4溶液,在實驗中分別產生了白色、黃色和黑色沉淀,說明了這些金屬硫化物的________(性質)。
(5)7號井穴孔盛有________(填寫藥品),其目的在于____________________。
評點:該題主要考查硫化氫氣體的制備、氣體檢驗、性質驗證、尾氣處理等。一切都基于基礎知識、基本技能,只是通過微型化學實驗裝置呈現情境。
答案:(1)FeS+2HCl=FeCl2+H2S; (2)緩沖作用(安全瓶), 檢驗硫化氫氣體; (3)還原性, 酸性高錳酸鉀; (4)難溶性; (5)NaOH溶液,吸收尾氣
例2、“電凝聚氣浮法”是一種工業上處理廢水的常用方法,我們用塑料多用滴管作為載體,以微型實驗的形式呈現了該方法的原理。先在100 mL燒杯中加約50 mL蒸餾水,再添加3滴CrCl3溶液作為無機污染物,另加少許泥沙和硫酸鈉,用玻璃棒攪拌使之渾濁,得模擬廢水,標記為A。用塑料多用滴管吸取廢水A,從液泡兩側分別插入兩根大頭針(兩針不相互接觸), 用鱷魚夾、 導線將兩根大頭針與電池(9V)相連,即可對廢水進行電解[3]。
(1)電解開始,陰極釋放出大量氣體,請寫出電極反應式________________________________;
(2)陽極現象不明顯;片刻后,溶液中生成大量綠色沉淀,隨著陰極氣泡大量逸出,綠色沉淀隨之上浮至液面。已知大頭針主要成分為鐵,請推測陽極可能發生的兩個反應式為:____________;
(3)綠色沉淀中不僅包括由陽極產生物與溶液酸堿性變化而生成的不溶物,還包括沉淀_______(填寫化學式),這就表現出對污水中的金屬離子進行清除。
(4)本實驗中在電解液中添加硫酸鈉的目的是____________________。
(5)另取一份相同廢水,滴加3滴苯酚溶液作為有機污染物,再加3滴亞甲基藍使其顯示顏色,添加食鹽至飽和,標記為B;用塑料多用滴管吸取廢水B,采用如上圖的裝置,只不過將陽極大頭針更換成全活動鉛筆專用筆芯,在電解后的溶液中滴加FeCl3溶液不發生顯色反應,說明____________。更換陽極材料原因是__________________________(用電極反應式說明);
評點:化工生產是化學教學的重要內容,但一直是實際教學中欠缺的,通過微型化學實驗模擬實際問題可以幫助中學生了解化學與技術、體會時代性增強學生學習的使命感和責任感。該類試題適用于《化學反應原理》模塊的“電解池”、《化學與技術》模塊中的“水處理技術”、《化學與生活》模塊中的“化學與環境保護”,以及《實驗化學》模塊中提出的“能發現學習和生產、生活中有意義的化學問題,并進行實驗探究”。
答案:(1)2H++2e-H2; (2)Fe-2e-Fe2+,Fe2++2OH-Fe(OH)2; (3)Cr(OH)3;(4)增強導電性; (5)苯酚在陽極釋放的強氧化性氣體作用下已發生了轉化,避免陽極材料本身被氧化。
2以微型實驗引導實驗改進思維
在各大期刊發表的微型化學實驗論文多為一線化學教師或高校實驗研究者發表,如果只是簡單地在學生面前重現這些素材,對他們自身的實驗素養提高有限;而通過試題的巧妙設置,將學生也引入到對實驗的設計思路中去,有利于提高他們對微型化學實驗的深刻認識,也有利于他們創新思維的發展。
微型化學實驗不是常規實驗的簡單縮微或減量,而是要在微型化的條件下對實驗進行重新設計和探索,達到以盡可能少的試劑獲取盡可能多的化學信息的目標。
例3、用一個小注射器和小塑料反應管做反應儀器,兩者中各有一種化學物質,反應后將注射器針頭扎入一根帶火星的香煙里推動活塞,發現竄起一大串火苗[4]。請問,塑料試管中盛放藥品為________,注射器中盛放____________藥品。該實驗可以代替常規實驗中的實驗是_______________。
評點:注射器是化學實驗改進中常用的替代品,在微型化學實驗中常常需要挖掘其功能進行設計,在命題中應用中能幫助學生體會到。圖3中的注射器代替分液漏斗,圖4中的注射器起到氧氣收集的作用。
答案:MnO2,雙氧水,氧氣的制備和氧氣的助燃性質
3以微型實驗題干提供探究和評價的平臺
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近年來科學探究實驗在化學新課程考試中廣被重視,這些實驗題不再象以往的實驗題平鋪直敘――單純的“課本知識加實驗加填空”,也不象大學知識“下放”的新信息實驗題,而是促使考生多想實驗的整個過程:“做什么”、“怎么做”、“為什么這樣做”、“選取哪些因素作為實驗變量”、“可能什么原因”、“還有沒有更好的改進方法”、“這樣的實驗有什么實際用途”等等,更加促使考生像科學家一樣進行探索,達到真正考查科學思維的目的。微型化學實驗與常規化學實驗相比,一樣能提供符合教學需要的實驗內容,更能提供多個相關實驗的優化設計過程和滿足使用者自主探究的基本條件[5]。以微型化學實驗論文素材命題,為訓練學生探究思維和評價能力提供了一個適宜的平臺,也為一線化學教師提供了巧妙的探究思路,有助于教師拓寬視野。
例4、紫甘藍,又名紫卷心菜,所含花色苷色素的顏色會隨pH改變,一般遇酸變紅,遇堿變綠。向點滴板上一凹槽滴加一滴紫甘藍汁,再滴加一滴硫酸鈉溶液,用連接導線的鱷魚夾各夾住一根鉛筆芯,將電極一端浸入紫甘藍汁液面以下[7]。
(1)當導線分別與電池兩極相連,發生現象是:
陽極_______________________________;
陰極_______________________________。
用鉛筆芯將兩極所在位置的溶液攪拌均勻,發現整個液滴呈現紫色,(用離子方程式)說明發生反應為_________________________________;
(2)若采用大頭針作為______極電極,則對以上實驗現象有極大干擾,這是因為_____________;
(3)以各類典型的酸堿鹽溶液作為輔助試劑加入紫甘藍汁中,以鉛筆芯作為電極進行電解。請預測實驗現象并完成下表1:
(4)將添加NaCl溶液的甘藍汁電解后溶液攪勻,最終竟然消褪為無色。這是因為__________;
(5)以上實驗是以_______、_______作為變量開展的探究活動,如果你是實驗設計者,從該實驗的特點出發,你還會挑選_______作為變量。(開放性問題,答案合理即可);
(6)如果你是實驗競賽的評委,你將該實驗與你們常見的電解實驗對比,請提出一些評價意見(至少寫出兩點,開放性問題,答案合理即可)。
評點:微型化學實驗試題取材于實驗探究論文,突出真實性;注重實驗條件,突出思考性。本題不僅以紫甘藍汁作為創新情境考查電解規律、中和反應等基本原理,還從異常現象原因探究、變量控制等角度促使學生對實驗原理進行深層思考,并且通過開放性的問答培養學生評價和鑒別能力。
答案:(1)2H2O-4e-O2+4H+; 2H2O+2e- H2+2OH-; H++OH-=H2O; (2)陽極;作為陽極的金屬電極比水更容易被氧化,產生有色離子如亞鐵離子、鐵離子對甘藍汁顏色有干擾; (3)電極附近溶液變紫,有氣泡產生;電極附近有大量氣泡產生;紫色;迅速冒出刺激性氣味的氣泡,電極附近溶液變紅;迅速冒出氣泡,電極附近溶液變紅; (4)電解NaCl溶液陽極產生的Cl2將電解對象漂白; (5)電極,電解質溶液;載體、電解體系等; (6)參考評價意見:評價之一:紫甘藍汁不僅充當電解對象,還兼作實驗中的酸堿指示劑,一舉兩得;評價之二:該微型實驗只采用了一滴紫甘藍汁液作為電解對象,降低成本,操作方便,大大減少了實驗時間,適合學生自己動手操作觀察探究;評價之三:紫甘藍汁取材于純天然,整個實驗用量又是微量,所以充分體現綠色環保的理念;評價之四:實驗現象明顯,有利于學生加深對電解本質的理解。
4 反思
在科學教育中引入習題的初衷是鞏固和加深對知識的理解,考查學生掌握知識的水平,培養學生應用知識解決問題的能力。每一道習題都是從原始問題抽象而來,然而有相當一部分已經把其中的一些次要細節、非本質的聯系舍去,也沒有將科學現象與事實作為背景,甚至完全脫離科學現象,學生思維的一部分已經被習題編制人員“越俎代皰”地完成了。同時,習題教學還存在著模式化傾向,缺乏科學思想的分析,太重視程序與計算、熟練與技巧。因此,在一定意義上說,我國學生創造能力的匾乏是習題教學的直接后果。事實上,科學最重要的基礎是源自實驗現象的,首都師范大學專家曾提出通過引進原始問題來逐步使習題教學與原始問題教學相結合,從而達到提高科學教育效能的目的。而發表在各種期刊上的實驗論文能表現論文作者所作出的技術性和認知性研究的原始工作,是教學科研過程中的一種生成資源[8],也是原始問題的一種表現形式。筆者近年來以微型化學實驗為主要研究方向,并嘗試將所設計的原創實驗素材融合入課堂教學、探究活動中,發現對提高學生解決問題能力、實驗分析評價能力有較明顯的促進作用;于是進而取材命題,拋磚引玉,目的之一是及時推廣課程改革中來自教學一線和高校專家的實驗研究經驗,從而使研究成果迅速轉化為“生產力”,不斷推動實驗教學研究工作向縱深發展;更希望這些原汁原味的實驗素材呈現出反映科學概念、規律本質的原始問題和未被加工的典型實驗現象和事實,使學生大腦充分開放、思維觸角充分發展,體會到與原論文作者研究過程中類似的思路和體驗,甚至在條件允許前提下,用微型化學實驗這種耗材少成本小的實驗手段完成符合綠色化學理念的驗證、改進和探究,達到知識升華的目的。
建議化學命題者可以認真研究各種期刊登載的微型化學實驗專題文章,將其素材開發為創新試題:具有提問多樣化、知識探究化、信息情境化以及形式開放化等多方面特點,為促進化學習題教學提供優質的題材[9],同時也促進微型化學實驗能在中學得到普遍重視和合理應用。
參考文獻:
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[3]陳凱,劉少賢,張麗娜.電化學法處理廢水的微型模擬實驗[J].教學儀器與實驗,2008,(10):39~40.
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[8]易章和.充分利用生成資源命題推進化學課改評價研究[J].化學教學,2005,(10):41~43.
1.1實驗教學方面
驗證性實驗比例高達80~90%,而綜合性或設計性實驗比例很低或缺無;部分地方高校雖然設備更新很快,但不注重實驗內容的開發,重硬輕軟;實驗師資隊伍不穩定,加上學生多,分組大等因素,教學效果不佳;實驗考核環節簡化,缺乏對學生動手能力的測評.
1.2生產實習方面
高質量的實習基地建設較為困難;實習內容單一,難以滿足實綱的要求;實習指導教師相對缺乏,且隊伍不穩定,難以滿足實習需要.
1.3畢業論文方面
選題開題一般安排在第七學期初進行,時間較晚;選題面相對比較窄,雖然能夠滿足每生一題,但真正原創性的選題比例較低,驗證實驗論文選題比例偏高;另外,綜述性論文相對較多.
1.4課程見習方面
課程見習還沒有形成綜合課程見習體系,單門課程見習課時較少,多數是組織學生到企業參觀,對學生的要求也不高,一般只需完成一份參觀體會或調查報告即可,對課程見習的考核流于形式.
1.5社會實踐方面
很多地方性高校大學生的社會實踐活動由共青團組織,沒有設立全校層面的管理和協調機制,不利于實踐活動的有效開展;部分地方高校未把該環節列入人才培養計劃,自主性較大,且考核不嚴格,也不能滿足全體學生參加,效果不明顯.另外,學生參與的社會實踐內容與專業的關系往往不密切,僅僅停留在調查層面,缺乏專業性或者探究型的社會實踐.
1.6科技創新方面
多數地方性高校大學生科技創新活動沒有列入人才培養計劃,有的高校即使列入了人才培養計劃,也只是抵其它模塊的學分(譬如公選課學分),而大部分學生參與科技創新的機會不多,且參與時間一般都在三年級以后,科技創新活動往往又歸屬于團委管理,這種管理歸屬不當,導致組織不力,考核不嚴,學生及指導教師的參與率均較低,不能培養大部分學生的科技創新能力。
2實踐教學體系的構建與實踐
構建完善的實踐教學體系,能夠有效地開展實踐教學,解決實踐教學中存在的突出問題.要體現“優化課內、強化課外、交叉融合、功能互補”,也要體現知識、能力、素質結構,強調寬口徑專業教育和綜合能力培養,更要加強動手能力培養,重視應用性技能培養,突出職業技能和創業能力的培養.以專業實踐能力培養要求為主線,構建全程實踐能力訓練的教學體系,即構建以實驗教學、知識應用、素質拓展、科技創新和社會實踐等模塊為載體的實踐能力培養體系,完善和豐富每個實踐教學平臺中的具體內容.使實踐教學累計學分占總學分及課程實踐實驗教學學時占理論課總學時均達35%以上.
2.1實驗教學平臺
將生物技術專業的傳統實驗課程進行有機整合,構建實驗教學平臺,按照“基礎-應用-綜合-創新”的四層設計思路,設計生物學基礎實驗、專業應用實驗、綜合運用實驗和創新設計性實驗等,深化專業知識的掌握,提高學生的動手能力和創新能力.該平臺包含形態結構模塊、生物分子與功能模塊和及生物技術專業實驗模塊.在保證掌握基本知識、基本技能和基本實驗方法的前提下,減少驗證性實驗數量,增加設計性及綜合性實驗的開設比例,培養學生的實驗創新能力.該平臺由基礎交叉學科課程實驗、微生物學、生物化學等專業基礎課實驗及分子生物學、微生物工程學及生物技術大實驗專業技能實驗等共計15門實驗課程構成,各門實驗課程既相互獨立,又交叉互補,實驗內容得到優化和整合.
2.2課程見習平臺
由動物生物學、植物生物學、食品微生物學等及生物制品學、生物技術制藥基礎、生物工程設備及生物工程下游技術等18門課程,構成課程綜合見習平臺.每門課程設置9~12學時的課外實踐課程,各門課程根據內容的相近和關聯性,實施單一或綜合課程見習.
2.3綜合實踐教學平臺
該平臺體現出基本理論與基本能力的協調、基礎與專業能力的融合、專業技能與綜合能力訓練相結合的整體要求,以實踐教學全程化、實踐環節課程化為途徑,旨在培養學生的基本技能,強化學生職業技能訓練,培養學生的綜合能力、從業能力及創新精神.該平臺學生需修滿34學分.
2.3.1知識應用模塊
按照生產見習與職業崗位、生產實習與就業、畢業論文及學年論文與實際需要相結合的原則,設置生產見習、生產實習、學年論文和畢業論文等實踐環節.對“實習”教學,積極主動地開發和建設校內外優質實習基地及實踐教學基地,增加實習經費投入,保證實習時間和質量;同時,充分利用學校與企業及科研院所的科研合作關系,加強與產業、企業在人才培養方面的合作.實習期限由過去的6周增加到21周(一個學期).該模塊學生需完成20學分.
2.3.2科技創新模塊
課外科技創新包括專業技能競賽、科技創新項目、科研論文等內容.設置科技創新學分,鼓勵學生盡早參加科研和創新活動,以提高學生的科學素養和科研能力、技術開發能力,以及發現問題、分析問題、解決問題能力和創新能力.本模塊學生需完成4學分.
2.3.3社會實踐模塊
積極鼓勵學生面向行業,走向社會,加強學生與社會生活生產實際的聯系,提高學生的社會服務意識,增強了解社會、適應社會、服務社會的能力.主要在暑期進行與生物技術產業相關的市場調研,了解行業發展現狀,掌握專業發展趨勢,提交產業調查或發展規劃建議報告.本模塊學生需完成2學分.
2.3.4素質拓展模塊
素質拓展計劃以培養學生綜合素質、精神品質、身心健康和延伸專業能力為目標,根據學生的個性差異和興趣愛好,通過實施厚德計劃、博學計劃、創新計劃、遠航計劃、篤行計劃及鑄魂工程、治學工程、培英工程、勵志工程、溝通工程、心理工程,實現學生能力訓練的規范化和全程化,培養學生的綜合素質,促進學生全面發展.本模塊學生需完成8學分.
3結果
3.1實踐教學所占比重
生物技術專業實踐教學體系的構建、完善及實施,為應用型專業人才培養奠定基礎.構建的實踐教學體系中,實踐教學累計學分占總學分的比例為35.6%;專業課程實踐、實驗教學學時占理論課總學時的比例為38.8%。
3.2實施后的成效
1.實驗、見習及實習教學大綱得以完善.修訂完善了實驗教學大綱、課程見習及專業見習、實綱.
2.制度得到完善.形成了學年論文、畢業論文工作條例和考核等管理制度;完善了專業技能競賽辦法和科技創新獎勵激勵措施.
3.學生取得成績.該實踐教學體系實施后,學生的綜合素質得到提高.2011~2013年該專業學生在河南省生物基礎實驗技能競賽中獲得一等獎3項,二等獎5項,三等獎6項;在第九屆挑戰杯贏響中原河南省大學生課外學術科技作品競賽中獲得二等獎6項,三等獎12項;獲得國家級創業設計大賽項目7項;畢業數量逐年增加,該專業學生2011屆畢業生畢業率為12.2%,2012屆畢業率為16.4%,截止2014年4月15日,2013屆畢業率(包括錄稿)為16.9%.
3.3實施中存在的問題
1.時間保障.由于實踐教學往往需要占用較多的時間,因此,在不占用日常課堂教學時間的前提下,擠出時間來實施新的實踐教學體系規定的內容,有時候占用了周末時間,使得學生略感學習緊張,產生抱怨情緒.
2.實習見習基地保障.實施中發現,沒有充足且與專業方向對口的實習、見習基地是阻礙新實踐教學體系實施的重要因素.
關鍵詞:研究生培養;分子生物學;實驗教學
分子生物學是從分子水平上研究生命現象、生命本質、生命活動及其規律的科學,是當前生命科學中發展最快并與其他學科交叉滲透最廣泛的前沿學科之一.進入21世紀,分子生物學的實驗技術與方法已經應用到了生物學各個分支學科的研究中[1].研究生教育是培養具有科學精神和創新能力高層次人才的主要方式,培養碩士研究生創新思維和科學研究能力,將是作為研究生階段的研究工作和將來作為科研人員所必備的素質.近年來,很多高校在研究生的培養上采取了重大舉措,如浙江大學、中國科技大學、西安交通大學、中國農業大學等,實現了研究生的理論教學、實驗教學和學位論文研究三階段的培養模式[2].在加強研究生理論教學和學位論文研究的同時,注重研究生實踐能力的培養,增加了實驗教學環節,實現研究生實踐能力的寬領域培養,再通過學位論文的研究,形成研究生實踐能力的立體全方位培養.作為一個生物學研究生,把本科所學的基礎知識與科學研究的最新進展聯系起來,學好、學通分子生物學是必需的一步.基于此,2012年起我校在生物學科研究生學位課中設置“分子生物學實驗”課,3年來雖然取得了明顯的成效,得到了研究生與指導教師的認可,但在實際運行過程中也發現了一些問題,還需要通過不斷的改革和實踐,使生物學科的研究生更系統、更全面地掌握分子生物學的實驗技術和技能,為后續的研究性實驗工作和今后走上工作崗位提高科研水平打好一個堅實的基礎.
1課程定位及理念
分子生物學在20世紀取得了理論和技術的飛速發展.分子生物學技術越來越廣泛地應用于生命科學的各個研究領域當中.隨著越來越多的理論突破,分子生物學技術也日新月異.在高等院校的生物相關學科的研究生教學中,越來越廣泛地注重分子生物學的教學.分子生物學理論課教學內容多,范圍廣,有一定深度,學生很難透徹理解和掌握,如果不做實驗,只學習理論,往往會事倍功半,理不出頭緒.分子生物學實驗課能給學生親自動手參與實驗全過程的機會,便于學生加深對相關理論的理解[3].研究生來自不同的院校,由于各院校課程設置不同,研究生接受的本科階段的教育差別很大,這種差別在實驗操作能力上體現最為明顯.對于已經進入分子時代的生命科學來說,不熟練分子生物學實驗操作的學生就很難快速適應課題研究的科研工作.在研究生學位課中設置分子生物學實驗課,合理安排實驗課內容,建立常規操作與科研課題相結合的實驗課程體系,是提升研究生實踐能力的重要途徑,同時也能為學生完成碩士學位論文及將來從事科研工作打下良好基礎.內蒙古科技大學生物學碩士研究生學位點于2006年經批準設立,2007年起招收首批碩士研究生,近10年來,已為及全國輸送了一批從事生物學研究與開發的優秀人才.“加強專業技術教學、緊跟學科發展前沿、全面提升研究生培養質量”一直是本學科研究生培養工作的重點和目標.為適應新形勢下高等院校研究生教育與創新型人才培養的目標,對研究生分子生物學教學的改革勢在必行.2012年以來,我們通過在研究生學位課中設置“分子生物學實驗”課,不僅顯著地提高了研究生對分子生物學課程的學習熱情,而且明顯提升了研究生的科研能力.
2課程建設及特色
2.1課程建設的過程與方法
每學年的秋學期初新錄取的研究生入學,根據對新生分子生物學知識背景和實驗動手能力的詳細調研合理安排實驗課內容,建立常規操作與科研課題相結合的實驗課程體系,并根據學科發展不斷更新和完善,力求促進研究生科研工作的順利開展.研究生分子生物學實驗教學的改革分為3個階段進行.
2.1.1準備階段
組織相關人員成立課題小組,對小組人員進行具體分工,以2015年新入學的碩士研究生為研究對象,采用問卷調查方式對他們的分子生物學基礎知識與實驗操作能力進行摸底,撰寫調查報告[4].
2.1.2實施階段
(1)制定教學大綱.根據準備階段的調查結果討論研究生分子生物學實驗課教學大綱,實驗項目實行多層次、模塊化管理,分為基礎性、綜合設計性、創新性3個模塊.基礎性實驗項目以基本的分子生物學操作技術為主,如:質粒DNA的提取、限制性內切酶酶切DNA分子、瓊脂糖凝膠電泳分離DN段、大腸桿菌感受態細胞的制備、重組DNA分子的構建與轉化等、PCR擴增目的基因等.對沒有任何分子生物學常規操作基礎的研究生要逐個開出;對本科階段已經接觸并熟悉這些基礎性實驗的研究生可直接開出綜合設計性實驗,如:多種方法獲得目的基因、動植物中某關鍵基因的克隆、重組質粒的構建等.創新性實驗項目全部由本學科教師承擔的科研課題轉化而來,研究生可根據自己的研究方向與興趣愛好選擇項目完成,包括植物細胞中MYB類轉錄因子的篩選、與人類遺傳病相關的核苷酸重復序列的克隆等.
(2)學生選課.將全部實驗教學內容及具體開出安排提前公布,學生根據實際情況與自己的研究方向進行實驗內容的選擇,這一環節須由指導教師協助完成.選課結束后根據每個項目的選課情況準備實驗,包括學生分組、準備實驗材料、儀器設備、耗材試劑和實驗講義與實驗報告冊分發等.
(3)預實驗.指導教師根據學生分組情況,每組安排組長一名,副組長一名,在實驗開出前協助指導教師完成預實驗.
(4)實驗課開出.按計劃認真組織研究生開出實驗.實驗操作階段,要求學生熟練掌握實驗操作流程,嚴格按規范進行操作.同時指導教師要充分調動學生的學習積極性和主動性,增強學生獨立完成實驗的能力和實際動手能力,使學生能夠盡可能主動地、獨立地完成實驗的整個過程,為以后獨立從事科研設計和科學實驗打下良好的基礎.
(5)課程考核.實驗課結束后進行成績考核,綜合學生的預習報告、實驗操作、實驗結果與實驗報告撰寫情況給出實驗課成績.
(6)編寫研究生實驗教材.基于教學實踐的積累,編寫研究生實驗教材“研究生現代分子生物學實驗”,重點面向研究生的實驗教學,將分子生物學基本實驗技術和近年來發展起來的新技術、新方法有機融合.
2.1.3總結階段
跟蹤調查,了解研究生在分子生物學實驗課結束進入課題研究后的情況,掌握他們在分子操作各個環節上的操作熟練程度,對取得的研究資料做全面的整理分析.在學科內部推出“研究生分子生物學實驗”示范課,并完成相應的資料庫與光盤制作,并進一步在全校范圍內推廣.同時課程改革小組的成員要不斷討論項目實施過程中存在的問題,并及時與兄弟院校溝通學習,提出切實可行的辦法[5].
2.2指導教師隊伍建設
自2012年生物學科碩士研究生開設分子生物學實驗課以來,該課程的教學任務一直由我校外聘的留美分子生物學專家王建英教授負責,另配2名講師作為助手.經過3年來的教學實踐體會,加上學生與研究生導師的意見反饋,我們發現這種單一的指導教師模式是需要改進的,需要建設一支由長期工作在科研、教學一線教師組成的研究生實驗課教學團隊.教學任務分配上,根據團隊內每位教師主要從事的科研領域和專業特長,分配相應的實驗教學內容,每個項目安排2名指導教師,他們不僅熟悉所指導實驗的技術要點,及時解決實驗過程中出現的各種問題,還能將本領域相關的科研前沿、熱點問題介紹給學生,以開闊學生視野,使每次實驗均能獲得預期結果.同時,指導教師在教學實踐過程中也不斷發現和審視自己,包括對自身專業知識的把握與實驗技能熟練程度的反思,這樣也能促使他們緊密跟蹤學科發展前沿不斷提高[6].本課程經各方面協調討論,現已逐漸組建了一支人員穩定、業務基礎全面、具有團結協作精神的教學團隊.其中教授3人、副教授2人、講師2人.其中大多數教師承擔國家自然科學基金、內蒙古自然科學基金、內蒙古高校基金等科研項目,在努力完成這些科研任務的同時,有意識地將許多科研工作中的思路和先進的技術轉化到研究生分子生物學實驗的教學實踐中.實驗課教學團隊的建設極大地提高了研究生實驗教學質量,并申請得到了我校研究生教學改革項目建設立項資助.
2.3實驗課成績考核與結果評價
經過教學團隊的調研討論,針對分子生物學實驗考核形式的問題,提出實驗課評價體系多層次評價的管理制度,包含預習報告、平時考勤、實驗操作、實驗結果與實驗報告撰寫情況5個部分,分別所占比例為1∶2∶4∶1∶2;針對設計性與創新性實驗,要加上實驗方案制定與實驗論文撰寫環節.針對研究生各實驗組人數較少、時間較靈活、學生專業多樣化等特點,在考核中更加注重實驗的具體操作過程.在課程開課初要將考核方案告知學生,讓他們明確各環節的評分標準,在實際考核過程中如實記錄作為評價依據.實驗課結束后,通過“問卷調查與后期跟蹤相結合”的模式及時對教學效果進行評價[7].通過發放問卷調查表的方式綜合調查研究生對本門實驗課的內容設置、教學方法及授課教師的教學效果等信息的評價.另外,在實驗課結束一個學期后,我們對研究生指導教師進行問卷調查,對上一年度的實驗教學效果進行了后期跟蹤評價,對研究生進入到各自實驗室工作后的科研思維、實驗設計、操作能力等進行調研,綜合評價實驗教學效果[8].
3結語
分子生物學實驗技術是生物學各分支學科科學研究必備的手段,在研究生入學后進入課題研究之前開設“分子生物學實驗”課,熟練掌握基本的分子生物學操作技術,這是生物學研究生快速進入科研課題與順利完成碩士學業的基本保證[9].研究生經過基本實驗技能培訓、全面綜合實驗及自主設計實驗的鍛煉及創新實驗平臺的全方位提升,科研能力得到大幅度提高.學生普遍反映研究生分子生物學實驗為他們順利進行課題研究、完成學位論文和未來的科研工作奠定了良好基礎,一部分學生在碩士期間就發表了高水平的SCI論文.為生物學研究生開設分子生物學綜合實驗,在內蒙區內外兄弟院校進行此類設置的尚不多見,需要我們更加努力創立并逐步完善研究生實驗教學平臺,全面提升我校碩士研究生培養水平[10G12],及時將教師的科研成果提煉引入實驗教學,提高指導教師的教學能力,使實驗內容不斷更新,為研究生進行課題研究及畢業以后從事相關的科研工作打下堅實的基礎.
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[關鍵詞]環境工程 專業課程 調查 對策
[中圖分類號] G642.45 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2013)17-0038-02
中國的高校環境工程教育在近些年來得到了高速發展,向社會輸送了大批人才。隨著社會發展,各高校招生量不斷增加,以及市場對環保專業人才的要求不斷提高,當前的環工專業畢業生面臨著巨大就業壓力。[1-2]由于各高校環境工程專業的源起不同,因此各高校環工專業之間有著較大的體系差別,[3]近些年來,各高校在環工專業改革上,都根據自身特點,進行了調整,基本上是以建立市場為導向,應用能力為培養目標,基于工程素質的創新型人才培養課程體系。[4-6]
一、調查對象及方法
(一)調查對象
本次調查對象為我院2009級環境工程專業學生,共發放調查問卷50份,有效填卷人為48人,調查學生中男生23人,女生25人。
(二)調查方法
本次調查采用問卷調查方法,問卷共21題,其中包括個人基本信息3題,專業課程了解7題,擇業方向選擇6題,學生心理狀況5題。問卷樣本見文后附圖1。
二、問卷結果分析
由表1專業選擇分析可見,在校生選擇環工專業主要側重于專業的就業前景和個人興趣,其中個人興趣占主要原因。
從表2中了解到83.3%的環工學生對本專業滿意程度持一般態度,差異很明顯,整體上比較消極。
對于專業課課時選擇上來看(見表3):專業課課時安排在10~16節比較合適,較能夠適合學生學習規律的特點。
選擇水處理方向、大氣方向、環評方向的學生比例分別為89.6%、41.6%和56.3%(見表4)。其他固廢處理與處置和噪聲控制比例較小,這與環境工程核心課程方向和市場就業基本一致。
從表5分析,學生在專業方向選擇上更注重監測和設計類方向,注重應用能力和實際操作能力,這與市場就業密切相關,是學生關注的重點。
在實驗環節選擇傾向上(見表6),學生較注重綜合綜合能力培養,這樣可以適應不同工作環境的需求。
在實踐環節的選擇中(見表7),生產實習和畢業實習的選擇比例分別為43.8%和37.5%,表明學生想要增強自身綜合實踐能力的意向。
在畢業設計(論文)的形式選擇上(見表8),41.7%的學生選擇了實驗論文,這樣既可以參與教師的科研工作,又可以在科研寫作上得到鍛煉。39.6%的學生選擇了設計形式,主要是與已經在企事業設計部門待崗實習有關。只有14.6%的學生選擇了科研論文,主要是現在科研論文流于形式,抄襲嚴重,科研水平和動手能力都得不到鍛煉的原因。
三、調整對策
(一)人才培養目標定位調整對策
面對就業市場與人才培養之間出現的矛盾,應對環境工程專業人才目標進行重新定位,突出以培養應用型人才為總體目標,進行以市場就業為導向,加強學生創新能力培養為目標的課程體系建設和改革。
(二)課程體系調整對策
由調查可知,環境工程學生對本專業滿意程度一般,整體上比較消極。鑒于此,在環境工程課程體系建設方面,應突出建設以生物學、化學和力學為專業學科基礎的應用型課程群,建設以認識實習、生產實習、專業實習、畢業實習為鏈條的實踐環節線路。
(三)實踐課程體系調整對策
首先,應該提高實驗課程在課程體系中的學分和學時比例。其次,應建立綜合性的實驗實訓課程培養體系。 再者,在實訓環節上,加強課程設計環節,鼓勵學生進行科學研究,在建立校外實習基地的同時,也應加強校內實習基地的建設,通過實習實踐等環節的訓練,為畢業設計打下基礎。
四、結論
采用問卷調查的方法對環境工程專業學生進行了問卷調查分析,結果表明,現有人才培養目標和課程體系都不能滿足教學需求,必須進行專業改革與調整,主要調整方向應為環境工程專業人才培養目標、專業課程體系、實驗實踐課程體系。
[ 參 考 文 獻 ]
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1.1提高學生的學習興趣
傳統的藥物化學課程教學多為化學模式,即主要講授結構、理化性質、構效關系及藥物合成路線等,內容枯燥,學生興趣不高。然而興趣是最好的老師,如果學生能夠對所學課程產生濃厚的興趣,就會收到意想不到的學習效果。為了提高學生對藥物化學的興趣,一方面可以豐富教學手段。為了設計、發現及發明新藥,必須了解和研究藥物的構效關系、藥物分子在生物體中作用的靶點和藥物與靶點結合的方式。用傳統的教學手段僅靠板書和普通幻燈片很難闡明這些問題。因為傳統的教學方法無法表現化合物和蛋白質靶點的真實立體結構。但是,利用計算機輔助藥物設計的相關軟件(例如Autodock),可以將藥物配體和生物大分子受體之間的相互作用利用三維形象表達,直觀地表現了藥物的立體結構,以及藥物配體和生物大分子受體之間結合部位的結構性質,使藥物的化學結構不再枯燥、抽象,提高學生的學習興趣。
另一方面,改進教學方法。在美國,案例式教學方法已經普遍應用在經濟、法律和醫學等領域。案例式教學法注重學生的討論過程和對問題的分析和推理,老師不再是單純地向學生灌輸藥物化學知識,而是通過案例引起學生的興趣,引導學生主動查閱相關文獻和資料,在課堂上以討論為主,講授為輔,提高教學效果[3]。例如第一個磺胺類藥物“百浪多息”原是一種橘紅色的染料,在體外并沒有抗菌活性,因而并沒有被科學家重視,但是德國的多馬克沒有因為這個陰性結果而放棄,他通過動物實驗篩選出這個藥物。后經巴斯德研究所科學家的共同研究發現:“原來‘百浪多息’在體內能分解出磺胺基因———對氨基苯磺胺,這才是抑菌的有效基團”。此后,磺胺類藥物的研究工作發展極為迅速,共合成了5500余種磺胺類藥物,并有20余種在臨床上使用,開創了化學治療藥的新紀元,使死亡率很高的細菌傳染性疾病得到控制。隨后,這類藥物作用機制得以闡明,更開辟了一條從代謝拮抗尋找新藥的途徑,對藥物化學的發展起到了重要的作用[4]。這樣的案例還有很多,比如一氧化氮曾被Science評為年度明星分子、反應停事件等。很多經典的藥物都是科學家不斷探索和思考的結果。通過案例式教學方法,既激發了學生的學習興趣,鼓勵了學生探索求知的精神,喚起了學生的創新意識,也提高了學生對本課程的認識和理解,效果較好。
1.2培養學生的開放式思維
例如在講授鎮痛藥這一章時,最初從天然產物中提取的嗎啡是一個五元環稠合的剛性結構,雖然具有很好的鎮痛作用,但具有成癮性大、易產生呼吸抑制、結構復雜、全合成困難等缺點[6]。因此需要對其進行結構改造,在藥物化學課本上,通常采用的思路為:五環稠合的嗎啡生物堿類:可待因;四環稠合的嗎啡喃類:左啡諾;三環稠合的苯嗎喃類:噴他佐辛;兩環非稠合的苯基哌啶類:哌替啶;兩個不稠合的苯環氨基酮類:美沙酮。在教學實踐中,筆者將這個典型的結構改造設計為開放性作業,首先幫助學生分析嗎啡的不足和缺點,啟發學生進行相應的結構改造。例如增加化合物的脂溶性,使其易于透過血腦屏障,或者簡化結構,縮短合成步驟。學生產生創造性的想法后,將學生的設計用計算機軟件展示藥物受體和生物大分子配體在空間上的結合情況,給予適當點評。其中,對于切實可行的方案,為學生提供一定的實驗條件,進一步深入研究。這樣不僅提高學生的科研興趣,更加拓展學生的科研思維。
2在實踐環節中滲透創新思維
2.1合理的實驗設計
與理論課程不同的是,實驗課程不再以老師的講授為主,而是更加以學生為主體。藥物化學實驗的目的不僅僅是讓學生熟悉某個反應,學會某個實驗操作,更著重于培養學生獨立分析問題和解決問題的能力。在實驗教學過程中,要求學生在實驗課之前做好實驗預習工作,查清楚反應所需試劑的理化性質、反應機理,可能生成的主產物、副產物以及注意事項,將實驗內容與理論知識融會貫通;在實驗前的講解環節中,應把反應的原理、儀器的基本操作講解清楚,正確示范,強調實驗所注意的事項,使學生養成良好的實驗習慣;實驗過程在教師的指導下由學生獨立完成,保證學生的安全,并且詳細記錄實驗過程和反應結果,鼓勵學生在實驗過程中自主解決困難;實驗結束后,學生根據實驗結果和實驗觀察的現象分析實驗成功或失敗的原因,并試著提出改進方案。通過合理的實驗設計,培養學生嚴謹的學習態度,激發學生對實驗研究的興趣,提高學生發現問題、分析問題、解決問題的能力。
2.2小學期制集中實驗課教學
藥物化學課程中安排的實驗由于時間、場地和學生的操作熟練程度限制,一般為經典的、驗證性的實驗,旨在規范學生的基本操作,培養學生處理問題的能力,遠不能達到培養創新型藥學人才的要求。因此本院在藥學本科學生教學中組織實施小學期制實驗課教學,在大四上學期,集中安排一周時間進行1-2個藥物的設計性實驗,要求學生結合自己的興趣,查閱相關文獻,設計合理的合成路線,與教師討論合成路線,預測實驗過程中可能出現的現象及問題并提出對策,然后強調實驗操作的注意事項,繼而進行實驗的實施及實驗過程中問題的分析解決,最后形成實驗論文。通過設計性實驗提高學生學習積極性、查閱文獻的能力及藥物合成和設計的能力,對于提高學生的創新能力非常重要。
3利用考核方式促進創新思維培養
成績評定的方式往往具有一定的導向性,要制定客觀有效的成績評定方式,才能引導學生的學習方向,這對于培養學生創新思維非常重要[7]。傳統的藥物化學成績評定以“一卷定優劣”,不能全面地反映學生的學習情況,而且部分學生為了應付期末考試,往往死記硬背,考前臨時抱佛腳,考后不久就遺忘了,沒有達到預定的學習效果。通過教學實踐,藥物化學課程的成績評定可分為兩個部分,分別為期末測試和平時測試,二者的所占比重分別為60%和40%。其中平時測試包括課堂提問、隨堂測驗和開放式作業。課堂作業和隨堂測驗主要考查學生對一些重要藥物的結構式、性質和合成路線的記憶。開放式作業要求同學們分組查閱相關文獻,形成合理的藥物設計方案,將小組的創新設計以PPT的形式做匯報,再以小組的成果和成員貢獻打分。通過這樣的評價體系,保證了考核的客觀性、全面性,同時學生對藥物化學的學習興趣也濃厚起來,能夠很好地利用平時的課余時間,不再把學習時間僅僅放在期末考試的備考階段。
4結論
0.引言
高等醫學教育以培養切合現代社會發展需求的高 素質醫學人才為目標。在這個高級醫學人才的塑造錘 煉過程中,基礎醫學教育無疑是其中的重要部分^。 醫學教育質量在很大程度上取決于基礎醫學實驗教學 的效果H ,實驗教學是創新型人才培養的關鍵3 ,實 驗教學作為醫學教育的重要環節和人才培養的主要內 容,在實現培養具有科學精神、實踐能力和創新意識 的高質量醫學人才上,具有舉足輕重的作用?。為適應21世紀醫學專業的人才培養需求,青島大學國家級 基礎醫學實驗教學示范中心開展具有‘‘厚基礎、寬口 徑、理論教學和實驗教學互動、學科間教學互動、實驗 教學師一生、生一生互動”等特點的實驗教學改 革建設,探索實施開放式實驗教學,全面培養學生的科 學作風、實驗技能以及綜合分析、發現和解決問題的能 力,使學生具有創新精神和實踐能力,促進學生知識、 能力、思維和素質的全面協調發展,達到學生理論學 習、實踐能力、科學創新能力的全面提高。
1.實驗中心的建立
青島大學基礎醫學實驗教學中心成立于2002年, 2005年立項建設“中央與地方共建高?;A醫學實驗 教學中心”,2007年通過教育部評審成立青島大學國 家級基礎醫學實驗教學示范中心。基礎醫學實驗教學 中心大樓建筑面積1.27萬m2,其中設立的學生實驗 室有21個120 m2的標準實驗室,23個輔助實驗室,4 個開放創新實驗室。所有實驗室均裝備了的網絡化和 電子實時轉播設備。中心內設教師集體辦公室10個。 中心的運行、管理與建設實行校、院兩級管理和中心主 任負責制。
2.實驗教學體系建設
2.1模塊化實驗課程
青島大學國家級基礎醫學實驗教學示范中心根據 理論教學與實驗教學并重的教學理念,將理論教學與 實驗教學有機地結合,理論、實驗相輔相成,制定了理 論與實驗教學一致的教學體系見圖1,將基礎醫學類 課程分模塊設置,構建了人體形態學、人體機能學、顯 微結構學、病原生物學、細胞與分子生物學5個實驗模 塊。各模塊之間既相互獨立、又相互協調,各實驗模塊 開設了與專業配套的創新性實驗教學,保證了模塊之 間、學科之間的互動和協調。
2.2分層次設置實驗內容
中心將實驗內容按照基本技術訓練與基本型實 驗一綜合設計型實驗一研究創新型實驗三個層次進行 了分層次設置。根據醫學的教學特點和國家的教學大 綱要求,其中基礎實驗、綜合設計、創新研究性各占一 定比例。實驗內容的設置體現了基礎、綜合、創新的結 合,該課程體系統籌實驗設置,由淺入深,由簡單到綜 合,注重學生綜合能力培養,避免各學科實驗內容的重 復,體現出知識的連貫性和實驗技能的綜合性,使實驗 內容、實驗過程更具系統性和科學性。逐步培養了學 生的創新意識和創新能力。
2.3多樣化的培養模式
以“發展個性、因材施教”為基本原則,以“分層培 養、啟發創新”為基本教學思路,創建多樣化的培養模
式,保證大面積成才。創新實驗室對學有余力的學生 在課外開放,聘請校內相關學科的高水平教師擔任導 師,為優秀學生的脫穎而出創造良好的環境。中心鼓 勵教師積極將自己的科研成果轉化為創新型實驗項 目,并引入實驗教學過程中,通過組織大學生基礎醫學 創新型實驗,使大學生走入相關的基礎醫學研究課題 組,了解基礎醫學的研究前沿,掌握研究動態,培養大 學生的綜合創新素質和動手能力。
2.4現代化教學手段
(1)實時展示的多媒體實驗教學技術。實驗教學 課程與教學過程采用多媒體教學,實驗室均配備了旋 轉云臺實時攝錄播放設備,保證在實驗教學過程中實 驗教師的示范手法、實驗手段、實驗過程及結果觀察等 通過屏幕實時展示,并可根據學生的實驗需要反復播 放,教學課件均為教師自行研制。
(2)軟件仿真實驗與實時實驗的結合。中心還開 展軟件仿真實驗與實時實驗的結合,將有限的學生實 驗空間和實驗條件變得相對無限66。以人體機能學 實驗室為例,建設了先進水平的機能學虛擬實驗室,學 生可以根據實驗要求先進行動物的仿真機能學實驗和 測試,再在機能學實驗室進行實際動物的生理學、病理 生理學及藥理學實驗;采用軟件硬件結合、多媒體技 術、網絡教學一三種教學手段強化實驗效果。
網絡互動實驗教學?;訉嶒灳W絡課程模式 借助網絡技術的互動性強、無時空界限的優點,能夠使 教師和學生之間很好進行溝通和教學67。以人體解 剖學、顯微結構學實驗室為例,建設了人體形態學、顯 微結構學互動教學實驗室,在這些實驗室,實驗教學和 指導過程實現了教師-學生互動、學生-學生互動、課程- 課程互動。同時中心網站有豐富的教學資源,充分利 用網絡技術,采用網上預約、網上預習等方式消除了空間和時間上的障礙。
2.5多元化的教學方法
實驗教學的方法和手段直接影響著教學質量、學 生的學習興趣和學習效果?。基礎型實驗教學主要 采取教師在實驗現場授課和指導實驗的教學方法;綜 合設計型實驗教學實行開放式自主實踐教學方法;研 究創新型實驗教學主要采取研究式教學方法。不同層 次的實驗教學形成了多元化的教學模式。
在繼承傳統的教學模式基礎上,改革現有的基礎 醫學實驗教學模式,鼓勵學生積極主動參與實驗的設 計和實施。
2.6完善的考核方式
考核方式對實驗教學起著重要的導向作用,針 對不同層次的實驗,采取不同的考核方式,客觀、準確、 科學地評價學生成績,引導學生知識、能力和素質協調 發展。
基礎性實驗的考核主要依據實驗預習與報告、實 驗操作和實驗考試。
綜合設計型實驗的考核主要依據選題的合理性和 難度,設計方案的完整性、合理性和經濟性,仿真優化 的正確性,測試結果和設計報告等。主要體現醫學教 育的特點和規律,結合基礎醫學知識和臨床醫學疾病 知識,進行綜合設計性實驗的考核。
創新研究型實驗的考核主要與項目作品、論文、答 辯情況以及競賽結果相結合。體現醫學和生命科學的 結合特點,利用科研小組和第二課堂,組織學生參與 創新研究型實驗。
構建了以教學督導與信息反饋為主要手段、以實 驗過程監控為主要內容、以完善的規章制度為保障的 實驗教學質量保證體系。為了保證實驗手法、技能的 正確,我們采用實時多媒體攝錄系統監控學生的實驗 過程,可以反復播放實驗過程,便于督導和反饋。
3.改革成效
實施素質教育是創新教育的突破口和切入點,實 驗教學是創新教育的大舞臺M。高校實驗教學不僅 是檢驗和驗證理論、設計、設想的手段,而且很多課程 要通過實驗教學形式進行,是高校的核心工作,可以 培養學生的動手能力、實踐能力和創新能力, 對培養 創新人才具有不可替代的特殊的作用。
青島大學國家級基礎醫學實驗教學示范中心五年 來通過實驗教學改革先后出版國家級‘‘十一五”規劃 教材42部、省部級規劃教材22部,建成國家精品課程 2門,省級精品課程4門,校級精品課程5門,承擔國 家級教學研究項目2項,省級教學研究項目12項,校 級教學研究項目40項,校級以及院級實驗創新項目 147項。獲得國家級優秀教學成果二等獎1項,省部 級教學成果獎一等獎2項,三等獎1項;山東省省級優 秀實驗技術成果三等獎2項,省級研究生教學成果一 等獎2項。衛生部醫學優秀視聽教材獎一等獎1項, 二等獎1項。獲得省級優秀教學團隊2個,校級優秀 教學團隊3個。中心教師發表教學研究論文70余篇。 約有450名學生參與課外創新實驗,學生參與基礎醫 學創新實驗后發表的論文5篇,獲得獎項有9項,其中 獲得“第二屆全國大學生基礎醫學創新論壇暨實驗設 計大賽”一等獎1項,二等獎1項,三等獎3項,青島大 學‘‘挑戰杯”競賽一等獎1項,三等獎2項。中心還建 立了“青島大學基礎醫學實驗教學中心網站”。期末 問卷調查滿意度高達90%。
4.結語
心腦血管疾病的病源,是動脈的粥樣硬化。而高脂、高血壓、糖尿、肥胖等則是動脈粥樣硬化的致病因素。尋求心腦血管病的最根本防治途徑,成為國內外心血管研究領域共同的呼聲。中國體外反搏基礎理論、儀器研制及臨床應用的創始人,廣州中山大學附屬第一醫院教授、博士生導師鄭振聲,研制出能驅動血液、提高血流切應力的治療設備,開創了心腦血管病防治研究的新途徑。
探尋動脈粥樣硬化根源鉆研體外反搏新理論
動脈粥樣硬化的根本病源在20世紀80年代以前,是心血管科研、醫療工作者及生物學家們力圖突破之謎,多年來眾說紛紜,莫哀一是。1982年Furchgott氏等首先發現血流加速可促使血管內皮細胞分泌的“血管舒張因子”,引起生物學及醫學家們極大的興趣,圍繞血管內皮細胞的研究如雨后春筍。經多年的廣泛深入研究,研究者最終確認動脈粥樣硬化致病根源與血管內皮細胞密切相關。在正常狀態下血液在動脈中流動,有力地沖刷(切應力)內皮細胞,使之呈梭形,其長軸與血流方向一致。這種正常的內皮細胞能分泌抗粥樣斑塊形成的物質;但在血流緩慢或出現渦流,切應力減弱的部位,內皮細胞形狀不規則,排列紊亂,其所分泌的則是促動脈粥樣硬物質,導致脂質在血管壁上滲入積聚,形成粥樣硬化斑塊。上述研究得出結論:提高血流切應力,是防治動脈粥樣硬化及心腦血管病的根本環節。
由于在血管內皮細胞與動脈粥樣硬化病源的研究上取得的巨大成就,Furchgott于1998年獲得諾貝爾生理學醫學獎。然而,由于沒有一種驅動血液、提高切應力的設備,論證這一成果的大量實驗全部是離體實驗,缺乏在體實驗論證,10多年來亦無法應用于臨床。于是,繼探尋動脈粥樣硬化病源之后,全世界的心血管研究者都在為“提高血流切應力,保護甚至修復血管內皮細胞,以防治人類動脈粥樣硬化”這一終極目標嘔心瀝血。
鄭振聲教授及其同事從1972年起開始從事機械輔助循環的研究。1975年研制成功我國第一臺主動脈內氣囊反搏裝置,試用于臨床搶救一例晚期急性心肌梗塞合并心衰、休克。血流動力學指標及心電圖的缺血圖形均見迅速明顯扭轉,但因心肌壞死面積太大,稍停反搏血流動力學指標立即惡化,呈依賴反搏現象。根據此例血流動力學紀錄,明確提示反搏動對增加冠脈血液灌注及整體血流動力學指標有立竿見影的效果,為此后體外反搏的研制提供重要線索和依據。1976年和1978年,鄭教授等先后在國內率先研制成功“四肢序貫體外反搏裝置”、“體外循環助搏血泵”等具有國際水平的輔助循環設備,并成功應用于臨床治療。
1980年,鄭振聲教授等在“四肢序貫體外反搏裝置”的基礎上,增加臀部的反搏,使舒張壓提高至150~170mmHg,收縮壓降低10~18mmHg,從而明顯地增加心、腦、眼、耳等器官的供血,促進缺血區的側支循環并減輕心臟后負荷和氧耗。乃命名為增強型體外反搏裝置(enhancedexternal counterpulsation,簡稱EECP)。從此,EECP成為國際上體外反搏的通用術語,為正式學術期刊和媒體所廣為傳播。
發現Furchgott關于血管內皮細胞特殊功能的訊息,鄭振聲教授如獲至寶。已從事10年輔助循環研究的他,對驅動血液促進循環的臨床效果早已深有體會。認定EECP很可能是最適合作為驅動血液、提高血流切應力的裝置。從1983年開始,進行了一系列的動物實驗及臨床研究,對EECP作用于血管內皮細胞的效果及其療效機制進行了逐步深入的研究:
首先,利用狗實驗檢測體外反搏對提高血流切應力的作用,結果表明EECP產生的雙脈動血流及巨大的舒張期搏動波,在狗身上能提高血流切應力達37至50dyn/c,比反搏前高2倍以上。
隨后開展慢性的動物實驗:通過用高膽固醇飼養建立的高脂血癥模型豬進行長時間反搏(1個月內反搏30小時)實驗,明確體外反搏(與無反搏對照組比較)能顯著地減輕血管內皮細胞的損傷,主動脈粥樣斑塊亦顯著減少。應用包括分子生物學、基因、蛋白組份等先進技術進行分析,結果表明:體外反搏保護血管內皮細胞的作用機制是通過提高血流切應力,激活血管內皮細胞的“NO合成/NO通道”,抑制平滑肌細胞增生與轉移,減輕增生細胞核抗原的增生指數,抑制細胞間基質的形成,最終抑制血管內膜的增生,從而能阻抑動脈粥樣硬化的發生與發展。
臨床研究:在接受反搏治的病人中開展反搏前、后血液中(或心肌內)的與血管內皮細胞相關的一系列活性物質的檢測,包括:PGl2,TXA2,NO,ET-1,cAMP,cGMP,t-PA,PAl,ACE,ANGII等等。反搏后均出現顯著的變化:凡是阻抑粥樣硬化病變者均升高,凡是促進粥樣硬化病變者均下降。
上述動物實驗及臨床研究結果有力地佐證了EECP具有保護與修復血管內皮細胞的作用,為體外反搏應用于臨床奠立科學的依據。
1988年,鄭振聲教授研制成功的EECP走出國門,在紐約州立大學建立中美合作的實驗室。1992年,其優異的治療效果在全美心血管醫學年會上報道,引起學界的廣泛關注和好評。美國《新聞周刊》以大篇幅作詳細介紹,隨后,英、德、日等國也相繼報道這項新科技。美國食品和藥品監督管理局(FDA)批準了EECP的“510K上市前認可”。此后,EECP又相繼通過GMP認證、國際lS09001認證、歐洲CE Mark認證。繼而,美國哈佛、耶魯、哥倫比亞、紐約州立及加州大學等著名大學醫學院的教學醫院聯合進行EECP治療冠心病的多中心臨床研究,確認其療效。1994年美國醫療保險經濟管理局(HCFA)批準其治療費用納入Medicare等保險公司的報銷認可。
現在,美國已有上千家醫院,全球已有20余個國家應用體外反搏治療冠心病及心力衰竭。體外反搏的研發已實現了“技一工一貿”一條龍的良性循環,成為國內科技產品闖出國門、走向世界、取得良好社會效益和經濟效益的典范。
創新設備再造高峰
基于上述的探索和試驗,鄭振聲教授等于2009年研制成功“以提高血流切應力為目標”的新一代體外反搏裝置――血管保健康復治療儀??紤]到每一個個體的體形、脂肪厚度、肌肉厚薄及堅韌度差異很大,反搏所需條件差異懸殊。為使反搏盡可能獲得最佳療效,該設備對每位患者在接受反搏治療前,進行一次常規檢測。設計專門裝置檢測患者在不同反搏條件下的血流切應力,從中優選出最佳的反搏參數,實現個體化施壓方案,以保證每位患者均能獲得最佳的反搏效果。
關鍵詞:開放式;實驗教學;分析化學實驗
中圖分類號:O65;G642文獻標識碼:A文章編號:1673-260X(2016)01-0018-02
分析化學實驗課程是化工、生物等很多學科的基礎課程.通過該課程的學習,能夠培養學生的動手能力、科學素養,為更好、更深入的學習其他專業課程打下堅實基礎.然而,現階段分析化學實驗教學達不到實驗教學應有的培養目標,存在一些不容忽視的問題[1-3],這就要求不斷對分析化學實驗教學進行改革和創新,以便提高分析化學實驗課程的教學質量.
1存在的主要問題
分析化學實驗課程的學習培養學生嚴謹求是的科學態度和在學習實踐中勇于創新、獨立思考的能力.現行分析化學實驗教學中制約教學效果的問題主要體現在以下幾個方面.
1.1實驗課內容單一
目前高校分析化學實驗課因為課時的限制,開設的實驗課較少且內容較為單一,尤其在化學分析部分的實驗多為滴定分析驗證性實驗,且部分實驗與實際生活的緊密性不強.單一的實驗教學內容,不能充分調動學生對分析化學實驗課程的學習興趣,束縛了學生的創造性思維,壓抑了學生的求知欲望.
1.2缺乏靈活性
分析化學實驗對于促進理論知識的理解,培養學生的動手能力、科研能力起到重要的作用.但是長期以來,傳統封閉式分析化學實驗課教學模式,受經費、設備、師資力量以及落后的教育觀念等因素影響,學生只能被動機械地在指定的時間,按照指定的題目和課本限定的方法完成實驗.因此,傳統模式過于機械化,缺乏靈活性.
1.3學生參與主觀能動性不強
充分調動和發揮學生主觀能動性是調動學生學習興趣的前提,是引導學生進行探究性學習的基礎.在現行的教學模式中,整個過程教師充當主體角色,學生只是被動地接受知識.這樣不能充分地調動學生對學習的積極性.在教學中,應充分考慮學生的學習基礎、認知水平和學習興趣,充分調動學生對實驗課程學習的主觀能動性,激發學生自主學習的熱情,以便達到理想的教學效果.
2開放式分析化學實驗教學的探討
開放式實驗教學是以學生為中心科學、新穎的教學模式,是培養學生創新意識和動手能力的有效途徑,也是高校實驗教學改革的總趨勢[4].實踐證明,傳統的教學模式已經不能滿足日常教學需求,而開放式實驗教學模式用全新的教學理念為學生營造開放自主的學習環境、為學生提供更寬廣的探索和創新空間[5-6].
2.1鼓勵改進和創新
開放式分析化學實驗教學不對實驗方法和模式進行固定,要求學生參與整個實驗研究過程,學生在實驗過程中能夠靈活調整、修正實驗方案的不足,充實實驗內容,這樣的教學模式不僅能夠加深學生對理論知識的理解和掌握,而且還能最大限度的激發學生的實驗和科研探索興趣.另外,在學生掌握了一定的自主實驗技能的基礎上,鼓勵學生參與分析化學教師的項目,與相關人員同時進行科研實驗,在實驗過程中學習積累經驗,并且能得到教師及相關人員的指導,對于開啟學生的創新思維、拓展學生的思路,提升學生的科研能力和理論知識的運用能力都大有裨益.除此之外,學生還可以自擬課題,制定實驗方案,申請大學生科技創新實驗項目,通過這種形式培養學生申請課題能力,讓學生成為課題的申報主體、主要負責人和實施人,進一步培養學生的自主學習能力和科研能力,通過多種形式鼓勵和激發學生的創新欲、提高學生的科研探索能力.開放式實驗教學能夠為學生提供了一個開放式的實驗研究的環境,學生不再受制于教材、教師等因素的限制,學生的創新意識和創新精神能夠得到培養,個性思維能夠得到充分展現.
2.2增強學習主動性
學生對所學的內容有興趣才能夠更好的發掘他們的潛能,在此基礎上才能夠更好的培養學生的創新和探索意識.開放式實驗教學由學生自己查閱文獻資料、制定方案,準備所需試劑、實施方案和總結結果,因此可充分地調動學習積極性,培養學生分析和解決問題的能力.查閱文獻可提高學生對有關文獻的閱讀和綜合能力、自主設計方案可培養學生的設計能力和創新思維、自行配制試劑并完成和實施實驗方案可提高學生的動手能力、實驗論文的撰寫有利于提高科技論文寫作能力.開放式實驗教學以學生為主體,教師輔助指導,由學生全程參與實驗,體驗成功中的苦與樂,最大限度的調動了學生學習的積極性.
2.3促進理論課學習
開放式實驗教學要求學生結合實驗現象、結果等對相關理論知識進行總結,討論理論與實驗相互印證程度,要求學生提出自己的問題或建議,改進實驗方法,增強學習的系統性.如果實驗失敗,要求學生對失敗的原因進行分析,重新審查和調整方案,反復探索并總結經驗.因此開放式實驗教學可加深學生對分析化學理論知識的理解,真正讓學生把知識學活、學通.
3開放式分析化學實驗教學的漸進推廣
開放式教學的實施將是一個艱巨、長遠而復雜和不斷探索的過程,面臨并存在著許多新問題和困難[7-8],這些問題將影響實驗教學的實施效果,解決這樣的問題就需要積極進行探索.
3.1增加經費的投入
充足的經費是開放式分析化學實驗教學推廣的重要保障,因為開放式的實驗教學對實驗教師隊伍、試劑、儀器等都提出了更高、更多的要求,為了保證實驗課程的教學力度、質量和效果,應設有及時補充開放實驗教學所需要的設備等的基金,積極探索多種途徑的經費來源,確保開放式分析化學實驗教學的順利實施.
3.2健全實驗室管理體制和激勵機制
開放式教學需要有嚴格、細致、科學、規范的教學規章制度.在進行實驗前要求學生仔細了解管理制度,保證在有序的情況下進行開放性實驗研究.要出臺相應的激勵措施,通過建立合理有效的激勵制度來充分調動實驗教師、實驗室工作人員的積極性和工作熱情,促進開放式分析化學實驗教學的順利開展.
3.3建立多元化、科學的教學評價體系
學生實驗成績的科學評定是實驗教學過程不可或缺的環節,客觀公正地考核方法是對教學效果和教學質量進行科學評估的有效手段,會直接影響學生學習的積極性,因此,建立多元化科學的分析化學實驗成績考核體系勢在必行.在開放性教學過程中,實驗方案由學生自主設計,與傳統分析化學實驗相比具有不固定性,這使得學生之間實驗成績評定的可比性降低,實驗成績評定操作難度增大.目前已有的開放性課程的評價方法還不盡合理、不夠完善.為了能夠在現實教學中易于操作和把握,還需不斷探索,真正建立起多元化、科學的開放式分析化學實驗成績評定體系.
3.4高水平教師隊伍的建設
高水平的教師隊伍是開展開放式教學的人才保障.開放式實驗教學要求教師具有較高的業務水平,教師應不斷提升自身的專業水平和自身素質,以適應開放式教學方式帶來的各種挑戰,達到理想的教學效果.首先,要求教師既細心又要有耐心,對于學生提出的問題進行耐心、細心的解答;其次,要求教師具有較高的知識水平,教師要對學生閱讀參考文獻后設計的實驗方案進行可行性分析,并提出相應的改進方法和建議,使實驗的內容更加完善,因此要求授課教師必須更新教學理念,具有豐富的知識儲備.在實驗教學方面,可考慮與企業建立合作關系,在企業建立實驗實訓基地,還可聘任企業工程技術人員作為實驗指導教師,來彌補教育資源短缺的短板,在現實實驗教學中既發揮企業與實際生活不脫節的實踐優勢、又發揮工程技術人員的經驗優勢.
4結束語
開放式分析化學實驗教學模式是對傳統教學方法的改革,更加突出了個性發展和因材施教的教育教學理念.開放式教學能夠有效彌補傳統教學模式的不足,在培養學生創新精神、創新能力和創新思維上將發揮越來越重要的作用.目前,開放式分析化學實驗教學還沒有現成的模式可借鑒,在現實教育教學中還存在著一系列的問題需要不斷的摸索和解決,它的實施和完善將是一個漫長而艱巨的工作。
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關鍵詞:人體解剖生理學實驗;實驗教學;教學手段;考核機制;改革
Research on reform in the experiment teaching of human anatomy and physiology
Bing Jie, Sun Yingyu, Sun Xiuying, Zeng Shaoju
Beijing normal university, Beijing, 100875, China
Abstract: In this paper, according to the human anatomy and physiology experiments of teaching experience in Beijing normal university ,it concluded an experimental program of teaching content, teaching methods and assessment mechanism for new reform and improvement. In the teaching content mainly from three aspects of reform and improvement; in the experimental teaching methods, to actively explore a variety of experimental teaching platform, designed to improve the quality of teaching experiments; in the evaluation mechanism, a reasonable course evaluation mechanisms can mobilize the enthusiasm of students.
Key words: human anatomy and physiology experiments; experimental teaching; teaching methods; assessment mechanisms; reform
人體解剖生理學是從宏觀、藥理和生理功能水平上研究人體和動物的生命活動及其功能的一門學科,是高等院校生命科學專業的重要基礎學科。人體解剖生理學實驗課程是生理學教學的重要組成部分,既是生理學理論與實踐的相結合部分,又是對理論課程在形態結構、理論和技術上的進一步補充和深化。隨著電子學、生物化學、生物物理學、神經生物學和分子生物學的發展,促進了解剖生理學的研究從宏觀向微觀領域的不斷深入,應用神經生理和藥理學,計算機等已能對腦電、心電的活動研究更為精細,交叉學科的不斷發展以及生物科學發展的日新月異,生物科學的重要特點是其實驗性,傳統的實驗教學已經不能跟上時代的需要。為此,改變傳統的教學模式,引入新的教學手段和多元化的考核體系具有重要的現實意義。
1 人體解剖生理學實驗教學內容的改革和完善
1.1 人體解剖生理學實驗課程的精心設計是學生鞏固學科基礎和創新的源泉
為了促進學科間的交叉融合,我們學院將人體解剖學與動物生理學實驗進行了合并,即人體及動物生理學實驗。該實驗課程共48學時,按每周4學時完成,為生物科學與生物技術專業的學科基礎實驗課程之一,包括人體解剖學和動物及人體生理學兩部分內容。人體解剖生理學課教學內容的精心選擇有利于學生鞏固學科基礎,也有利于在此基礎上進一步的創新。
1.1.1 人體解剖學實驗內容有效整合,重視學生基礎知識的系統化
人體解剖學部分打破傳統意義上的分章分節的教學內容模式,有效整合,彰顯知識系統結構,根據機體功能分為四大部分:運動、循環系統,神經組織及神經系統,消化、呼吸系統結構和泌尿、生殖系統結構。該四部分內容幾乎囊括了人體解剖學的全部知識要點,同時也兼顧了解剖學與生理學之間的密切相關性。在系統學習中明確人體解剖是個完整的體系,教學環節中做好整體設計,從而體現整體結構體系;另外,從解剖學各系統間的相互聯系及有效銜接中將解剖形態學內容與生理學實驗內容貫穿融合,把握和突出重點,夯實基礎帶動人體解剖生理學實驗教學的階段性發展。
1.1.2 生理學實驗把握基礎,在基礎中勇于創新
生理學實驗部分,在實驗教學中保留了傳統經典的教學內容,并在基礎實驗的基礎上開設了開放性實驗和創新性實驗。經典的基礎性實驗,使學生掌握動物生理學實驗的基本實驗原理和基本操作方法,培養學生觀察、動手、采集和分析實驗結果能力,為培養學生創新能力打下良好基礎。從整體上強調基礎性和系統性,突出人體解剖生理學的基本實驗技術,如蛙坐骨神經腓腸肌標本和神經干標本的制備、離體蛙心體外循環標本的制備、膜片鉗技術、動物麻醉術、氣管插管技術、家兔頸部手術、分離主動脈神經的方法、無創血壓測量技術等。隨著信息科學在生物學領域的不斷開發及應用,引進操作方便簡單的生物信號采集系統RM6240,對生理學信號進行多方位的采集分析,在同一個實驗環境操作下,進行多通道同時測量和檢測。如將蛙坐骨神經腓腸肌標本制備、不同刺激強度和頻率對骨骼肌收縮的影響、神經干動作電位及其傳導速度的測定、神經興奮不應期的測定等實驗內容可以集中在一次實驗中完成。
在此基礎上將原來分散的實驗經過精心設計,強調實驗結果中數據的統計學分析,用統計學軟件做出相應的統計圖表,從中找出變化規律,而不是簡單地顯示直接記錄到的生理信號波形圖,既做到結果的定性又做到了結果的定量分析,以科研數據表格的形式讓學生在基礎實驗中掌握科研實驗數據的采集,以及科研實驗的思考方式,進而培養學生形成縝密的生物學思維方式。同時,在基礎實驗中加以創新性自主實驗設計,創新實驗要有明確的教學目標,只有在學會了該門實驗學科的基礎性實驗操作之后,才能通過不斷的學習、推理,進行創造性實驗設計。在創新性實驗中,學生要在一定的實驗理論指導下進行設計實驗,提出問題,從多角度、多思維等多方面給出解釋。在自主創新實驗中,應該讓學生明確實驗并不是量的積累,即不是為了獲得過多的、漂亮的實驗數據為目的,而是通過實驗要解決怎樣的科學問題,做實驗的目的是什么,該實驗有哪些實際的生物學意義。開放思維,不拘泥于原有的思維方式,大膽創新,大學時期正是學生思維活動最為活躍的時期,如蟾蜍的神經干動作電位速率的測定的過程中,有的學生就提出,咖啡是一種作用于中樞神經系統的興奮飲品,那么咖啡對周圍神經系統的作用又是怎樣的呢,是興奮性增強呢,還是抑制作用呢,這其中的關聯又是怎樣的呢。又比如酒精對外周神經系統的影響,聯系醉酒駕車。實驗技術和實驗教學過程是一個連續、系統的知識體系,各實驗項目之間有著內在的聯系,綜合性、設計性實驗具有實驗內容豐富,實驗方法多樣,實驗形式較為靈活等特點,給學生提供極大的自由發揮的空間,有利于培養學生的創造性思維。
1.2 積極探索與運動生理學、心理學專業技術的交叉融合
積極探索與運動生理學及心理學專業技術的交叉融合,培養學生打破傳統觀念,在交叉學科中發現新的問題。交叉學科是新科學的生長點,對增強科研互利,開拓學科方向具有重要意義,在創新人才培養及實驗課程建設中起著極其重要的作用。我校心理學專業在生理學領域一直處于國內外前沿水平,讓心理學專業教師走進生理學實驗課堂可以開拓學生的視野,啟發學生從新的層面認識生理學問題。學科之間的滲透交叉有利于全方位人才的培養。
運動生理學是與我們日常生活最為相關的學科理論,如何有效地在日常生活中做好鍛煉及提高鍛煉的水平,怎樣應用最佳心率指導運動健身等,運動學院的教師從心肺功能評定指標等人體運動生理的定義入手,可以讓學生更加全面認識自身身體機能。有效地引進外院課程,增加了學生學習的積極性和主動性,更有效的在第一時間內讓學生能學以致用。
2 實驗教學方法多樣化改革,提高實驗課教學質量
2.1 高效引用高教社4A教學平臺,促進學生學習自主化
網絡教學平臺在教學實驗過程中發揮著基礎性的支撐作用,近年來得到了廣泛的應用,但各種網絡教學平臺功能的同質化及低層次,已經不能跟上新的教育發展趨勢,高教社的4A教學平臺是在新的學習理念及計算機技術的進步發展基礎上發展起來的,該平臺在搭建過程中注重學習設計、面向服務的體系構架,以適應學習、協作學習、移動學習的理念,集智能答疑、發展性評價、學習過程中信息的采集與分析、標準化等優勢被引進到人體解剖生理學實驗教學中。
通過該平臺將零散的學習資源和學習內容有機的組合成更系統化,更有針對性的網絡課程,以適應學生的課前學習。通過該平臺的學習,可以根據學生在平臺上的表現,為學生提供不同的學習起點、學習策略和學習方法,從而有效地幫助學生更好地學習該門課程。高教社4A平臺為實驗教師提供了很好的與學生交流討論的平臺,同時也更加個性化的根據不同的學生個體制定出個性的學習計劃,賦予了實驗教學空間上的多維性和信息來源的廣泛性,充分尊重學生的主體地位和個性發展,使學生在知識掌握和技能學習上更加的高效。
2.2 模擬實驗教學軟件的引入,提高學生操作技能
人體解剖學實驗和生理學實驗的合并及交叉融合,使實驗課時的比例相應減少,理論和實驗安排出現了分離,導致生理學實驗學的完整性和系統性受到一定的影響,隨著計算機科學的發展,我們逐步將成都儀器廠與浙江醫學院合作開發的人體解剖生理學虛擬實驗引入到生理學實驗教學中,讓學生在虛擬實驗環境中,生動地理解實驗原理和步驟,觀看正規的實驗操作演示,并通過與課件交互操作,真實、動態地完成生理學實驗,下一步我們計劃將該模擬系統加載到網絡服務器,使學生對實驗課程的學習不受時間空間的限制,更好地熟悉實驗、預習實驗,從而保證實際實驗操作中的準確性,對于基礎的實驗操作的熟悉,可以有效節約課堂教學時間進行綜合實驗及開放性創新性實驗的開展。
2.3 RM6240B系統的開發性應用,有效降低實驗操作難度
RM6240B多道生物信號采集與處理系統是多媒體智能計算機生理學實驗系統,集生物信號采集、放大、顯示、記錄與分析為一體,使得傳統的人體解剖生理實驗無論在操作過程上還是在波形描記上都得到極大的改善提高。RM6240生理信息采集系統利用到人體解剖生理實驗中,具有強大的優勢,為該學科的實驗提供一個直觀的教學用具,對學生理解該學科的知識點具有重要作用。實驗手段和設備的不斷更新,促進了人體解剖生理學實驗教學的發展。該軟件在數據分析上的開發利用,可以更加精確地分析數據、計算數據、自動完成數據統計等工作,使得本科生對實驗數據的采集及生物學研究的數據分析有了更加全面的認識。
3 建立合理的人體解剖生理學實驗考核體系,調動學生學習積極性
以手術操作為主體的人體解剖生理學實驗在實驗考核問題上,一直以來都存在著很大的分歧,過去實驗課總是與理論課合在一起考核,實驗的分數僅占30%左右,這樣不能真實反映學生的實驗水平,一些學生往往通過提高理論課成績來彌補實驗課成績的不足,這對全面考核學生的實驗能力具有一定的缺陷,在傳統考核中雖然平時實驗考核在最后成績中也占一定的分數比例,但由于缺乏一套完善的評分體系,所以對學生實驗平時成績的評定缺乏客觀公正性。合理的成績評價有利于學生平時更認真地掌握實驗操作,從而鞏固和提高學生動手的能力。為此我們參考一些成功的教學研究制定了符合人體解剖生理學實驗的考核體系方案,該方案主要包括3個部分:(1)課前預習,高教社4A平臺有一項功能可以針對本學期選修課程的學生在線學習時間、學習活動和自測,在學期末的時候自動形成學生學習檔案,通過該項預習學習檔案,我們給出該門課程的第一部分成績。(2)第二部分成績,是通過實驗課上學生對待實驗的態度、實驗操作技能、實驗課上隨堂測試以及每組實驗后對實驗室物品的維護和值日情況給出成績,其中,為什么要把實驗室物品每組的維護及值日也作為考核的一項標準?原因在于對年輕的大學生來說,為培養學生從實踐中認識普通勞動的意義,讓學生在值日中及自身實驗物品規劃中培養一種情商教育,學生有一種惰性,學習好一切都不管,以至于實驗好,但不收拾,不懂得理解并尊重勞動,這對于未來自身的發展有很大的局限性,所以將此項也作為一項量化的標準,幫助學生全面的發展。(3)第三部分成績取決于學生實驗報告的總結歸納,以及綜合性、創新性實驗論文的實驗答辯討論、提出的問題等給予相應的成績。因為學生在實驗中不僅要掌握科學的實驗方法,還要對實驗原理進行深刻的思考,對實驗現象進行細致觀察和深入分析,以便實現對知識的透徹理解和掌握,所以實驗后對實驗內容的總結歸納討論,也是實驗學習考核中重要的組成部分。
4 結束語
實驗教學實踐表明,在人體解剖生理學實驗教學過程中,逐漸由以教師為主轉向以學生為主,從基礎實驗教學到引導學生在實踐中發現新知識、掌握新內容,不斷提高學生的理論水平和實驗操作能力,并培養學生的合作精神及解決問題的能力。在不斷創新改革人體解剖生理學實驗教學,不斷深化教學內容方法改革,不斷創新借鑒適應新的發展需求中,不斷地提高教學質量,為新時期人才培養做出相應的貢獻。
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關鍵詞:室內微型草坪 基質 改善室內環境 環保
中圖分類號:S68
文獻標識碼:A
文章編號:1007-3973(2011)010-119-02
人類至少70%以上的時間在室內度過在,而城市人口在室內度過的時間超過了90%。隨著生產和生活方式的更加現代化,更多的工作和文娛體育活動都可在室內進行,人們的室內活動時間甚至高達93%以上。因此,人們受到的空氣污染主要為室內空氣污染。室內污染包括室內燃燒污染:建筑和裝修材料等引起的化學污染,如甲醛、苯、三氯乙烯等致癌物質;家用電器、現代化辦公設備引起的噪聲污染;電磁波、靜電干擾和紫外線輻射等引起的物理污染;空調等現代化設備使室內形成一個封閉的循環系統、極易使細菌、病菌和霉菌等微生物大量繁衍,造成室內生物污染。而微型室內草坪面積小、質量輕、形狀多變、功能齊全,滿足了室內的美學需求和環保功能。通過實驗證明其不僅有美學價值,而且有效增加室內空氣的濕度、減少甲醛等有害氣體含量、增加室內空氣的濕度、降低噪聲污染,改善居住環境。筆者通過對微型室內草坪不同基質的試驗,探索微型室內草坪的種植方法,并驗證其環境保護的功效,以期為微型草坪的開發提供依據和方法。
1、材料和方法
1.1材料
草種采用江蘇省宿遷市花草軒種業有限公司生產的高羊茅草和狗牙根。
基質材料為泥炭土、炭化稻殼、蛭石、麻纖維、植物秸稈、玉米軸、丙綸非織造織物、無紡布、巖棉、地膜。
試劑為北京綠色奇點科技發展有限公司的保水劑、實驗室配制營養液。
1.2方法
麻纖維、植物秸稈、玉米軸一定比例混合后,粉碎,用孔徑lc×Icm的篩網篩去短纖維和粉末。蒸汽消毒,將基質全部用防水防高溫布蓋上,通入蒸汽,在70-90℃下,消毒lh。通過對成形過程中氣流和纖維喂量的控制,用雜亂式氣流成網機,制成秸稈纖維網。纖維網切割成lm×lm,厚度為lOcm。
炭化稻殼發酵后與泥炭土按一定比例充分混合并消毒。
采用2種基質進行試驗。
(1)1#基質:在清潔實驗室的地板后,鋪設一層地膜,上面覆蓋一層丙綸非織造織物,然后覆蓋三層3cm厚的巖棉,中間各夾一層丙綸非織造織物。每層巖棉均均勻鋪設配置好并經過消毒處理的基質與肥料以及保水劑。灑水,并保持濕潤。
(2)2#基質:在清潔實驗室的地板后,鋪設一層地膜,上面覆蓋一層丙綸非織造織物作為隔離層,要求平整,緊密接觸地面,防止根系下扎,促進根系在培養基質內交錯生長。然后鋪墊一層秸稈纖維網,將配置好并經過消毒處理的基質與肥料以及保水劑混合,灑水后鋪在纖維網上。
每種草坪基質各4塊,二種方式的基質鋪好后,小劑量、多次數的均勻灑水。保持基質濕潤利于種子及時發芽。草種在播種前溫水(30-35℃浸泡24h),將草種均勻地撒播在鋪設好的基質上(每種基質高羊茅草和狗牙根各二塊),播種量為20g/m2。然后覆2mm基質,并用木板輕輕拍一遍。覆蓋無紡布,以促進發芽。整個生長期基質保持濕潤;出苗后進行修剪、澆水等正常管理。一個月后開始噴灑自制營養液,每lOd一次。
試驗中觀測各基質的出苗天數,并從基質中隨機抽取5cm×5cm樣塊一個,記錄其苗高,同時稱取地上和地下部分鮮重,每個lOd測量一次。全部試驗過程,以播種至草坪成卷天數大概60d為限。
2、試驗結果
2.1不同基質對草坪出苗和成卷情況時間的比較
從表l可知,對于草皮的出苗和成卷,不同基質對其影響很大。整體來說,2#基質出苗快,可能是由于較高的持水量和孔隙度。由于在基質下面鋪設了隔離材料紅磚,能有效阻止根系下扎,而使根系向水平方向伸展.所以有利于根系之間相互盤結成卷,從成卷時間來,2#基質的成卷時間最短,僅為48d。這可能是由于其出苗較早,生長期長勢較旺,達到了快速成卷的目的。這說明2#基質無論是從物理性質還是其所含養分方面,都比較適宜草坪生長,而l#基質與因為出苗較晚,生長期表現為植株矮小,長勢較弱,不能在規定的時間成卷,說整個生長過程表現為營養缺乏,引起生長不良,最終未在規定的時間內成卷。而2?;|表現較好,大少縮短了生產周期,僅為大田生長周期的1/3。
2.2不同基質對草坪出苗和成卷情況時間的比較
通過實驗,發現不同基質栽培條件下,草坪的生長性狀有較大區別。從表2可以看出,在株高方面,由于基質養分充足,持水量與孔隙度適宜,故其生長健壯,表現最優,其次為基質,基質與無論從株高還是地上部鮮重、地下部鮮重方面都表現較差,而從草皮重量上來看,基質間差異不顯著,但與有土草皮的重量來比,其重量僅為大田生產的有土草坪的說明無土草坪重量輕,搬運方便,可以大大節約運輸成本。
3、環保論證
由上述所得2#基質草坪,放置于實驗室一矩形密閉透明玻璃容器內進行模擬試驗。試驗方法參考參考文獻[4]。
3.1濕度的檢測
以空白容器作對照,分別將面積相同的自來水、澆透水的微型草坪基質和二種草坪各一盤放入容器內,記錄箱體內24h的溫度變化,放入開始計時,每隔一小時記錄一次。一共2組試驗(高羊茅草和狗牙根各一組)。每組試驗3個箱體,每組實驗重復3次。
結論:微型草坪具有提高室內濕度的作用??瞻讓φ赵囼灥臐穸葰q時間變化很小,說明容器內濕度較穩定。24h內增加容器內濕度約為50%,各處理增濕效果依次是狗牙根微型草坪>高羊茅草微型草坪>草坪基質>自來水。
3.2細菌的檢測
采用傳統的沉降菌落數法進行。將配制好的培養基pH值調節到7.0,過濾分裝,高壓滅菌。傾注15ml于滅菌平面皿內,制成營養瓊脂平板。然后置于容器內,分別于O、6、12和24h測定容器內的細菌數。打開平面皿暴露15min后再蓋好平面皿蓋,放入培養箱中37℃培養48h,然后計數培養皿上生長的菌落數。來水、澆透水的微型草坪基質和草坪各重復3次。計算空氣中的細菌數。
結論:微型草坪具有減少空氣中細菌的作用。24h降低空氣中的細菌含量92%以上。微型草坪和基質都有減少空氣中細菌的作用,而且前者對空氣中細菌的影響比后者大。各處理殺菌效果依次是高羊茅草微型草坪>狗牙根微型草坪>草坪基質>自來水。
3.3甲醛的檢測
設置空白試驗,即容器內不放任何材料,只放置一小片滴加濃度40%甲醛溶液lOOml的圓形濾紙,30min揮發完全后,0、l、3、6、12、18、24h把甲醛分析儀探頭深入容器內測定內部
甲醛濃度,記錄數據。然后將基質和微型草坪分批放入同樣規格的容器內,密封好后按照同樣的方法測甲醛濃度。
結論:微型草坪能顯著減少空氣中甲醛含量。24h內甲醛濃度由初始0.70mg/m3下降到0 .11 mg/m3。微型草坪吸收甲醛的能力與其種植基質有很大的關系,大部分甲醛被基質吸收,而少量甲醛被草吸收。各處理殺菌效果依次是高羊茅草微型草坪>狗牙根微型草坪>草坪基質>自來水。草坪基質的濕度、質地和肥料與吸收甲醛的能力有很大關系。本試驗用的纖維網和基質,均有較大的孔隙率,有較好的吸水保水性能,并且陽離子交換量大,肥料豐富,因而空氣中的甲醛主要被基質中的水溶解,有少量可能被微型草坪所吸附。如果針對吸附室內甲醛,可在草坪基質中加入易于吸收甲醛的物質。
3.4噪聲的測定
以空白容器作對照,分別將面積相同的自來水、澆透水的微型草坪基質和二種草坪各一盤放入容器內,各個容器用同樣頻率額收音機制造噪音,用HS5628A型積分聲級計監測噪聲級。同時放入,開始計時,每隔半小時記錄一次。時間從8:00―18:00。根據測量數據,求出等效聲級。
結論:微型草坪能顯著減少噪聲級,同樣條件下,最大減少12dB。幅度范圍是5-10dB。
4、結果分析
由此可知,2#基質能在短期內播種的草坪根系橫向生長,交錯盤結,形成堅固密集的草盤,以便于切割、運輸、再造型和定形運載及工廠化生產。與已有技術相比,具有微小,易于室內放置和快速建植,成坪時間短,基質材料易獲取,用工省,管理費用低,無雜草,重量輕,草質美觀,草坪質量好,清潔衛生。調節室內氣候,吸收室內污染,綠色環保功效明顯,而且,形狀易于加工和再設計,供室內擺設,觀賞,美化凈化環境,能讓賓館和家庭在秋冬季節充滿生機,增添綠色和美感等特效。經過試驗證實室內微型草坪能夠有效的殺菌、增加濕度、顯著降低甲醛含量的效果,有效改善了室內小環境。隨著科技的發展和生活的現代化程度的加快,室內微型草坪必定會有更廣闊的發展。
(東北大學秦皇島分??萍紕撔禄?
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