高校生命科学大型设备实验教学体系的改革

高校公共实验平台是大型精密设备的共享使用和绩效管理平台。近年来，国家和社会对大型仪器设备开放共享不断提出新的要求[1-2]，如何在保证设备、实验人员和实验过程安全的基础上，更加充分地发挥大型设备的功能、提高有效使用率、提高设备的科研支撑和学生实践能力培养水平就成为大型设备平台管理中的重要问题，国内高校也在进行各种尝试[3-15]。通过教学环节来促进大型设备的使用效率、提高学生实践能力培养效果也是其中的一种尝试[16-21]。我学院在公共实验平台的建设和完善过程中，不断思考和实践，突破常规，积极探索大型设备使用的教学方法，建立了一套比较完善的教学体系[22]。在教学实践中，我们根据学科特点、学生专业差异、科研实际需求和学习效果对教学体系不断进行改革和完善，产生了一定的实际效果。

1 传统培训方法与实际需求的矛盾

北京师范大学生命科学学院生命科学实验技术中心成立于2006年，是服务学院学科发展的大型设备共享服务平台。经过多年的建设，截至目前，平台共享的大型设备达到118台套，年使用机时累计数万小时，配备实验技术人员12人。在平台的快速发展过程中，我们遇到过很多问题，其中传统仪器教学方法和不断增加的实际需求之间的矛盾尤其明显。

传统的仪器培训方法，采用的都是仪器管理教师现场讲解使用方法和演示仪器的上机操作流程，数十名学生围着一台机器，根本无法保证所有的学生都能够对设备有全面和深入的了解；同时，由于课堂时间有限，培训中教师通常对仪器的工作原理和技术应用涉及不多或者浅尝辄止，导致大多数学生对设备能解决的科研问题知之不深。对设备缺乏足够的了解就造成了科研效率低下、设备有效使用率不高和仪器故障率增加等现象。

在这种背景下要求我们必须对传统设备培训方法进行改革，建立一种系统、高效的生命科学实验设备与技术培训体系，使学生从设备的工作原理、技术特点到使用方法和应用领域能有整体的掌握和深入的认识，从而提高大型仪器设备的使用效率，开发设备的新功能，降低设备故障率、节约设备运行成本，提升学生的实践能力和水平。

2 建立大型仪器设备相关实验技术教学体系

经过多年的摸索，学院于2012年开设了“生命科学实验技术原理与方法”课程，课程为专业必选课，计3个学分。授课对象主要为一年级研究生[22]。整个课程持续15周，授课人为设备主管教师。设备主管教师共有12位，平均年龄40岁，全部具有博士学位，部分还拥有海外博士后经历，80%具有高级职称。他们具有数年的生命科学科研经历，从事过多年的生命科学大型设备的管理、分析测试服务和相关技术研发工作，并拥有给本科生和研究生讲授实验课的经验。课程还安排了6次校外专家讲座，涉及到的专家主要为生命科学相关领域的学者和知名厂家的技术应用专家，结合最新发表的高水平科研论文，为学生讲解生命科学实验技术的前沿进展及其在科研中的应用[22]。

设备主管教师授课包括 14个专题内容(表1)[22]，每周安排2次授课，每次3个课时，第一个课时讲解理论，课程内容力求更贴近科研实际应用，使学生熟悉设备的技术原理；后两个课时教师上机演示和学生上机操作，授课注重原理和硬件、理论与实践、功能和拓展的紧密衔接，同时学生可以了解到设备应用中的常见问题和解决办法；实行分组上机教学 (每组 10–15人)，确保每个学生都能近距离观看老师的示范、与老师良好互动和上机操作，提高教学效果。整门课程涉及到的大型仪器设备超过80台套，基本涵盖了共享平台中的绝大部分设备。

表1 课程内容Table 1 Course contentimages/BZ_228_261_564_704_673.png实践内容 images/BZ_228_704_564_1564_673.png Practical part images/BZ_228_261_675_704_798.pngimages/BZ_228_704_675_1564_798.png公共平台实验室的使用方法images/BZ_228_261_798_704_921.png实验动物房等的使用images/BZ_228_704_798_1564_921.pngimages/BZ_228_261_921_704_1044.pngimages/BZ_228_704_921_1564_1044.png全自动蛋白质纯化系统、超声波和高压破碎仪、样品浓缩仪等的使用images/BZ_228_261_1044_704_1229.pngimages/BZ_228_704_1044_1564_1229.png超高分辨率成像系统、激光扫描共聚焦显微镜、双光子激光共聚焦显微镜、转盘激光共聚焦显微镜等的使用images/BZ_228_261_1229_704_1352.pngimages/BZ_228_704_1229_1564_1352.png普通PCR、荧光定量PCR、微滴式数字PCR等的使用images/BZ_228_261_1352_704_1475.pngimages/BZ_228_704_1352_1564_1475.png石蜡切片机、冰冻切片机、振动切片机等的使用images/BZ_228_261_1475_704_1598.pngimages/BZ_228_704_1475_1564_1598.png高通量流式细胞仪、高速流式细胞仪分选仪等的使用images/BZ_228_261_1598_704_1783.png生物安全柜、长时程无标记细胞成像系images/BZ_228_704_1598_1564_1783.png统、高内涵细胞成像系统和活细胞工作站等的使用images/BZ_228_261_1783_704_1845.pngimages/BZ_228_704_1783_1564_1845.png超速离心机、高速离心机等的使用images/BZ_228_261_1845_704_1906.pngimages/BZ_228_704_1845_1564_1906.png双向电泳仪、质谱仪等的使用images/BZ_228_261_1906_704_2029.png无线动物追踪颈环追踪鸟类飞行轨迹、红images/BZ_228_704_1906_1564_2029.png外线感应相机等的使用images/BZ_228_261_2029_704_2152.pngimages/BZ_228_704_2029_1564_2152.png酶标仪、荧光光谱仪、紫外分光光度计等的使用images/BZ_228_261_2152_704_2275.pngimages/BZ_228_704_2152_1564_2275.png高效液相色谱、中压制备色谱和气相色谱等的使用images/BZ_228_261_2275_704_2399.pngimages/BZ_228_704_2275_1564_2399.png分析型超速离心机、微量热涌动分子互作分析系统等的使用images/BZ_228_261_2399_704_2522.png相关演示机的使用images/BZ_228_704_2399_1564_2522.png

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