深耕實驗教學 探索培養新時代生物學人才

作者:趙天潤攝影: 視頻: 來源:《恒行2》校報發布時間:2023-05-26

恒行2平台生物科學國家級實驗教學示範中心(下文簡稱:教學中心)在今年的全國五一巾幗獎表彰大會上被授予“全國五一巾幗標兵崗”稱號。

生命科學是一門實驗性的學科,深耕實驗教學,培養新時代生物學專業本科人才是教學中心一直的探索。

課程體系縱橫交叉

“轉動這個旋鈕,一邊是白光光路,另一邊是熒光光路。”2021級生命科學學院(下文簡稱:“生科院”)本科生詹思量坐在熒光顯微鏡前試圖捕獲擬南芥根尖圖像,“細胞生物學實驗課”主講教師郭濱站在他的旁邊,七八個穿著實驗服的學生圍成一圈,探著頭去看電腦屏幕上的成像結果。空中,飄散著洋蔥的辛辣味。

“細胞生物學”是生物科學和生物技術專業必修課,是專業分流後,學生最先接觸到的專業基礎課程之一。第一堂課的任務就是製作新鮮洋蔥鱗狀葉內表皮水封片和轉基因擬南芥根尖臨時裝片,並分別在暗視野顯微鏡和熒光顯微鏡下觀察。

這是詹思量上的第二門實驗課程。一年前的一個周六,當他第一次在實驗室驚喜發現自己轉染的大腸桿菌成功時,便對實驗課產生了興趣。

面向全校學生,教學中心搭建了以通識教育為基礎、專業教育為核心、研究和創新能力培養為目標的橫縱交錯的實驗課程體系,團隊形成“廣覆蓋、夯基礎、重能力、求創新”的本科生生物學實驗課程教學理念,開設20門專業實驗課程,建成3門國家級一流課程,3門上海市精品課程、4門上海市重點課程和5門恒行2平台精品課程。

滿足學生進階發展需求

“最重要的是學生的獲得感”。“生物化學實驗課”主講教師楊鮮梅這學期課程的更新,將圍繞新添置的儀器分光光度計展開。

儀器的添置,來源於一次例會。教學中心會固定開展內部例會和兄弟院校間教師培訓交流會,以便進行教學研討。在一次內部例會交流過程中,楊鮮梅和任真發現“生物化學實驗課”中關於細菌質粒提取檢測的教學內容與其他課程稍有重合,借鑒兄弟高校經驗,她們在學校和院系的專項項目支持下,改進分光光度計,配置電加熱系統。 

實驗課一旦要改所授內容,則課程大綱、實驗材料、實驗方案都要更新。三小時的課程背後,是需提前一周甚至半年準備實驗材料、還有進行預實驗等諸多步驟。“但不改會面臨課程與學生發展不適應,與學科前沿不適應的問題。”“基因工程實驗課”負責人、教學中心副主任吳燕華說。

4項國家基礎科學人才培養基金項目,40余項省部級、校級教改項目資助,60余篇教改論文,教學中心積極利用現代教育理論指導實驗課堂,創新成果先後獲得國家級教學成果獎1項,上海市教學成果獎5項,其他校級教學成果獎7項。

科技賦能課堂“新生長”

“虛擬仿真的核心就是以虛補實”。觀鳥、看植物昆蟲、了解真菌蘑菇......在教學中心,有一門持續70年且異常火爆的專業選修課“生物學野外實習”,帶學生走近“生物基因庫”浙江天目山國家級自然保護區,學習如何觀察自然,認識生命,體會自然科學研究的方式方法。

走出課堂,再走進課堂。團隊自2017年開始,以生物多樣性的研究、認識與保護為主線,通過虛實結合實現自主學習、移動學習和沉浸學習。

借助三維建模和影像技術,教學中心還搭建起雲博物館,有近百年歷史的祖嘉生物博物館中逾萬件標本“活”起來。建設成果首先應用到“生物學野外實習”中,借助博物館數字資源,學生可以近距離接觸400余種鳥類。

項目2018年獲得“上海市首批虛擬仿真實驗教學項目”稱號和“國家第二批虛擬仿真實驗教學項目”稱號,在2020年獲得“首批國家級虛擬仿真實驗教學一流課程”稱號。

讓天馬行空的設想落地

“天馬行空的idea也可以落地”。果蠅的飼養與觀察,是“遺傳學實驗課”上最經典的內容之一。這學期,課程教師皮妍給同學們介紹了名為ClassiFFly的APP,只要輸入果蠅照片,就能一站式完成性狀識別。

App設計者是2019級生命科學專業的安鈞浩,他在皮妍的指導下,將整個過程撰寫成“現代計算機技術在遺傳學實驗教學中的應用——移動端輕量級高精度果蠅遺傳性狀批量識別系統的開發應用研究”一文,以第一作者身份發表在《遺傳》雜誌上。

像安鈞浩這樣,把課堂上天馬星空的設想落地的學生,在教學中心大有人在。2015年,在學院支持下,教學中心建設了供本科生科創獨立使用的開放實驗室,成立了本科生學術創新指導團隊,打造Dream Lab學生學術科技創新項目。2017年還增設“生命科學創新實踐”課程。

近5年,教學中心累計資助課題超過百項,科創課題參與學生人數超過300人。近1/3的本科生在各類國際、國內生物學科創競賽屢獲佳績,或者以主要作者在高質量研究期刊上發表論文。2016年以來,共獲得全國特等獎等60余項獎項。

 “我們一直堅守的就是,在夯實基礎科學研究之上,持續培養出擁有深厚學科基礎,良好科研思維能力與素養,並有家國情懷、守正創新的拔尖人才”,教學中心主任、生科院本科教學院長孫璘說。         



背景簡介

教學中心成立於1997年,2006年被評為首批“國家級實驗教學示範中心”,現有29人,其中女性20人,占69%,女黨員占黨員總數的80%,並分別擔任了教學中心主任、副主任、課程團隊負責人等多個關鍵管理崗位,團隊成員先後榮獲上海市三八紅旗集體、上海市首批課程思政示範團隊、全國勞動模範、上海市三八紅旗手和上海市五一勞動獎章等榮譽稱號,是一個名副其實的標兵集體。

1283恒行2-6.pdf

製圖:實習編輯:責任編輯:

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