结合科研实验平台开展本科实验项目的实践与思考

——以动物繁殖学创新实验项目为例

许惠艳^，2，陆阳清^1， 

（1. 广西大学动物科学技术学院 广西 南宁 530005；2.亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室，广西 南宁 530005）

[摘  要]：动物繁殖学本科实验教学，由于教学内容、教学条件等方面的限制，不能满足人才培养的要求。文章以开展《水牛卵子体外受精及后续胚胎发育观测》创新项目为例，尝试结合科研实验平台，开展受实验场地和实验条件等因素限制而无法进行的本科教学活动。项目实施培养了学生创新和实践能力，激发了学习兴趣及科研探索精神，提升了教学质量。该项目的顺利实施为今后结合科研平台资源开展本科实验教学的教学模式提供实践经验和理论参考。

[关键词]：科研平台；创新项目；动物繁殖；实验教学

 [基金项目]：2021广西高等教育本科教学改革工程项目项目“双一流”和“双万”背景下《动物繁殖教学实践》课程虚实结合教学模式的改革与实践（2021JGB106）;2021广西研究生联合培养基地项目畜牧高科技领军人才研究生联合培养基地（桂学位（2021）6号）。 

[作者简介]：许惠艳（1981-），女，河北唐山人，农学博士，广西大学动物科学技术学院，高级实验师，学院实验中心副主任，主要从事实验教学及实验室管理工作；陆阳清（1976-），男，广西南宁人，农学博士，广西大学动物科学技术学院，研究员，学院副院长（通讯作者），主要从事动物繁殖生物技术相关教学及科研工作,。

[中图分类号]G642.0    [文献标识码]A    

2019年10月30日教育部发布《关于一流本科课程建设的实施意见》中指出“课程目标坚持知识、能力、素质有机融合，培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维” 。“课程内容强调广度和深度，突破习惯性认知模式，培养学生深度分析、大胆质疑、勇于创新的精神和能力”。因此创新性人才培养是高校实验教学改革根本要求，实验教学对培养学生的创新能力发挥重要作用^[1,2]。

然而在目前的动物繁殖学教学实践及相关实验教学中，多存在如下的现实问题：教学内容陈旧滞后^[3]，现有的教学内容，虽然可以让学生加深理解和巩固课堂所讲授的理论知识，训练基本实验技能，但却不利于学生创新思维和能力的培养^[4]。实验类型多以验证性和基础性实验为主，探索性及综合性实验缺乏，达不到培养学生综合实践能力的目的^[5]。教学形式较为单一，目前实验教学多采用教师进行实验内容讲授、实验操作示范等教学方式，学生按照授课内容按部就班完成实验^[6]，这种被动接受的教学方式，达不到教与学的理想效果。

为了适应国家对创新性人才的培养需要，各学科尝试科研与本科教学相结合的教学方式。曹访等提出结合科研平台，吸纳学生参与科研的教学方式，提升细胞工程专业大学生实践创新能力^[7]。蒋玉想提出通过科研训练形式鼓励理工类学生和老师共同参与科研训练项目^[8]。任春环等通过多媒体辅助教学，开展创新性及设计性实验，建立灵活的考核体系，培养了学生的创新能力^[4]。借鉴上述教学改革中的已有经验和实验教学改革模式，结合动物繁殖教学实践及实验中存在的现实问题及新时代下人才培养的要求，文章以动物繁殖实践教学中实施《水牛卵子体外受精及后续胚胎发育观测》创新项目为例，结合现有科研平台开展本科实验教学模式进行了探讨，通过实施取得了良好的教学效果。

1.基于现实教学存在问题，开展设计创新性实验项目的必要性

动物繁殖学课程是动物科学专业重要的专业基础课程^[6]，而动物繁殖学实践教学是动物繁殖学理论教学所涉及基本操作的重要环节，但现阶段教学活动中多以基础性和综合性实验为主，学生往往按照实验指导书的操作步骤简单地操作一遍，在实践操作过程学生缺乏积极主动性，分析解决问题能力没有得到充分地锻炼和提高^[5]。目前由于受教学课时、实验场地及实验设备等限制，不能够开设动物繁殖学教学相关的所有实验内容，因而实验教学内容不能满足对该课程后续研究方向及前沿内容的认识和了解，不能充分调动有科研兴趣同学的求知欲望^[9]。

因考虑到哺乳动物体外授精是动物繁殖学后续胚胎生物工程的重要研究及实践内容，可以调动学生的学习兴趣及激发科研欲望，同时培养学生独立操作、思考及解决问题的能力。但在目前动物繁殖学实验及实习课程中，由于受到现有本科教学条件限制，如缺少实验设备，无超净工作室场地等，无法开展此项教学内容。因此我们结合动物繁殖学科现有家畜资源及现有科研条件，项目设计了《水牛卵子体外受精及后续胚胎发育观测》，吸纳部分学生参与该创新项目，结合科研实验平台开展本科实验项目教学模式的实践。 

2.结合本学科科研平台开展创新性实验项目的优势

2.1可以开展学科研究前沿的实验内容

本科动物繁殖实践教学中，受实验学时、实验条件等限制，往往不能开展对教学硬件要求高、实验综合性强、操作环节多和耗时长等的实验，如体外受精，胚胎分割、动物克隆，性别鉴定与性别控制，转基因动物生产，胚胎干细胞等。但这些实验往往是本学科的前沿所研究的内容，且可以使学生的实践能力及知识水平得到很好的锻炼及培养^[10]。但目前本科教学中，由于实验条件如缺少仪器设备、实验场地等限制，一般院校无法开设相关实验教学内容，学生了解不到动物繁殖学学科较为前沿的技术，不能很好的激发学生学习兴趣^[9]。因此我们结合本学科的动物繁殖方向科研平台内的胚胎实验室场地，使用实验室内的仪器设备及实验室现有家畜水牛资源，开展了文章创新项目的研究内容。

2.2提高科研平台内仪器设备的使用效率

实验教学的顺利开展离不开配套的仪器设备，传统的实验教学大多配备基础性的仪器设备，满足实验教学中基础性实验及验证性实验等的要求，但对于学科前沿的实验内容开展所需要运行场地、比较精密的大型仪器设备却非常缺乏，如进行胚胎体外生产需要二氧化碳培养箱，需要胚胎操作的超净工作间等，有此可见仪器因素的限制了目前多个实验教学中教学内容及教学形式的开展^[11,12]。而在科研实验室内，具有从事科研专用的仪器设备和操作场地，在一定容纳人数的情况下，可以进行部分相关的本科实验教学内容，同时也很好地节约的资源，同时充分发挥了仪器的使用效率。

3.结合科研平台开展本科创新性实验的优势

3.1提升学生对知识整体掌握程度

目前《动物繁殖学教学实习》开设了雌、雄性动物生殖器官解剖构造的观察，睾丸、卵巢的组织学切片观察，精液品质的感官检查、精液密度检查，精子畸形率、顶体完整率和存活时间的测定，精液的保存技术，兔超数排卵及卵母细胞、胚胎的收集，母牛的发情鉴定、活体母牛的直肠触诊及直肠把握等实验。这些内容分别使学生在单项繁殖技术上得到锻炼，但对知识连贯性的训练还需进一步加强。哺乳动物体外受精实验及后续胚胎发育观测中包括了卵子的成熟培养、精液品质检查及早期胚胎发育过程等知识点，我们开展的《水牛卵子体外受精及后续胚胎发育观测》实验项目有助于学生把动物繁殖学理论教学中包括卵子发生、卵子成熟及成熟卵子形态鉴别、精子获能、精液品质鉴定、体外受精胎发育等相关知识点串联起来加以操作和实践，提升学生对知识点和技术要领的整体掌握程度。

3.2 培养科研能力

目前开展的动物繁殖实践教学项目都是基础性的实验项目，同学们大多按照实验中老师讲义或实验手册中的实验步骤照做一遍，对实验中涉及的实验目的、实验原理、实验结果的分析等不深入认识和掌握。在实践操作中得到的实验结果不能做出恰达而正确的分析。而我们开展的《水牛卵子体外受精及后续胚胎发育观测》中由于涉及的操作步骤和知识点比较多，参与学生们除了按照老师指导和演示外，还需要学生们查阅相关文献，进行实验用药品及培养液的配置，实验用品的准备，独立开展实验。从水牛卵母细胞的体外收集、体外成熟及成熟后卵母细胞成熟质量的判断，精子的解冻及精子的获能处理，精卵受精处理及后续胚胎发育检测等，每一个操作环节都需要学生独立操作、、结果检测及分析等，培养学生独立操作及解决问题、解决问题的科研能力。

3.3 激发学习兴趣

结合科研平台，开展“水牛卵子体外受精及后续胚胎发育观测”所用到的仪器设备大多是专用设备，对项目中所涉及到的实验内容能够做到清楚、生动观察，如在体视显微镜镜下可以清楚地观察到卵母细胞从未成熟到成熟的形态变化，体外获能后精液密度的观察，精卵结合的受精现象观察，到最后胚胎的分裂、桑葚胚、囊胚及孵化囊胚等一系列的观察中，使学生们通过参与项目，把动物繁殖学中卵母细胞体外发育，精子的获能及影响精子获能，受精过程的现象及胚胎发育等的知识点理论，随着“水牛卵子体外受精及后续胚胎发育观测”一系列操作实践结合起来，使学生理论知识和实践技能得到锻炼和提高的同时，也让学生认识到生命开始的奇妙，让他们认识到原来深妙的科学是这样通过每步紧凑的实验操作完成，激发学生的学习兴趣。

4.本项目实施后的成效

4.1提高学生的实践能力

《水牛卵子体外受精及后续胚胎发育观测》这一创新项目，使参与同学的动手实践能力得到充分地锻炼。以往传统的动物繁殖实验教学中，是由教师准备实验材料、实验用具，实验操作步骤也是教师准备好，同学们按照教师的要求和步骤去完成实验^[13]，在这一过程中虽然学生对实验的基本技能得到锻炼，但却缺乏积极主动性，所得的教学效果不很理想。在本项目的开展中，学生成为实验主体，实验中涉及的操作方案及步骤由学生进行准备，实施。教师进行总指导、实验及技术把关。通过本项目的实施，提高了参与学生的实践能力。

4.2锻炼学生的科技论文写作能力

以往的传统教学中，实验项目多为验证型，且实验报告提交的内容比较简单^[6]。在本项目的开展过程中，要求学生以科学研究论文的形式完成实验报告，这一系列过程中让学生从研究背景、研究目的和意义、实验方案及内容、实验结果、分析与讨论等方面对整个实验都非常了解。经过这一系列的锻炼，使学生对毕业论文的选题及开展有了前提的锻炼，使学生具备了科研的逻辑思维和独立开展工作的能力，使参与学生对今后科研及工作的应对能力得到提升。

4.3辅助学生规划未来发展方向

动物科学专业的学生往往专业的思想感情不稳固，在过去以往的教学中，学生们对本专业的学习提不起兴趣，不参与老师的授课活动，作业应付了事，学习效率低下。有些学生则努力地转专业，或学习第二专业，期待着以后的学习和生活中不再和动物科学打交道。通过结合科研平台开展本科实验的教学后让学生们发现，其中很多伟大的发现都是在这个领域产生，让学生们认识到动物科学专业，不管是今后就业还是继续从事研究都是一个不错的发展方向。

5.结语

结合科研实验平台，开展本科实验教学项目使学生得到多方面的锻炼，教学效果良好。但由于科研实验平台的容纳量有限，只能接纳部分学生参与项目。今后科研平台和本科实验教学怎样结合进行实验教学模式改革，让学生更好的了解学科前沿研究内容，激发学生的学习兴趣，提高学生的综合素质，使学生更好地胜任将来的继续学习深造及工作要求，提升教与学的教学效果以满足社会对人才需要，我们还需要不断探讨及摸索。

[参考文献]

 [1] . 坚持以本为本  推进四个回归  建设中国特色、世界水平的一流本科教育[J]. 教育发展研究, 2018, 38（12）: 20.

 [2] 王广亮. 关于构建大学生创新实验辅导平台的尝试[J]. 现代职业教育, 2021（42）: 218-219.

 [3] 傅祥伟, 王书敏, 安磊等. “动物繁殖学实验”课程建设与实践[J]. 教育教学论坛, 2019（45）: 86-87.

 [4] 任春环, 李运生. 动物繁殖学实验教学改革与创新人才培养探讨[J]. 科教文汇(下旬刊), 2014（07）: 51-53.

 [5] 李莉, 张守全, 刘满清. 《动物繁殖学》设计性实验教学的探索[J]. 广东农业科学, 2010, 37（09）: 257-258.

 [6] 杨素芳, 蒋如明, 陆凤花等. 精品课程"动物繁殖学"的建设和实践[J]. 广西大学学报（自然科学版）, 2008, 33（s1）: 354-357.

 [7] 曹访, 刘莉, 采克俊等. 利用科研平台提升大学生创新能力[J]. 中国科教创新导刊, 2011（13）: 32-34.

 [8] 蒋玉想. 利用科研训练平台培养大学生的创新实践能力[J]. 黑龙江科技信息, 2014（15）: 114.

 [9] 朱士恩. 开展家畜繁殖学课程兴趣小组实践与探索[J]. 沈阳农业大学学报(社会科学版), 2013, 15（05）: 598-601.

[10] 朱峰, 纪兆林, 钱坤. 病毒诱导基因沉默技术引入普通生物学实验教学实践[J]. 生物学杂志, 2020, 37（03）: 127-129.

[11] 刘之广, 贾继文, 李成亮等. 农业院校依托国家级科研平台的实验教学改革[J]. 实验室科学, 2017, 20（04）: 84-88.

[12] 王晓佳, 张翠平. 基于科研平台的机械类本科实验教学改革与探索[J]. 高教学刊, 2019（02）: 138-140.

[13] 王春强, 马巍, 刘永华等. 动物科学专业《家畜繁殖学》实验教学改革的研究[J]. 中国校外教育:下旬, 2018（9）: 86.

Practice and thinking of carrying out undergraduate experimental projects combined with scientific research experimental platform

-- Taking the innovative experimental project of animal reproduction as an example

Xu Hui-Yan^1，2, Lu Yang-Qing^1，2

(1. College of Animal Science & Technology, Guangxi University, Guangxi, Nanning 530005,2. State Key Laboratory for Conservation and Utilization of Subtropical Agro-bioresources, Guangxi Nanning 530005, China; China)

Abstract: due to the limitations of teaching content and teaching conditions, the experimental teaching of undergraduate animal reproduction can’t meet the requirements of talent training. Taking the innovative project of buffalo egg in vitro fertilization and subsequent embryo development observation as an example, this paper attempts to carry out undergraduate teaching activities that cannot be carried out due to the limitations of experimental sites and experimental conditions in combination with the scientific research and experimental platform. The implementation of the project has cultivated students' innovation and practical ability, stimulated learning interest and scientific research exploration spirit, and improved teaching quality. The successful implementation of the project provides practical experience and theoretical reference for the teaching mode of undergraduate experimental teaching combined with scientific research platform resources in the future.

Key words: scientific research platform; Innovative projects; Animal reproduction; Experimental teaching