分子生物學(xué)實驗教學(xué)改革的研究與實踐

雷海英，張建國，趙玉芳，王志軍，王 琦

（1.長治學(xué)院 生物科學(xué)與技術(shù)系，山西 長治 046011；2.山西大同市礦區(qū)馬脊梁礦中學(xué)，山西 大同 037027）

分子生物學(xué)實驗教學(xué)改革的研究與實踐

雷海英1，張建國1，趙玉芳2，王志軍1，王 琦1

（1.長治學(xué)院 生物科學(xué)與技術(shù)系，山西 長治 046011；2.山西大同市礦區(qū)馬脊梁礦中學(xué)，山西 大同 037027）

文章從優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改變實驗教學(xué)形式、改革實驗教學(xué)方法三個方面入手，對分子生物學(xué)實驗教學(xué)改革進(jìn)行了探索。實踐證明上述教學(xué)改革在提高學(xué)生的獲取知識能力和動手操作能力以及培養(yǎng)團(tuán)隊意識方面取得了很好的效果。

分子生物學(xué)實驗；教學(xué)改革；學(xué)生能力

分子生物學(xué)從開設(shè)到現(xiàn)在只有五十多年的時間，在人類文明發(fā)展史上雖只是短暫的一段，卻使生物學(xué)發(fā)生了巨大變化，其進(jìn)展可謂極其迅猛[1]。分子生物學(xué)現(xiàn)已成為擁有技術(shù)最多的學(xué)科之一，逐漸成為生物學(xué)各學(xué)科的前沿和生長點，并正在與其他學(xué)科廣泛交叉與滲透。大學(xué)本科的分子生物學(xué)實驗課作為生物專業(yè)非常重要的一門專業(yè)必修課，是一門實驗性非常強(qiáng)的學(xué)科，是高技能生物類人才必須掌握的基本技術(shù)，能夠為以后的科研活動打好基礎(chǔ)[2]。

分子生物學(xué)實驗技能的培養(yǎng)在本科階段的學(xué)習(xí)顯得尤為重要，因此，實驗技能和科研意識的培養(yǎng)也就更為重要?；谝陨戏肿由飳W(xué)實驗教學(xué)現(xiàn)狀，為提高該課程的教學(xué)質(zhì)量，提高教學(xué)的實際效果，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，我們從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式和教學(xué)方法三個方面，對分子生物學(xué)實驗教學(xué)進(jìn)行了初步的改革探索和實踐。

1 根據(jù)學(xué)科特點，優(yōu)化整合實驗內(nèi)容

結(jié)合分子生物學(xué)實驗學(xué)科的前后連貫、緊密結(jié)合等特性[3]，我們對分子實驗進(jìn)行了改革實踐，對實驗精心選取，形成一個系列化的大實驗，做到實驗難度循序漸進(jìn)；對實驗內(nèi)容進(jìn)行了編排，使實驗內(nèi)容前后貫穿，實驗前后形成一個整體。

在教學(xué)過程中，使學(xué)生意識到只有把每一個實驗都認(rèn)真做好，才能順利完成整個實驗，只有前一個實驗結(jié)果合格，下一個實驗才能繼續(xù)進(jìn)行（上一個實驗是下一個實驗的材料），這樣學(xué)生做實驗也有了興趣和動力，并且每一次的結(jié)果也會認(rèn)真對待。

下面是對分子生物學(xué)實驗的安排：

實驗一、溶液的配置；

實驗二、質(zhì)粒DNA（載體） 的提取（驗證性）；

實驗三、植物基因組DNA的提?。炞C性）；

實驗四、瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA（驗證性）；

實驗五、PCR基本原理及PCR基因擴(kuò)增目的基因（驗證與考試性）；

實驗六、大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞的制備及重組子的轉(zhuǎn)化（驗證性）；

實驗七、Southern雜交（研究與考試性）；

實驗八、植物總RNA的提取（研究與考試性）。

2 從細(xì)節(jié)入手，建立完整的實驗體系

2.1 加強(qiáng)基本技能，提高教學(xué)效果

實驗大體分為了三種形式：第一種是驗證性的實驗，只要按照書上的標(biāo)準(zhǔn)程序認(rèn)真去做就行，這也是對學(xué)生基本技能的鍛煉；第二種采用了考試的形式，這樣使學(xué)生能夠高度重視，也能考查到他們對基本技能的掌握程度；第三種形式是研究性質(zhì)的，讓學(xué)生對一個還陌生的課題組成團(tuán)隊，自己去查閱資料、討論、理解并能夠結(jié)合考核的形式講解出來。

鑒于分子生物學(xué)的每一個實驗幾乎都需要同種的試劑，也考慮到學(xué)生往往眼高手低，我們把要用到的緩沖液及培養(yǎng)基，以及配置需要較長時間的試劑，從計算、稱量、配制等集中起來作為同一個實驗，讓學(xué)生獨立完成。實驗二是材料的準(zhǔn)備實驗，先告知學(xué)生這個實驗結(jié)果在后面實驗是要作為材料用到的，這樣他們會盡可能的認(rèn)真對待每一步。第三個實驗是對實驗二的補(bǔ)充。在這一環(huán)節(jié)中應(yīng)盡量避免有的同學(xué)因?qū)嶒灦慕Y(jié)果不理想，而產(chǎn)生下一個實驗就沒有材料可用的想法，同時這也是對實驗器具、方法的應(yīng)用和鞏固。實驗四是對前兩個實驗結(jié)果的檢測，同時也是分子生物學(xué)必不可少的分離技術(shù)。通過以上環(huán)節(jié)，學(xué)生不僅可以提高實驗技能，而且加深了對理論知識的理解，使學(xué)生能輕松自如地描述分子克隆的原理及過程，不再認(rèn)為分子生物學(xué)實驗是一門枯燥的實驗課。

2.2 教與考相結(jié)合，提高教學(xué)質(zhì)量

結(jié)合筆者從事科研工作的經(jīng)驗，對實驗五的內(nèi)容做了修改。由于近幾年來PCR實驗應(yīng)用非常廣泛，為調(diào)動學(xué)生的積極性，采用了考試的形式。考試之前先給學(xué)生講解實驗的原理、程序、過程、注意事項及結(jié)果分析等；而后將PCR實驗所用到的材料、用量做好記錄；確定PCR的五種材料所要達(dá)到的最終濃度；每種材料設(shè)計四種不同的初濃度（一種濃度代表從不同廠家買來的一個初始濃度，這樣也可以避免學(xué)生相互抄襲），分別寫在小紙條上，分類放置；接著每位同學(xué)每個材料抽取一個小紙條，要求學(xué)生首先計算出各個材料所需用量，并把計算公式寫在紙上，完成后獨立操作每個樣品的加樣過程。

由于分子實驗是對生物在分子層次上的研究，是極小單位（通常是微克、微升、甚至是納克）數(shù)量級的研究，實驗的精確度要求非常高，所以要求學(xué)生做到盡量精準(zhǔn)。而且個人認(rèn)為科研做記錄是一個很好的習(xí)慣，這樣可以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度，同樣減少了每次合作偷懶依賴他人的可能性。

本次實驗過程簡單，完全能夠在三個課時內(nèi)順利完成，而且經(jīng)濟(jì)有效。這樣的實驗可以算作一個基本技能的綜合考察，既有前幾個實驗中具體試劑的實際配置，也有移液槍的使用，這樣也可以檢驗每個學(xué)生對前面實驗是否認(rèn)真對待，并一對一加以及時糾正。

3 以技能和能力培養(yǎng)為主，完善教學(xué)方法

3.1 利用有限資源，引導(dǎo)自主學(xué)習(xí)，形成科研思維

實驗七是Southern雜交實驗。這一實驗是做完前幾個實驗后，進(jìn)行的一個綜合性大實驗，涵蓋了前幾個實驗所有的技術(shù)，所需時間很長，且實驗耗材昂貴，實驗條件要求高，一般實驗室根本無法滿足所有同學(xué)參與的要求，很難在三個課時的時間里完成。為了能讓所有同學(xué)都參與并掌握，我們采用了研究性學(xué)習(xí)方法，即提前布置預(yù)習(xí)，同時播放相關(guān)視頻，學(xué)生對實驗有初步了解后，將他們按五個人一組進(jìn)行分組，分工合作共同查資料，共同探討實驗原理及過程；要求學(xué)生做到了解實驗的每一步驟，掌握每一個試劑、每一步驟的作用，并做到能夠按照自己認(rèn)為最標(biāo)準(zhǔn)的模型順利完成的程度，再進(jìn)行的提問考查式的實驗課。五個人一組分工合作進(jìn)行實驗，兩位同學(xué)操作，一位同學(xué)輔助，還有一位同學(xué)講解實驗內(nèi)容，另一位同學(xué)記錄老師的提問以及過程中遇到的問題。開始實驗之前給他們半個小時的準(zhǔn)備時間，除了所用試劑、時間上可以替代或縮短外，其他形式都依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的實驗程序進(jìn)行；同時所做的每一步驟都解釋它的用途，這樣直至完成整個程序。期間老師對以前學(xué)過的或者現(xiàn)在需要掌握的一些知識進(jìn)行提問（比如：酶切的方法、瓊脂糖凝膠電泳結(jié)果分析、探針標(biāo)記法等），最后老師對實驗進(jìn)行總結(jié)和點評。

實驗八的初衷是加強(qiáng)學(xué)生的研究意識。實驗的難度比較大，在現(xiàn)有實驗條件的基礎(chǔ)上，上一個實驗順利完成后，繼續(xù)培養(yǎng)學(xué)生獨立的科研能力。自己查資料，把所有的要求都做到熟練掌握，再進(jìn)行操作。由于實驗本身條件要求比較苛刻，結(jié)果總是不盡人意，因此這個實驗仍在繼續(xù)改進(jìn)當(dāng)中，但學(xué)生的反應(yīng)都認(rèn)為挺好，重在掌握知識的過程，不在結(jié)果本身。

一般實驗教學(xué)基本上是“三步走”的模式：老師自己做好準(zhǔn)備工作，學(xué)生按部就班完成實驗，寫個實驗報告交了完事。如今，一改往日的方法，先提前布置實驗內(nèi)容，以積極調(diào)動學(xué)生主觀能動性，努力培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度為準(zhǔn)則；實驗結(jié)束后，要求學(xué)生認(rèn)真書寫總結(jié)報告，而不僅是實驗報告，還要對實驗的方法提出寶貴的意見，對教學(xué)效果做出評價。在整個過程中，同學(xué)們學(xué)會了如何去查閱資料，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)。在做實驗的同時學(xué)會了主動思考，初步了解了科研的方法，加強(qiáng)了獲取知識的能力，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性明顯提高。

3.2 重視實驗教學(xué)，培養(yǎng)團(tuán)隊意識

實驗過程中的合作形式豐富，既培養(yǎng)獨立的意識，同時也培養(yǎng)相互協(xié)作的精神，比如自己計算，兩人共用一套移液槍，五人組成一個團(tuán)隊查閱資料討論，所有同學(xué)共用一臺離心機(jī)。由于儀器不可能做到每組一臺，但是如果實驗不能同步進(jìn)行，很多同學(xué)處于等待狀態(tài)，這不僅會造成儀器設(shè)備的高度消耗，而且不能按照正常程序安排完成實驗，也就會導(dǎo)致整個實驗的失敗。這就要求學(xué)生協(xié)調(diào)好分工和合作，科學(xué)實驗的分工與協(xié)作是一個科研工作者應(yīng)具備的素質(zhì)，養(yǎng)成良好的科研習(xí)慣，為將來從事科學(xué)研究打下良好的基礎(chǔ)[3]。

4 結(jié)語

本科教學(xué)具有學(xué)時少和學(xué)生人數(shù)多的特點，所以對于本科階段的實驗而言學(xué)生不可能全部進(jìn)行操作。分子生物學(xué)實驗開設(shè)的時間又較短，一般本科院校開設(shè)的時間都在1998年以后[4]。為提高實驗課教學(xué)質(zhì)量，以尋求更加合適的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與形式，只有通過不同層次的教學(xué)方式的實施，在獲取知識的同時，既鍛煉學(xué)生的科研思維與創(chuàng)新意識，也培養(yǎng)團(tuán)隊合作意識，使學(xué)生能更好地掌握和應(yīng)用所學(xué)的實驗技能，提高學(xué)生獨立思考問題和解決問題的能力。因此，在今后的實驗課中，分子生物學(xué)實驗教學(xué)效果還有待進(jìn)一步探索。

［1］王文娟，朱俊華，尹芳，張雪丹.分子生物學(xué)實驗課程教學(xué)改革的實踐與探索［J］.北京城市學(xué)院學(xué)報，2010，（3）：66-70.

［2］朱俊華，尹芳.“分子生物學(xué)實驗”課程體系的建立和考核方法的改革［J］.北京城市學(xué)院學(xué)報,2007，（2）：37-39.

［3］張彥定，黃義德，胡雪鋒.本科分子生物學(xué)實驗教學(xué)的思考［J］.新課程研究，2008，126（9）：115-116.

The Teaching Reform and Practice of M olecular Biology Experiment

LEIHai-ying1，ZHANG Jian-guo1，ZHAO Yu-fang2，WANG Zhi-jun1，WANGQi1

（1.Department of Biological sciences and Technology Changzhi University，Changzhi Shanxi 046011；2.the Majiliang Middle School of TongmeiGroup，Datong Shanxi 037027）

This article explores the teaching reform ofmolecular biology experiment in the level in terms of teaching content，teaching forms，teaching approach.Through teaching practice，this result proved that it is effective in enhancing students'knowledge obtaining and operating ability.its well as cultivating students'team spirit.

molecular biology experiment；teaching reform and practice；students'ability

Q7

A

1673-2014（2011）02-0101-03

2011—01—12

山西省高校開發(fā)項目（20081042），山西省長治學(xué)院?；鹳Y助項目（2008206）。

雷海英（1978一），女，山西平遙人，碩士，主要從事分子生物學(xué)教學(xué)與研究。

（責(zé)任編輯 王璟琳）