課題引導(dǎo)的本科生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索和實(shí)踐

在本科生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，將研究課題與學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，使學(xué)生帶著需要解決的問題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以達(dá)到提高綜合素質(zhì)、培養(yǎng)探究能力、引導(dǎo)創(chuàng)新思維的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)。

分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)教學(xué)改革創(chuàng)新人才培養(yǎng)是時(shí)代賦予大學(xué)的歷史使命和義不容辭的歷史責(zé)任。只有培養(yǎng)出具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的創(chuàng)造型人才，才能適應(yīng)社會發(fā)展的需要。實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為高校重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，在創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面應(yīng)當(dāng)發(fā)揮重要的作用，傳統(tǒng)的教學(xué)模式和教學(xué)方法，有些內(nèi)容已經(jīng)不符合現(xiàn)代教育思想的要求，新的教學(xué)理念和教學(xué)模式值得研究和探索。

一、兩種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

過去常規(guī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)一般是以知識的鞏固驗(yàn)證以及實(shí)驗(yàn)技術(shù)的學(xué)習(xí)掌握為目的，讓學(xué)生通過不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目驗(yàn)證理論知識，獲得感性認(rèn)識，學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)方法，掌握實(shí)驗(yàn)技術(shù)和儀器設(shè)備使用。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式可以稱之為“知識引導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)”。

把科學(xué)研究成果移植到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，設(shè)計(jì)綜合性的實(shí)驗(yàn)課題項(xiàng)目，將教學(xué)內(nèi)容更新重組，融入課題項(xiàng)目之中，使學(xué)生帶著需要探究的問題開展實(shí)驗(yàn)，此種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式可稱為“課題引導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)”。學(xué)生在“實(shí)戰(zhàn)”中得以提高素質(zhì)、培養(yǎng)能力、學(xué)習(xí)創(chuàng)新。

二、課題引導(dǎo)的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐

（一）分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)概況

分子生物學(xué)是二十一世紀(jì)的前沿學(xué)科，迅速發(fā)展的分子生物實(shí)驗(yàn)技術(shù)是分子生物學(xué)的一個(gè)重要組成部分。普通本科院校生物工程、生物技術(shù)、生物科學(xué)等專業(yè)均開設(shè)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，一般包括幾個(gè)相對獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，每周完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)習(xí)質(zhì)粒提取、PCR、DNA重組、轉(zhuǎn)化、電泳檢測等實(shí)驗(yàn)技術(shù)以及離心機(jī)、微量移液器、PCR儀、電泳系統(tǒng)等儀器的使用。

（二）用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課題設(shè)計(jì)

用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課題要符合大綱要求、與教師科研結(jié)合、綜合性強(qiáng)、難度適中。例如，課題“目的基因原核表達(dá)載體的構(gòu)建及目的蛋白誘導(dǎo)表達(dá)和檢測”，所需教學(xué)課時(shí)為32學(xué)時(shí)，內(nèi)容包括：目的基因及載體的獲得與檢測、DNA酶切與連接、感受態(tài)制備與重組DNA轉(zhuǎn)化、陽性克隆篩選與鑒定、目的蛋白誘導(dǎo)表達(dá)與檢測等，約十幾個(gè)分項(xiàng)目連貫在一個(gè)相對完整的研究課題中，成為一個(gè)綜合性的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)。

課題每一個(gè)環(huán)節(jié)都相互關(guān)聯(lián)，學(xué)生進(jìn)行的每一步實(shí)驗(yàn)都是為下一步打基礎(chǔ)。課題包含了分子生物學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)內(nèi)容（基因工程中的基因操作和產(chǎn)物檢測）和分子生物學(xué)發(fā)展前沿性知識（研究項(xiàng)目中涉及到的背景知識），強(qiáng)調(diào)了實(shí)驗(yàn)的綜合性、連貫性和探索性，也便于教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件、計(jì)劃教學(xué)課時(shí)、學(xué)生情況等在每個(gè)分項(xiàng)目中添加實(shí)驗(yàn)新的技術(shù)、擴(kuò)充實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

（三）“課題引導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)”組織方式

1.每組一題。為了豐富研究內(nèi)容，將學(xué)生按20人左右分成大組，每個(gè)大組的課題題目有所不同?？梢赃x擇不同的表達(dá)載體，不同的目的基因，不同的酶切位點(diǎn)，不同的重組載體的檢測方法等。例如，目的基因可為白細(xì)胞介素基因或丙肝病毒C抗原基因；載體可選用溫度誘導(dǎo)型的表達(dá)載體pBV220、化學(xué)誘導(dǎo)型表達(dá)載體pQE-30及用于目的基因測序的T載體；鑒定重組質(zhì)?？捎镁wPCR檢測、酶切檢測或藍(lán)白斑檢測。除此之外，還可以進(jìn)一步對表達(dá)產(chǎn)物進(jìn)行分離純化、功能鑒定等深入研究。每組完成一個(gè)完整課題，但是遇到的問題不完全相同，有了更多分析問題、解決問題的機(jī)會。在每個(gè)大組中，2～4名同學(xué)組成實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分工協(xié)作。

2.集中實(shí)驗(yàn)。每組用連續(xù)幾天（如4天、32學(xué)時(shí)或更多）集中完成整個(gè)課題。集中實(shí)驗(yàn)與課題研究的連續(xù)性和完整性相配合。改變以往每周完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)習(xí)一個(gè)單一實(shí)驗(yàn)技術(shù)的分散教學(xué)模式。

3.編寫配套教材。編寫的《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》包含常規(guī)實(shí)驗(yàn)操作方法、常用儀器使用、常用試劑配制、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、問題思考等內(nèi)容，科學(xué)和全面地反映分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式的要求，可為學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)提供有針對性的指導(dǎo)，同時(shí)還可以作為學(xué)生課外探究活動的參考。

4.教學(xué)輔助系統(tǒng)的建設(shè)。制作實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件、利用學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)課程平臺建設(shè)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)課程，網(wǎng)絡(luò)課程平臺包括教學(xué)大綱、教案、多媒體課件、教學(xué)資源、教師答疑、網(wǎng)上討論等幾個(gè)模塊，并提供動畫、圖表和視頻等素材，豐富的形式和內(nèi)容為學(xué)生提供更便利的課堂外學(xué)習(xí)條件，便于學(xué)生自主學(xué)習(xí)、拓展視野和相互交流。

5.撰寫科技論文形式的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師指導(dǎo)學(xué)生就整個(gè)課題研究寫一份標(biāo)準(zhǔn)論文格式的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。通過寫論文，學(xué)會科學(xué)規(guī)范地闡述和展示自己的研究過程和結(jié)果，以及對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析討論。而不是以往一樣在每個(gè)項(xiàng)目后僅寫一份簡單實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

幾屆學(xué)生的教學(xué)實(shí)踐表明，新的教學(xué)模式很好地調(diào)動了學(xué)生的興趣和積極性，收到了良好的教學(xué)效果。很多同學(xué)交出了不錯(cuò)的論文，從中可以看到學(xué)生認(rèn)真扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)過程和深入細(xì)致的思考。

三、“知識引導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)”與“課題引導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)”的比較

（一）兩種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式凸顯不同的教學(xué)理念

“知識引導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)”其特點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目大多是驗(yàn)證性的、相互孤立的、為了讓學(xué)生掌握知識和技術(shù)而去做實(shí)驗(yàn)。探究和創(chuàng)新的成分較少，前后項(xiàng)目沒有因果聯(lián)系，實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果非常明確，一般不會出現(xiàn)問題也不需要學(xué)生進(jìn)行深入的思考，學(xué)生在教師指導(dǎo)下被動地完成學(xué)習(xí)過程。

“課題引導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)”模式中，學(xué)生需要根據(jù)具體的課題自己或與小組成員一起設(shè)計(jì)具體實(shí)驗(yàn)流程或判定實(shí)驗(yàn)流程的合理性，為完成課題學(xué)習(xí)新的實(shí)驗(yàn)方法，掌握相關(guān)儀器的使用，對遇到的問題進(jìn)行分析和思考，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行判斷和討論，在實(shí)驗(yàn)過程中獨(dú)立思考、獨(dú)立操作、主動求知。突出實(shí)驗(yàn)教學(xué)的能力和素質(zhì)培養(yǎng)目標(biāo)，知識和技術(shù)的學(xué)習(xí)始終圍繞課題的解決進(jìn)行。

（二）兩種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式達(dá)成不同教學(xué)效果

“知識引導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)”和“課題引導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)”兩種模式所用的教學(xué)課時(shí)相同或相似，但是：前者教學(xué)的主體是教師，學(xué)生圍繞教師的教學(xué)進(jìn)行學(xué)習(xí)，后者的主體是學(xué)生，學(xué)生圍繞探究的課題主動展開研究和學(xué)習(xí)，教師只起輔助指導(dǎo)作用。

前者教學(xué)內(nèi)容往往是一成不變的，幾個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可能教幾屆甚至幾十屆學(xué)生，后者可以根據(jù)學(xué)科發(fā)展、教師科研項(xiàng)目、學(xué)生興趣等靈活變換不同的課題題目或探究方向。

前者的教學(xué)過程由于缺乏探究的實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練，學(xué)生遇到實(shí)際問題時(shí)往往不知道怎樣靈活運(yùn)用所學(xué)知識，而后者的教學(xué)過程是學(xué)生解決實(shí)際問題的過程，實(shí)踐過程中技術(shù)方法的掌握及能力的養(yǎng)成往往是非常牢固的。

前者以知識和技術(shù)的掌握為教學(xué)目標(biāo)和終點(diǎn)，而后者以課題的解決為目標(biāo)，在課題研究的過程中自然會激發(fā)學(xué)生主動求知的積極性，引發(fā)深入的思考、產(chǎn)生更多思想火花，甚至學(xué)生會把探究的習(xí)慣延伸到以后的學(xué)習(xí)生活中，課堂上的實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為一種創(chuàng)新能力的引導(dǎo)，是創(chuàng)新和探究的起點(diǎn)。

四、“課題引導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)”要點(diǎn)和展望

（1）精心設(shè)計(jì)。課題選擇應(yīng)限定在教學(xué)大綱要求、教學(xué)課時(shí)和學(xué)生實(shí)際能力范圍之內(nèi)，同時(shí)，提出實(shí)驗(yàn)時(shí)間安排的建議。不能盲目和隨意，以免影響正常的教學(xué)秩序。

（2）過程把握。備課階段要分析學(xué)生實(shí)驗(yàn)可能遇到的問題，并做好充分準(zhǔn)備，避免因一個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)出問題影響后續(xù)實(shí)驗(yàn)。準(zhǔn)備好相應(yīng)的備份材料，以補(bǔ)救學(xué)生可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)失敗。

（3）組織有序。教師隨時(shí)了解、指導(dǎo)各個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，并充分調(diào)動和發(fā)揮學(xué)生的積極性。組織一部分學(xué)生參與前期準(zhǔn)備，培養(yǎng)熟悉實(shí)驗(yàn)室工作的骨干，使他們在課題研究中起到教學(xué)助手的作用。

（4）不斷創(chuàng)新。鼓勵(lì)學(xué)生勇于置疑、勤于思考、善于發(fā)現(xiàn)問題、習(xí)慣分析討論找到解決問題的方法。鼓勵(lì)探索、引導(dǎo)創(chuàng)新，在探究實(shí)踐中學(xué)習(xí)是新的教學(xué)模式的精髓。

五、結(jié)語

生物學(xué)發(fā)展迅速，新技術(shù)、新理論不斷涌現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)當(dāng)跟上學(xué)科發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步?！罢n題引導(dǎo)的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)”把大學(xué)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與教師的科研課題有機(jī)結(jié)合，增加了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的綜合性和創(chuàng)新性，解決了新知識新技術(shù)進(jìn)課堂的問題，同時(shí)在建立新的實(shí)驗(yàn)教育理念和創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式方面也進(jìn)行了初步的探索和實(shí)踐。

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