師范院校本科生分子生物學實驗教學改革探討

趙昕梅 遠凌威

（信陽師范學院 生命科學學院，河南 信陽 464000）

分子生物學是從分子水平研究生物大分子的結構與功能從而闡明生命現(xiàn)象本質(zhì)的科學。自20 世紀50年代以來，分子生物學作為生物學的前沿與生長點，已經(jīng)廣泛地滲透到植物學、動物學和微生物學等領域，與人們的生活密不可分。90年代初期，隨著分子生物學日新月異的發(fā)展，分子生物學實驗技術已成為生命科學各學科重要的研究工具。在高等院校中開設分子生物學實驗教學，即有利于培養(yǎng)學生掌握分子生物學基礎理論知識和實驗操作技能，又有利于培養(yǎng)學生形成良好的科研素養(yǎng)和創(chuàng)新思維能力，為學生更好地融入科學研究領域奠定基礎。

1 問題

分子生物學實驗課程是一門年輕的課程，較高的經(jīng)費投入和師資短缺等原因在一定程度上限制了該課程的設立和發(fā)展，同時，師范類院校本科生教育以培養(yǎng)中學教師為主要目的，把較多的精力放在了培養(yǎng)學生的理論知識上，往往忽略了對學生實驗動手能力、科研素養(yǎng)和科研創(chuàng)新能力等的培養(yǎng)。然而高等學校生命科學各專業(yè)的學生要適應時代的發(fā)展，除了需要學習分子生物學理論和分子生物學技術的基本知識以外，還必須系統(tǒng)地培養(yǎng)學生在分子生物學方面的技術素養(yǎng)與動手能力，于是我們學校在2004年為2001 級生物科學和生物技術專業(yè)本科生開設了分子生物學實驗課程，并作為生命科學各專業(yè)學生的專業(yè)必修課。分子生物學是一門理論性很強的課程，同時也是一門建立在實踐基礎上的課程，絕大多數(shù)學科的研究都需要用到。以素質(zhì)教育為主導的人才培養(yǎng)方案是新時期的要求，整體優(yōu)化教學內(nèi)容和課程體系是目前高等院校教學改革的核心內(nèi)容[1]。因此，如何在有限的時間里提高學生分子生物學理論知識水平，培養(yǎng)學生扎實的實驗操作能力，培養(yǎng)學生的科研興趣，讓學生更好地理解分子生物學技術和進入科學研究領域是目前分子生物學實驗教學所面臨的主要問題。

2 改革的主要環(huán)節(jié)

2.1 師資環(huán)節(jié)

組建良好的師資力量是開展分子生物學實驗教學的首要環(huán)節(jié)。首先，教師必須具備較強的科研素養(yǎng)，具有從事分子生物學研究經(jīng)歷和不斷獲取國內(nèi)外先進技術經(jīng)驗的能力。其次，教師還要具備較好的實驗操作技能和對關鍵技術的講解、演示能力，因此，從事一線科研試驗的老師可以成為分子生物學實驗教學的主要師資力量。再者，興趣是最好的老師，老師對科研工作的理解感受對培養(yǎng)學生的科研興趣起著重要的作用，因此，具有較高造詣的分子生物學專任教師或承擔有國家、省部級科研課題的教師任教，更有利于培養(yǎng)學生形成正確的科研態(tài)度和創(chuàng)新思維能力，也有利于提高學生的科研興趣和對科研工作的向往?？傊己玫膸熧Y力量是開展分子生物學實驗教學工作的前提。

2.2 硬件設施環(huán)節(jié)

良好的實驗平臺為分子生物學實驗教學的開展提供了重要保障。分子生物學實驗既離不開精密基礎設備，如移液器，精密電子天平等，也離不開大型實驗儀器，如冷凍高速離心機，超低溫冰箱，PCR 儀，凝膠成像系統(tǒng)等，因此，需要投入大量的資金來購買。與此同時，試驗場地的滿足也是開展分子生物學實驗教學的必須條件。因此，在加強實驗室基礎設施建設上，需要投入大量資金建立分子生物學實驗室，既要保證常規(guī)儀器設備的空間，也要確保大型儀器設備的場地。對于大型儀器設備，要專人負責使用和維護，以保證實驗儀器使用的公開化和使用率，充分保障每個學生都有足夠的機會來操作實驗儀器，而不是教師的講解和學生的觀摩，要讓學生都能夠熟練地掌握常用儀器設備的正確使用方法，提高學生的實驗操作能力，也要讓學生學會儀器設備的正確維護方法和樹立學生對實驗儀器的愛護意識。

2.3 實驗教學環(huán)節(jié)

2.3.1 教與學的環(huán)節(jié)

在開設分子生物學實驗這門課時，我們先對開設該課程的兄弟院校進行了考察和學習，然后結合本學院具體情況對該課程的實驗內(nèi)容進行了設置，并對所設置內(nèi)容進行了充分的摸索和預實驗，直到能夠滿足實驗課堂教學。教師在準備課的過程中，要充分地利用多媒體技術，采用照相、動畫和錄像等方式對實驗內(nèi)容認真?zhèn)湔n，取代傳統(tǒng)的板書和講述，使重點難點更為直觀、形象和生動，在激發(fā)學生學習興趣的同時，提高了實驗教學效果。如在質(zhì)粒DNA 的提取這個實驗中，我們采用錄像的方式進行備課，對實驗過程中的難點和重要觀察顯現(xiàn)進行鏡頭特寫，并提出思考問題和注意事項，讓學生帶著問題進行預習，并通過實驗來解答問題，從而讓學生真正地理解實驗現(xiàn)象和本質(zhì)，為學生將來從事教學或科研奠定基礎。

傳統(tǒng)的實驗教學是指導教師將確定了的實驗目的和方案，以及實驗所需試劑和儀器都準備妥當，學生只需操作步驟完成實驗[2-3]，沒有對實驗的原理和實驗藥品的作用進行深入的思考，嚴重影響了教學效果。因此，從2007年開始，我們?yōu)楸菊n程加設了學生設計型實驗和綜合型實驗，安排一到兩個全新的和系統(tǒng)的實驗課題，完全由學生設計、學生自己完成實驗（教師主要起指導、監(jiān)管和評估作用）。首先，要打破傳統(tǒng)的老師教和學生學的教學模式，把科研素質(zhì)的培養(yǎng)放在實驗教學的首要位置，主要目的是通過學生自己設計、自己完成實驗，把前面學到的理論、技術融會貫通地用到實際課題中去，使理論與實踐更好的結合，提高學生創(chuàng)新性思維和獨立分析、解決問題的綜合能力。其次，在綜合型和設計型實驗開始之前，任課教師可以從每個實驗小組中抽出1-2名學生參與基礎實驗教學的準備工作，如藥品試劑的配置和實驗物品的準備等工作，讓他們起到“小老師”的作用，為他們獨立進行綜合型和設計型打下基礎。還有，在其它實驗課程中，每個實驗小組可以安排5-6名學生，但是，在分子生物學實驗教學過程中，既要考慮為學生提供較多的實驗操作機會，又要考慮到藥品、試劑的節(jié)約使用，如PCR 過程中的Taq DNA 聚合酶和酶切試驗中用到的酶類等生物制劑，因此，教師可因實驗內(nèi)容對學生實驗小組進行調(diào)整，在基礎實驗中，每實驗小組包含3 人，而在綜合型和設計型實驗中，每實驗小組可包含6 人，目的是讓學生有更多機會參與實驗操作，更好地掌握所學內(nèi)容，同時鍛煉他們之間的協(xié)調(diào)與合作能力。

除此之外，我們在實驗教學體系和內(nèi)容的設計方面兼顧以下特點：一是與前沿相結合，把分子生物學中基本的、前沿的實驗技術和方法展現(xiàn)給學生，讓學生感受到分子生物學發(fā)展趨勢；二是與應用相結合，讓學生感受分子生物學技術在生活中發(fā)揮的作用，如PCR 技術在疾病診斷和案情偵破中的應用等。三是基礎實驗和提高實驗相結合，實驗內(nèi)容、順序的安排和實驗操作本著由淺入深的原則進行，在完成相對獨立的實驗時領會各實驗間的相互聯(lián)系。目的是使學生們通過系統(tǒng)化的多種實驗技能的訓練后，能逐步熟練實驗操作及大型現(xiàn)代分析測試儀器的使用，進而培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新能力與綜合素質(zhì)，使得他們對未來所從事的生命科學方面的教學和科研工作充滿信心，增強他們適應社會的能力，激發(fā)了他們探索生命科學奧秘的興趣。

實驗報告是實驗教學中反應學生學習效果的一種形式，然而在實際中，實驗報告的書寫多處于一種應付狀態(tài)，學生們通常會照搬實驗教材上的原理和實驗步驟，部分學生甚至直接抄襲同學的實驗報告，更有甚者會把姓名也直接抄上，標點符號一模一樣。這樣完全失去了實驗教學的意義，學生也感到?jīng)]意思，久而久之則失去對該課程的學習興趣。因此，授課老師要對實驗結果的匯報形式進行改革。首先，每位同學都必須提交書面形式的實驗結果報告，要求每位學生用自己的話對實驗原理進行描述，實驗步驟和實驗結果的書寫要實事求是，還要寫出試驗中的注意事項及個人對該實驗的看法或疑問。其次，教師要對學生的實驗報告及時批改，對報告中反映的主要問題及時作出解答和糾正，使學生更好地學習和領會實驗內(nèi)容。第三，在基礎實驗部分，每位同學都要單獨提交實驗報告，而在綜合型和設計型實驗部分，則可以以小組為單位提交學術論文形式的報告，鍛煉學生的查閱文獻、綜合歸納資料的能力、文章寫作能力及團隊協(xié)作能力。并且，每小組隨機抽出2名同學對實驗過程進行口頭匯報，并把他們試驗中遇到的問題列出與老師同學進行討論，從而鍛煉學生運用所學知識解釋實驗現(xiàn)象、邏輯思維和答疑能力，教師可把學生的這部分表現(xiàn)列為平時成績。

2.3.2 考核環(huán)節(jié)

科學、有效并全面地評價學生實驗理論及操作技能是實驗考核的具體手段，同樣也是提高實驗教學質(zhì)量強有力的措施[4]。信陽師范學院在生物類專業(yè)的分子生物學實驗教學過程中，不斷改革與完善學生實驗考核方法和考評標準，把動手能力、綜合分析問題的能力和創(chuàng)新能力作為主要考核內(nèi)容，主要包括：實驗技能操作考試(30%)、設計型和綜合型實驗實驗報告(20%)、基礎實驗實驗報告(20%)、考勤(遲到、早退)和紀律(10%)、課堂表現(xiàn)(5%)、實驗記錄及衛(wèi)生(5%)、實驗態(tài)度和團隊協(xié)作(10%)。為保證實驗成績的客觀、公正和公平，在實驗過程中授課教師要對學生表現(xiàn)及時記錄，對學生的進步給予肯定，充分調(diào)動學生的學習積極性和自主性，以最終達到全面培養(yǎng)學生綜合能力的目的。

3 結語

隨著分子生物學在生命科學領域的應用不斷深入，熟練地掌握分子生物學實驗技能和運用分子生物學技術的能力在生物科學等研究領域中發(fā)揮著越來越重要的作用。師范類院校生物學專業(yè)學生畢業(yè)后主要從事中學生物學教學工作或進入研究生階段的學習，掌握分子生物學實驗技能既能對學生更好地理解相關理論知識和從事科學研究奠定良好基礎，又能為其將來從事基礎教育時給中學生講解涉及分子生物學內(nèi)容的科普知識等更加真實，形象和生動。可以說，尤其是師范院校本科生階段分子生物學實驗教學起著雙層作用，這使得分子生物學實驗的教學工作顯得更加重要。我們在這幾年的分子生物學實驗教學改革過程中，及時歸納總結優(yōu)缺點，并借鑒同行經(jīng)驗，努力打造出適合本專業(yè)特色的教學模式，以從根本上轉變生命科學專業(yè)學生的知識結構，推動教學內(nèi)容現(xiàn)代化的進程。

［1］鐘杰，孫建迎，仇念文，等.優(yōu)化整合實驗教學資源的研究與實踐[J].實驗室科學，2009(5)：106-109.

［2］謝青，楊廣笑.分子生物學創(chuàng)新性實驗教學的實踐與探索[J].實驗室科學，2008(5)：65-66.

［3］劉明，劉曉晴，祁曉廷.碩士生分子生物學的實驗教學改革[J].實驗室研究與探索，2005，24(10)：70-73.

［4］蔣曹德，廖志華，楊應斌，等.分子生物學創(chuàng)新實驗教學模式的探索[J].西南農(nóng)業(yè)大學學報：社會科學版，2009，7(2)：200-202.