生物技術(shù)大實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革

馬細(xì)蘭，周立斌，黃 雁

生物技術(shù)大實(shí)驗(yàn)是為生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)高年級(jí)學(xué)生開(kāi)設(shè)的一門(mén)重要的實(shí)驗(yàn)技能課程，它是在微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)、細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)、生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)、分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)、基因工程實(shí)驗(yàn)等基礎(chǔ)上開(kāi)設(shè)的一門(mén)綜合性實(shí)驗(yàn)課程。生物技術(shù)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)中占有非常重要的地位，為了加強(qiáng)生物技術(shù)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)課與理論課的課時(shí)比例已經(jīng)大幅提高。但對(duì)于一些地方院校來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革只是課時(shí)數(shù)量的增加，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?、?shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法并未做本質(zhì)的改變[1]。改革前，我系的生物技術(shù)大實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)內(nèi)容陳舊，演示性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目過(guò)多，學(xué)生完全處于被動(dòng)狀態(tài)，學(xué)習(xí)興趣不高；教學(xué)方法過(guò)于單一，老師講，學(xué)生按老師講的要求和實(shí)驗(yàn)講義一步一步做下去，最后得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生無(wú)獨(dú)立思考，只是機(jī)械的按部就班，學(xué)生能力的培養(yǎng)得不到實(shí)現(xiàn)。

本文針對(duì)目前地方院校生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不良現(xiàn)狀，對(duì)生物技術(shù)大實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)理念、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、教學(xué)方法、管理方式和評(píng)價(jià)方式進(jìn)行改革探討，以使學(xué)生能夠由被動(dòng)學(xué)習(xí)到主動(dòng)求知，同時(shí)接受先進(jìn)的生物技術(shù)，掌握規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作，以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

一、改進(jìn)教學(xué)方法

我系由于學(xué)生人數(shù)較多，實(shí)驗(yàn)設(shè)施不足，大部分實(shí)驗(yàn)由教師在前臺(tái)做講解、演示，下面每小組1個(gè)同學(xué)跟著在操作（有的實(shí)驗(yàn)可能只有1-2個(gè)同學(xué)有機(jī)會(huì)操作），其余同學(xué)旁觀，旁觀的同學(xué)積極性沒(méi)有得到激發(fā)，有的甚至整個(gè)實(shí)驗(yàn)課程都沒(méi)有操作過(guò)一次，實(shí)驗(yàn)報(bào)告就是抄，上實(shí)驗(yàn)課對(duì)他們而言是浪費(fèi)時(shí)間。從2010年開(kāi)始，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)課程中安排了學(xué)生專(zhuān)題報(bào)告與自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的前期訓(xùn)練環(huán)節(jié)，學(xué)生通過(guò)教材、期刊文獻(xiàn)、電子文獻(xiàn)，特別是充分利用信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)資源，廣泛收集所選專(zhuān)題的相關(guān)文獻(xiàn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的訓(xùn)練。培養(yǎng)了學(xué)生興趣，并從文獻(xiàn)中借鑒實(shí)驗(yàn)方法，提高了自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的能力，為本科畢業(yè)論文的開(kāi)展打下基礎(chǔ)[2]。從2010年開(kāi)始，我系生物技術(shù)大實(shí)驗(yàn)改革為綜合性、設(shè)計(jì)性和開(kāi)放性教學(xué)模式。首先由相關(guān)教師設(shè)定幾個(gè)大實(shí)驗(yàn)?zāi)K，如基因克隆模塊、天然活性物質(zhì)提取純化模塊、酶工程模塊等。之后同學(xué)們可以自主從中選擇自己感興趣的模塊，跟相應(yīng)模塊的指導(dǎo)老師相溝通，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，經(jīng)指導(dǎo)老師商量通過(guò)后，則可自行安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間。每個(gè)學(xué)生必須親自動(dòng)手完成自己實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程，包括試劑的配備、取材、實(shí)驗(yàn)操作、取得實(shí)驗(yàn)結(jié)果及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析、實(shí)驗(yàn)報(bào)告（論文）的撰寫(xiě)。這種新的教學(xué)模式大大地激發(fā)了每個(gè)同學(xué)的積極性，每個(gè)同學(xué)都必須親身參與到整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，這很好地培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考、認(rèn)真操作、善于總結(jié)的良好習(xí)慣。同時(shí)，分散實(shí)驗(yàn)?zāi)K和實(shí)驗(yàn)時(shí)間，也很好地緩解了實(shí)驗(yàn)室設(shè)施不足的難題。

二、改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生從低年級(jí)到高年級(jí)，要經(jīng)歷從以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)為主過(guò)渡到以設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)為主的教學(xué)過(guò)程。生物技術(shù)大實(shí)驗(yàn)作為一門(mén)創(chuàng)新性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，專(zhuān)對(duì)大三下學(xué)期學(xué)生開(kāi)設(shè)。我們還與大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目、本科生畢業(yè)論文相結(jié)合，加強(qiáng)學(xué)生獨(dú)立科研能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。自2010年開(kāi)始，我系生物技術(shù)綜合大實(shí)驗(yàn)改變以住實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一的設(shè)置，同時(shí)開(kāi)設(shè)了天然活性物質(zhì)提取、基因克隆、酶工程三大模塊。學(xué)生自主選擇感興趣的模塊，然后自己上網(wǎng)查閱文獻(xiàn)，自行選擇實(shí)驗(yàn)對(duì)象，通過(guò)與指導(dǎo)老師討論后定下實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，再根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件，獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃和步驟，獨(dú)立完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，這大大地激發(fā)了學(xué)生的積極性。

在cDNA克隆的實(shí)驗(yàn)中，引物的設(shè)計(jì)極為重要。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前兩周，要求每個(gè)學(xué)生都選一種自己感興趣的物種、感興趣的新基因進(jìn)行cDNA克隆。首先教學(xué)生如何正確利用NCBI（http://www.ncbi.nlm.nih.gov/）數(shù)據(jù)庫(kù)資源，把感興趣物種待克隆基因的名稱(chēng)在數(shù)據(jù)庫(kù)中搜索，若無(wú)此基因的相關(guān)數(shù)據(jù)，剛可初步確定這是一個(gè)新的未克隆的cDNA，可進(jìn)行克隆。確定要克隆某個(gè)基因后，先讓學(xué)生在NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中搜索已有相近物種該基因的序列，然后用Clustal X軟件進(jìn)行序列比對(duì)，找出同源區(qū)，再根據(jù)同源區(qū)序列設(shè)計(jì)引物，用Primer Premer軟件篩選出最佳引物，交給老師評(píng)定。在整個(gè)引物設(shè)計(jì)的過(guò)程中，學(xué)生自主摸索各種生物軟件的使用方法，大大提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。學(xué)生各自提交實(shí)驗(yàn)方案、領(lǐng)取實(shí)驗(yàn)藥品，配制實(shí)驗(yàn)試劑，實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案，全部實(shí)驗(yàn)過(guò)程由學(xué)生獨(dú)立完成，每人均參加實(shí)際操作。這種實(shí)驗(yàn)改革提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的自主性，訓(xùn)練了學(xué)生統(tǒng)籌安排實(shí)驗(yàn)、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的綜合能力。

因?yàn)槊總€(gè)學(xué)生都必須獨(dú)立完成自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)實(shí)施，學(xué)生們的實(shí)驗(yàn)積極性和主動(dòng)性大大增加，最后的實(shí)驗(yàn)成果也是有目共睹的，生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生最后在選擇本科畢業(yè)論文時(shí)大都選擇了與生物技術(shù)大實(shí)驗(yàn)相應(yīng)模塊的內(nèi)容。經(jīng)過(guò)生物技術(shù)大實(shí)驗(yàn)的鍛煉，大部分學(xué)生都提高了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)技能，這對(duì)他們畢業(yè)論文的開(kāi)展極為有利，有些同學(xué)甚至是沿著生物技術(shù)大實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容繼續(xù)深入，最后把它轉(zhuǎn)化成自己的畢業(yè)論文。通過(guò)大實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，部分同學(xué)的主動(dòng)性增強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)踐能力提高，自信心也增強(qiáng)了，開(kāi)始積極報(bào)名參加省生物化物實(shí)驗(yàn)技能大賽，積極申報(bào)省級(jí)、校級(jí)的大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，2010-2013年我系學(xué)生在以上大賽中均取得了較好成績(jī)。

三、開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室

開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室是提高學(xué)生綜合素質(zhì)的一種新型實(shí)驗(yàn)室管理方法，是提高學(xué)生素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的有效途徑[3]。我系對(duì)應(yīng)于生物技術(shù)大實(shí)驗(yàn)的三大實(shí)驗(yàn)?zāi)K，分別開(kāi)放了生化實(shí)驗(yàn)室、分子與遺傳實(shí)驗(yàn)室和工程實(shí)驗(yàn)室，對(duì)這三大實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行新的管理模式。首先在管理制度方面，為確保實(shí)驗(yàn)室的安全有效管理，選定模塊的學(xué)生先在相應(yīng)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室里登記備案，并在實(shí)驗(yàn)前提交自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及大致的實(shí)驗(yàn)時(shí)間安排表，由本實(shí)驗(yàn)室管理員建立一系列相配套的管理規(guī)章制度，保證正常教學(xué)進(jìn)度的同時(shí)又對(duì)學(xué)生開(kāi)放，提高實(shí)驗(yàn)室的使用效率。其次在儀器設(shè)備的管理上，每臺(tái)儀器設(shè)備旁邊放有儀器使用情況登記本，嚴(yán)格要求學(xué)生自覺(jué)登記，若儀器出現(xiàn)故障要第一時(shí)間上報(bào)給本實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)員，以便及時(shí)解決。對(duì)重大儀器設(shè)備則由專(zhuān)人負(fù)責(zé)管理和維護(hù)，重大儀器的使用一定要由管理專(zhuān)人親自教會(huì)后才能自主使用；小儀器、小工具由實(shí)驗(yàn)員借用和管理。最后在藥品管理方面更需加強(qiáng)，特別是一些毒性藥品的管理上要嚴(yán)格控制。在開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室里，藥品應(yīng)該專(zhuān)款專(zhuān)用，生物技術(shù)大實(shí)驗(yàn)開(kāi)始之前，負(fù)責(zé)每個(gè)模塊的老師可根據(jù)選題學(xué)生的人數(shù)，申購(gòu)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)試劑和藥品，這部分試劑和藥品作為生物技術(shù)大實(shí)驗(yàn)課程專(zhuān)用，有登記備案的學(xué)生可以領(lǐng)用。學(xué)生參加教師科研或做本科畢業(yè)論文所需藥品應(yīng)由指導(dǎo)教師或其他專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)支持。實(shí)驗(yàn)室藥品數(shù)量、價(jià)格、廠家、生產(chǎn)日期、庫(kù)存量及使用效果等資料應(yīng)建立電子檔案，方便查找，科學(xué)管理，以免造成浪費(fèi)。實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放很大程度上加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)員的工作量，特別有時(shí)學(xué)生為了不與正常實(shí)驗(yàn)課的沖突會(huì)選擇在周末或晚上進(jìn)入開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，使得開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)員需加班加點(diǎn)，這部分則需由系里給予補(bǔ)貼辛苦費(fèi)。

四、改變?cè)u(píng)價(jià)方式

為了全面客觀地考核學(xué)生各方面的能力，采取理論與操作并重的考評(píng)方法?？荚u(píng)的內(nèi)容包括學(xué)生的選題、實(shí)驗(yàn)方法方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作能力、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析等，還特別需要注意的學(xué)生實(shí)驗(yàn)安全意識(shí)和實(shí)驗(yàn)良好習(xí)慣。為此，我們制定了生物技術(shù)大實(shí)驗(yàn)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，將學(xué)生各方面的表現(xiàn)以分?jǐn)?shù)形式量化。具體包括，①專(zhuān)題報(bào)告與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，占總成績(jī)的30%，主要考察學(xué)生文獻(xiàn)查閱、歸納能力及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力；②實(shí)驗(yàn)實(shí)施，占總成績(jī)的70%，其中實(shí)驗(yàn)態(tài)度(出勤、實(shí)驗(yàn)記錄、實(shí)驗(yàn)習(xí)慣)20%，實(shí)驗(yàn)室安全常識(shí)和實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備10%，具體實(shí)驗(yàn)操作和結(jié)果記錄25%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析和實(shí)驗(yàn)報(bào)告（論文）撰寫(xiě)15%。

通過(guò)三屆（2010-2012屆）生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的教學(xué)實(shí)踐證明，新的生物技術(shù)大實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式得到了學(xué)生們的認(rèn)可，該課程的教學(xué)質(zhì)量明顯提高，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和實(shí)踐技能也普遍提高。并且由于實(shí)驗(yàn)是學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)和單獨(dú)完成，使理論知識(shí)得到實(shí)踐強(qiáng)化，大大提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手能力及分析解決問(wèn)題的綜合素質(zhì)。當(dāng)然，在這三年的改革實(shí)踐中也還存在不完善的地方，比如由于實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)、實(shí)驗(yàn)儀器的限制，學(xué)生一些好的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)無(wú)法實(shí)施，學(xué)生必須根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，這在一定程度上打擊了學(xué)生跟蹤最新研究熱點(diǎn)和最新技術(shù)方法的積極性。

本文系惠州學(xué)院教改項(xiàng)目

[1]鄭世英.生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式探索[J].衡水學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，11(1)：109-111.

[2]陳曉玲，劉勝洪，梁佳勇.生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與管理模式的實(shí)踐與探索[J].陜西教育，2009(5)：48-49.

[3]高小霞.關(guān)于“開(kāi)放式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的幾點(diǎn)思考[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2008，1：61-63.