動(dòng)物科學(xué)專業(yè)細(xì)胞分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探析

趙佳福+段志強(qiáng)+張依裕++倪萌萌+阮涌

摘要 細(xì)胞分子生物學(xué)是培養(yǎng)生命科學(xué)領(lǐng)域高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的必修課程。隨著生命科學(xué)的不斷發(fā)展，動(dòng)物科學(xué)作為實(shí)踐性、應(yīng)用性較強(qiáng)的農(nóng)學(xué)專業(yè)，也越來越重視學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力的培養(yǎng)。為提高動(dòng)物科學(xué)專業(yè)學(xué)生對細(xì)胞分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的興趣，提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，根據(jù)具體專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式等方面對動(dòng)物科學(xué)專業(yè)細(xì)胞分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了改革初探，并提出了具體的改革方案，對動(dòng)物科學(xué)專業(yè)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和科研素質(zhì)的培養(yǎng)具有重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞 動(dòng)物科學(xué)專業(yè)；細(xì)胞分子生物學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革；能力培養(yǎng)

中圖分類號 G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）11-0270-02

Exploration on Experimental Teaching Reform of Cell Molecular Biology for Animal Science Major

ZHAO Jia-fu 1，2 DUAN Zhi-qiang 1，2 ZHANG Yi-yu 1，2 NI Meng-meng 1，2 RUAN Yong 1，2

（1 Key Laboratory of Animal Genetics Breeding and Reproduction in the Plateau Mountainous Region，Ministry of Education，Guiyang Guizhou 550025； 2 College of Animal Science，Guizhou University）

Abstract As an essential course，cell molecular biology plays an important role in the training of high-quality innovative talents in the field of life science.Along with the rapid development of life science，more and more attention to the cultivation of students′ ability to operate experiments need to be improved，especially as an agricultural subject with extensive application.In order to improve students′ interest in experiment course of molecular biology and promote the students′ ability of experiment operation，this paper discussed the reform of experiment teaching content，experiment teaching methods，teaching evaluation ways of animal science，and put forward the concrete reform plan，based on the experimental teaching experiences of cell molecular biology.In conclusion，this article has important guiding significance to the cultivation of the students′ practical ability and research quality.

Key words animal science major；cell molecular biology；experimental teaching reform；ability training

細(xì)胞分子生物學(xué)是研究細(xì)胞內(nèi)核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能，并從分子水平上闡述它們之間相互作用的關(guān)系及基因表達(dá)調(diào)控機(jī)理的學(xué)科[1]，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、農(nóng)林牧漁等學(xué)科領(lǐng)域。我國是畜牧業(yè)生產(chǎn)和消費(fèi)大國，需要大量基礎(chǔ)理論扎實(shí)、創(chuàng)新實(shí)踐能力強(qiáng)的畜牧科技人才。因此，重視畜牧獸醫(yī)類本科生細(xì)胞分子生物學(xué)的理論與實(shí)踐教學(xué)工作，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，并進(jìn)一步加強(qiáng)其動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，對培養(yǎng)畜牧獸醫(yī)領(lǐng)域的復(fù)合型創(chuàng)新人才具有重要意義。動(dòng)物科學(xué)專業(yè)作為生命科學(xué)領(lǐng)域一門實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科，畢業(yè)生應(yīng)具備牢固的專業(yè)理論知識和較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力[2]。以貴州大學(xué)為例，該校動(dòng)物科學(xué)專業(yè)一直以來沒有分子生物學(xué)這門基礎(chǔ)課程，然而為培養(yǎng)學(xué)生基本的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)操作能力，又區(qū)別于生物學(xué)相關(guān)專業(yè)，因而學(xué)校增加了細(xì)胞分子生物學(xué)這門課程供學(xué)生選修。筆者結(jié)合具體實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、組織形式、考核方式等方面進(jìn)行論述。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革

1.1 增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)比例

在貴州大學(xué)2016版動(dòng)物科學(xué)專業(yè)培養(yǎng)方案中，與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)相關(guān)的專業(yè)課程只有動(dòng)物分子遺傳學(xué)和細(xì)胞分子生物學(xué)2門課程。動(dòng)物分子遺傳學(xué)為專業(yè)個(gè)性選修課，占2學(xué)分，共36學(xué)時(shí)，其中理論課28學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課8學(xué)時(shí)；細(xì)胞分子生物學(xué)為學(xué)科大類選修課，占4學(xué)分，其中理論課72學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課9學(xué)時(shí)。從基本的課時(shí)設(shè)置上不難看出，細(xì)胞分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課時(shí)與理論課時(shí)比例嚴(yán)重失調(diào)，許多重要的實(shí)驗(yàn)難以開設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生分子生物學(xué)實(shí)踐操作能力的效果大大折扣。因此，亟須調(diào)整本校動(dòng)物科學(xué)專業(yè)教學(xué)方案，增加細(xì)胞分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課時(shí)所占比例。

1.2 編寫適于動(dòng)物科學(xué)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)

目前，大部分高校細(xì)胞分子生物學(xué)課程均采用現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大同小異，并未體現(xiàn)出生物科學(xué)、生物技術(shù)、生物工程等理學(xué)類相關(guān)專業(yè)和動(dòng)物科學(xué)、動(dòng)物醫(yī)學(xué)、水產(chǎn)養(yǎng)殖、草業(yè)科學(xué)等農(nóng)學(xué)類相關(guān)專業(yè)在教學(xué)對象上的區(qū)別，均以大腸桿菌這類模式生物為實(shí)驗(yàn)對象，沒有體現(xiàn)出不同專業(yè)研究對象的區(qū)別。因此，需要編寫適合動(dòng)物科學(xué)專業(yè)的細(xì)胞分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)，將動(dòng)物組織中RNA的提取、不同組織中mRNA的表達(dá)差異檢測、細(xì)胞中總蛋白的提取與分離鑒定等實(shí)用性、針對性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)編入教學(xué)指導(dǎo)。

1.3 改單個(gè)實(shí)驗(yàn)為綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

根據(jù)貴州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)專業(yè)細(xì)胞分子生物學(xué)培養(yǎng)方案中實(shí)驗(yàn)課時(shí)的規(guī)定，同時(shí)為加強(qiáng)貴州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)專業(yè)細(xì)胞分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的針對性和實(shí)用性，目前該實(shí)驗(yàn)課程只能安排4 個(gè)單個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目共9學(xué)時(shí)，分別是目的基因的擴(kuò)增與連接、細(xì)胞的培養(yǎng)與凍存、細(xì)胞蛋白的提取與鑒定、細(xì)胞蛋白的免疫熒光染色。由于每節(jié)課只有2 h，所以對于許多實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目學(xué)生只能參與其中的部分內(nèi)容，有些實(shí)驗(yàn)的來龍去脈很多學(xué)生還沒有搞清楚。為達(dá)到開設(shè)這門課程的目的，嘗試將單個(gè)實(shí)驗(yàn)全部設(shè)計(jì)為綜合性實(shí)驗(yàn)，每個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)融合了多個(gè)單個(gè)實(shí)驗(yàn)[3]，如豬GH基因原核表達(dá)載體的構(gòu)建及表達(dá)、豬LPL基因的亞細(xì)胞定位研究、豬MSTN基因在不同組織的表達(dá)差異研究、豬APOA1基因在HEK-293T細(xì)胞中的免疫熒光檢測、HEK-293T細(xì)胞總蛋白的提取、純化與鑒定等綜合性實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)學(xué)生只要參與完成其中一個(gè)項(xiàng)目，就基本上掌握了分子生物學(xué)的常用實(shí)驗(yàn)操作技能。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改革

2.1 現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的弊端

一是教師課堂上講授，學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證，這種教學(xué)方式?jīng)]有發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，學(xué)生處于被動(dòng)接受的狀態(tài)，很難引起學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性；二是教師準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只完成驗(yàn)證的那部分實(shí)驗(yàn)，這種方法無法培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，更難以培養(yǎng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)的操作能力；三是針對部分實(shí)驗(yàn)，存在教師操作、學(xué)生觀看的現(xiàn)象，如與細(xì)胞培養(yǎng)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，由于本科教學(xué)與研究生教學(xué)相比，參加實(shí)驗(yàn)人數(shù)多，易造成細(xì)胞室污染，所以很多實(shí)驗(yàn)都由任課教師親自完成，學(xué)生基本上采用觀摩的形式參與其中。以上教學(xué)方法上的弊端，嚴(yán)重影響了本專業(yè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力的培養(yǎng)，不利于學(xué)生自身的發(fā)展。

2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革的具體方案

“翻轉(zhuǎn)課堂”是一種新型的教學(xué)理念，最早由教育學(xué)者薩爾曼·汗創(chuàng)造性地提出，該模式提出了混合使用技術(shù)和親自動(dòng)手活動(dòng)的教學(xué)環(huán)境[4]。它把傳統(tǒng)的“灌輸式”教學(xué)完全翻轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)變成學(xué)生課前預(yù)習(xí)、提前領(lǐng)會(huì)知識要點(diǎn)的教學(xué)方式，是一種強(qiáng)調(diào)自主性和針對性的教學(xué)理念[5-6]，對提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，培養(yǎng)出基礎(chǔ)知識扎實(shí)、具有應(yīng)用性和開拓性的創(chuàng)新型人才具有重要意義。為達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的目的，細(xì)胞分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程也引進(jìn)“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)理念，轉(zhuǎn)變師生角色，以學(xué)生為主體，發(fā)掘?qū)W生的個(gè)人潛力，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。按照“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式，在充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性的前提下，制定細(xì)胞分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革具體方案。一是教師設(shè)計(jì)好綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱，提前供學(xué)生選擇（至少10個(gè)綜合性性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱）；二是按項(xiàng)目分組（每組7～10人），選出組長，分工進(jìn)行資料查詢、方案設(shè)計(jì)和PPT制作；三是每組20 min進(jìn)行PPT匯報(bào)，任課教師隨堂對方案進(jìn)行點(diǎn)評修改；四是參照實(shí)驗(yàn)方案開展研究，學(xué)生不必受實(shí)驗(yàn)課程時(shí)間的限制，在實(shí)驗(yàn)教師的參與下，根據(jù)各自時(shí)間安排完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；五是撰寫實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目報(bào)告，并寫出個(gè)人體會(huì)和相關(guān)收獲。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式的改革

3.1 現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式的弊端

以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式過于簡單，且沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，只注重是否來上課、是否交了實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否合理等方面，忽略了學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問題、主動(dòng)思考、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、解決問題和語言表達(dá)等環(huán)節(jié)綜合能力的考核。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式的改革，應(yīng)更重視學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析問題和解決問題等方面能力的考察[7]。

3.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式改革的具體方案

考核標(biāo)準(zhǔn)和考核方式對教師和學(xué)生都具有指揮棒的作用?？己耸裁?、怎么考核直接影響到教師如何教、教什么和學(xué)生怎么學(xué)、學(xué)什么的問題。本實(shí)驗(yàn)課本著對學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題及實(shí)驗(yàn)操作等方面能力的培養(yǎng)，特制定如下考核方案：按百分制計(jì)，其中實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和PPT報(bào)告占40%，實(shí)驗(yàn)技能操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告占30%，實(shí)驗(yàn)技術(shù)提問和團(tuán)隊(duì)協(xié)作占20%，考勤和紀(jì)律占10%。這樣的考核標(biāo)準(zhǔn)不僅可以公正、公平地衡量學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績，更重要的是調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自主性，鍛煉了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

4 結(jié)語

通過對動(dòng)物科學(xué)專業(yè)細(xì)胞分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式的改革，進(jìn)一步打破了實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科學(xué)研究之間的界限，使學(xué)生能夠根據(jù)自己的興趣開展實(shí)驗(yàn)研究，充分體現(xiàn)了學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主體地位，不僅鍛煉了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，還鍛煉了學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作、文獻(xiàn)檢索、PPT制作、團(tuán)隊(duì)協(xié)作及語言表達(dá)等方面的能力，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研素質(zhì)培養(yǎng)的有機(jī)結(jié)合，為其今后從事相關(guān)研究工作或進(jìn)一步深造奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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