分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐周建設(shè)與改革

高健 陳發(fā)波 陳平

摘要：《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》是高等師范院校生物科學(xué)師范專業(yè)的專業(yè)能力實(shí)踐課程，在生物科學(xué)師范專業(yè)類人才專業(yè)知識(shí)能力與教學(xué)能力方面占有重要的地位。本文針對(duì)生物科學(xué)師范專業(yè)《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程特色、當(dāng)前《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀，分析了傳統(tǒng)《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)存在的問題。結(jié)合學(xué)校教學(xué)條件、專業(yè)培養(yǎng)方案和近年來在《分子生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)》教學(xué)中的經(jīng)驗(yàn)和感受，提出生物科學(xué)師范專業(yè)《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》實(shí)踐周教學(xué)的建設(shè)與改革方法，以期為提高師范生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、實(shí)驗(yàn)教學(xué)技能、科研能力和創(chuàng)新意識(shí)提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)；生物科學(xué)師范專業(yè)；實(shí)踐周教學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）12-0268-03

生物科學(xué)是21世紀(jì)的領(lǐng)先學(xué)科，大多數(shù)高校都設(shè)有生物科學(xué)學(xué)科，該學(xué)科的基本理論是在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上建構(gòu)起來的，理論與實(shí)踐緊密結(jié)合。而作為生命科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科，《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》是一門應(yīng)用廣泛的學(xué)科，涵蓋生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)乃至藥學(xué)，是從事生命科學(xué)研究的必備研究技能。分子生物學(xué)是在分子水平上研究生命現(xiàn)象的科學(xué)，通過研究生物大分子（核酸、蛋白質(zhì)）的結(jié)構(gòu)、功能和生物合成等方面來闡明各種生命現(xiàn)象的本質(zhì)?！斗肿由飳W(xué)實(shí)驗(yàn)》是生命科學(xué)研究領(lǐng)域中融技術(shù)前沿性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)性于一體的大型專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程，是學(xué)生直接接受分子生物學(xué)基本技能和前沿技術(shù)訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生科研技能、科研思維，進(jìn)而提升學(xué)生研究素質(zhì)?！斗肿由飳W(xué)實(shí)驗(yàn)》是生物科學(xué)專業(yè)的一門重要專業(yè)能力實(shí)踐課，為必修課程。為了使生物科學(xué)專業(yè)人才能夠更好地掌握分子生物學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作能力，長(zhǎng)江師范學(xué)院生物科學(xué)專業(yè)在很早就開展了《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程，教學(xué)內(nèi)容也隨著學(xué)科發(fā)展不斷進(jìn)行改進(jìn)，但隨著分子生物學(xué)的快速發(fā)展以及硬件設(shè)施的不斷改進(jìn)，傳統(tǒng)的《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)產(chǎn)生了不少問題急需解決。為此，本文以長(zhǎng)江師范學(xué)院生物科學(xué)師范專業(yè)為例，針對(duì)《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)實(shí)踐中存在的不足，根據(jù)學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)和課時(shí)要求，對(duì)高?！斗肿由飳W(xué)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)進(jìn)行改革，將課程教學(xué)改為實(shí)踐教學(xué)周，以提高分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)師范生的綜合素質(zhì)。

一、生物科學(xué)師范專業(yè)《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》實(shí)踐周教學(xué)特色

生物科學(xué)師范專業(yè)《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程特色。分子生物實(shí)驗(yàn)技術(shù)自開設(shè)以來，成為當(dāng)今研究生命科學(xué)各學(xué)科和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中重要的研究工具，緊跟科學(xué)前沿，在分子生物學(xué)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)占有舉足輕重的地位。為了使生物科學(xué)專業(yè)人才能夠更好地掌握分子生物學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作能力，我校生物科學(xué)專業(yè)在很早就開展了“分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程，教學(xué)內(nèi)容也隨著生物科學(xué)的發(fā)展而進(jìn)行創(chuàng)新與改革。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容從起初的幾個(gè)相互獨(dú)立的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，逐步演變成綜合性分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)。目前的課程內(nèi)容是依據(jù)遺傳信息傳遞的規(guī)律及教師的科研內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置，并進(jìn)一步整合成為系統(tǒng)的綜合性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括基因克隆、遺傳多樣性檢測(cè)、分子標(biāo)記、DNA指紋圖譜構(gòu)建、基因功能驗(yàn)證等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。因此課程實(shí)驗(yàn)所需儀器比較昂貴，實(shí)驗(yàn)周期也相對(duì)較長(zhǎng)。通過本課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生獲得核酸物質(zhì)的提取、分離、純化與鑒定、電泳技術(shù)、引物設(shè)計(jì)、PCR擴(kuò)增、分子標(biāo)記、基因克隆等方面的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蚵殬I(yè)技能。強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新思維、獨(dú)立解決問題的能力和分子生物學(xué)領(lǐng)域基本操作技能，提高學(xué)生在分子生物學(xué)領(lǐng)域綜合運(yùn)用實(shí)驗(yàn)技能或職業(yè)技能分析和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析和解決問題的創(chuàng)新精神。通過學(xué)習(xí)本課程使學(xué)生從分子水平認(rèn)識(shí)生命現(xiàn)象和生物學(xué)規(guī)律，能夠?qū)W(xué)生的畢業(yè)課題研究設(shè)計(jì)和今后的科研生涯提供極大的幫助，為今后從事相關(guān)專業(yè)的研究、教學(xué)工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、生物科學(xué)師范專業(yè)《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)中存在的主要問題

（一）實(shí)驗(yàn)條件差，實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)不足

由于《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》相關(guān)儀器和藥品都較昂貴，儀器設(shè)備往往有限。而經(jīng)費(fèi)是限制《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)的重要因素，缺乏經(jīng)費(fèi)直接導(dǎo)致設(shè)備套數(shù)、藥品、耗材數(shù)量不足，學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)減少。上課人數(shù)較多，但儀器設(shè)備等有限，必定影響預(yù)期的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，如多組學(xué)生共用一套移液器，有的學(xué)生上完《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》，連移液器都不能正確使用。另外，由于缺乏計(jì)算機(jī)機(jī)房，《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》中生物信息學(xué)方面的實(shí)驗(yàn)無法開展。

（二）教學(xué)方式單一、學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高

傳統(tǒng)的教學(xué)老師講原理和步驟，學(xué)生按老師指導(dǎo)進(jìn)行操作，學(xué)生思考和主動(dòng)參與的過程就被省略了，動(dòng)手完全與動(dòng)腦脫節(jié)。動(dòng)手能力的培養(yǎng)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)重要內(nèi)容，但不經(jīng)思考地完成實(shí)驗(yàn)根本談不上能力的培養(yǎng)。另外，實(shí)驗(yàn)室缺乏多媒體設(shè)備，許多教學(xué)圖片及視頻無法展示。由于被動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)、為了混學(xué)分或?qū)Ψ肿由飳W(xué)較陌生，多數(shù)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性不高，甚至有的在一旁觀看別人操作自己根本就不動(dòng)手，最后照抄別人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

（三）實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排、管理不合理

一是，課時(shí)安排少，隨著課程改革及新培養(yǎng)方案的實(shí)施，長(zhǎng)江師范學(xué)院《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程只有18個(gè)學(xué)時(shí)，如此少的課時(shí)要學(xué)生學(xué)習(xí)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，給課程教學(xué)帶來了新的挑戰(zhàn)。二是，《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》項(xiàng)目所需實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng)，有時(shí)需要較長(zhǎng)時(shí)間的等待，如PCR擴(kuò)增，需要3—4小時(shí)，而許多實(shí)驗(yàn)可以連續(xù)做完。傳統(tǒng)《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)按周和學(xué)時(shí)劃分實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)連貫性差，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中不知道做的實(shí)驗(yàn)有什么用。而老師為了在規(guī)定時(shí)間或更短時(shí)間完成實(shí)驗(yàn)，往往選擇簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，或一些實(shí)驗(yàn)過程老師只向?qū)W生進(jìn)行講解，不要求學(xué)生進(jìn)行操作，學(xué)生不參與實(shí)驗(yàn)的全部過程，導(dǎo)致學(xué)生只知其一、不知其二。三是，實(shí)驗(yàn)分組不合理，一般4—5個(gè)人一組共同完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)，而實(shí)驗(yàn)儀器相對(duì)較少，有些儀器或?qū)嶒?yàn)只有部分同學(xué)進(jìn)行操作，其他學(xué)生只能觀望，嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)的效果。

（四）課程考核單一

教師對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求較低，考核方式一般是通過學(xué)生的平時(shí)成績(jī)結(jié)合期末實(shí)驗(yàn)理論及操作考試進(jìn)行考核。其中，平時(shí)成績(jī)包括：驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告、原始記錄和實(shí)驗(yàn)態(tài)度；實(shí)驗(yàn)技能；實(shí)驗(yàn)報(bào)告。各部分成績(jī)的比例如下：實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告、原始記錄、實(shí)驗(yàn)態(tài)度和實(shí)驗(yàn)技能占20%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占40%，實(shí)驗(yàn)理論及操作考試占40%。這種單一的考核方式不易調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，靠抄取他人實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)報(bào)告、臨時(shí)反復(fù)操作儀器和背誦實(shí)驗(yàn)原理，一樣可以取得較好的實(shí)驗(yàn)成績(jī)，使實(shí)驗(yàn)課程在促進(jìn)學(xué)生能力發(fā)展方面的作用有限。

三、生物科學(xué)師范專業(yè)《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》實(shí)踐周教學(xué)建設(shè)與改革

（一）加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，增加實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)

實(shí)驗(yàn)室依托中央與地方共建特色優(yōu)勢(shì)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室——作物遺傳育種實(shí)驗(yàn)室、武陵山特色植物資源保護(hù)與利用重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以及武陵山片區(qū)綠色發(fā)展協(xié)同創(chuàng)新中心的建設(shè)，購置了大量分子生物學(xué)儀器設(shè)備，教學(xué)與科研共用相關(guān)儀器設(shè)備，以科研促進(jìn)教學(xué)的提升，如購置50套移液器，保證上課時(shí)每位學(xué)生人手一套移液器。建立生物科學(xué)專用機(jī)房、在實(shí)驗(yàn)室安裝多媒體設(shè)備，可以進(jìn)行生物信息學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)課多媒體教學(xué)。同時(shí)向?qū)W校申請(qǐng)《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》實(shí)踐周專用經(jīng)費(fèi)，保證實(shí)驗(yàn)相關(guān)藥品的購置。

（二）多元化教學(xué)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性

實(shí)驗(yàn)教學(xué)以大組單位，每大組人數(shù)不超過30人，將學(xué)生分成1人1小組，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)操作、多媒體課件教學(xué)、專題講座、專題討論及機(jī)房上機(jī)的方式。第一次上課時(shí)可以組織學(xué)生觀看相關(guān)科幻電影或進(jìn)行專題講座，以提起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實(shí)驗(yàn)中等待的過程可以組織學(xué)生就大家關(guān)心的分子生物學(xué)技術(shù)進(jìn)行討論，如轉(zhuǎn)基因及安全性、你能否接受克隆人和生物武器等。“任務(wù)驅(qū)動(dòng)和問題導(dǎo)向”，鼓勵(lì)學(xué)生自主進(jìn)行課前學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考，發(fā)現(xiàn)問題，積極解決問題，再通過課堂與教師交流，完成知識(shí)的內(nèi)化。并且全天候開放實(shí)驗(yàn)室，作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課外延伸，增加學(xué)生實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練的機(jī)會(huì)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不理想時(shí)，也有機(jī)會(huì)利用課外時(shí)間快速重做，提升學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，提高教學(xué)質(zhì)量。實(shí)施教學(xué)科研一體化，將教師最新的課題研究?jī)?nèi)容引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)。同時(shí)鼓勵(lì)部分優(yōu)秀學(xué)生參與教師科研項(xiàng)目，教師指導(dǎo)學(xué)生開展分子生物學(xué)方面的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目和科研項(xiàng)目。

（三）實(shí)踐周教學(xué)，提升實(shí)驗(yàn)的連貫性

實(shí)驗(yàn)教學(xué)改為實(shí)踐周，實(shí)驗(yàn)共40個(gè)學(xué)時(shí)，在一周之內(nèi)完成一個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)，如“玉米rDNA ITS序列克隆及分析”、“胭脂蘿卜花青素生物合成結(jié)構(gòu)基因克隆”、“榨菜種質(zhì)資源遺傳多樣性的SSR分子標(biāo)記檢測(cè)”、“胭脂蘿卜新品種DNA指紋圖譜構(gòu)建”、“胭脂蘿卜DFR基因過量表達(dá)效應(yīng)分析”和“參與調(diào)控胭脂蘿卜花青素生物合成轉(zhuǎn)錄因子MYB的篩選”等來源于教師科研的實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)驗(yàn)的連貫性和教學(xué)質(zhì)量。每學(xué)期開學(xué)之前相關(guān)老師必須討論制定好詳細(xì)的分子生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)踐周的實(shí)施方案。

（四）加強(qiáng)教師指導(dǎo)和課程考核，提高教學(xué)質(zhì)量

教學(xué)需要4—5名相關(guān)教師，將學(xué)生分成兩大組交叉進(jìn)行相關(guān)教學(xué)。1人一個(gè)小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，多環(huán)節(jié)評(píng)價(jià)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的過程，注重實(shí)驗(yàn)基本操作能力的評(píng)價(jià)?？己藘?nèi)容包括實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)及原始記錄、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)態(tài)度和學(xué)術(shù)報(bào)告5個(gè)部分，其中實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)及原始記錄占10%，實(shí)驗(yàn)操作占30%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占30%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果占20%，學(xué)術(shù)報(bào)告占10%，實(shí)驗(yàn)成績(jī)總分100分。新的考核方式更注重實(shí)驗(yàn)過程的考核，能有效地保證教學(xué)的質(zhì)量。

四、結(jié)語

分子生物學(xué)是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的前沿學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是其重要組成部分，在生命科學(xué)中發(fā)揮著日益重要的作用。要提高《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)質(zhì)量，需要我們不斷地積累和改革，通過以上教學(xué)改革，不但避免了實(shí)驗(yàn)周期過長(zhǎng)、實(shí)驗(yàn)不連貫等問題，而且提高了課程培養(yǎng)學(xué)生能力的效果，達(dá)到真正的學(xué)以致用。只有這樣才能培養(yǎng)出更為優(yōu)秀的復(fù)合型人才，為今后的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為生物學(xué)的發(fā)展打好人才基礎(chǔ)。但課程改革任重而道遠(yuǎn)，仍需在不斷的實(shí)踐與總結(jié)中提升學(xué)校、教師、學(xué)生的綜合水平，以期在分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐周教學(xué)建設(shè)與改革中取得長(zhǎng)足發(fā)展。

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Reform of Molecular Biology Experiment Using Practice Weeks Construction Teaching Method

GAO Jian，CHEN Fa-bo，CHEN Ping

（School of Life Science and Biotechnology，Yangtze Normal University，Chongqing 408100，China）

Abstract：Molecular biology experiment is a required course for students in Biology department of teachers colleges，as a basic theory and practical course，plays vital roles in knowledge and ability educational，as well as educational teaching ability for Biology department of teachers colleges.In this article，we focused on course features，actuality of practical teaching of Molecular biology experiment for Biology department of teachers colleges.In addition，the problems existed in traditional experimental teaching were also analyzed.Based on teaching conditions，specialty-training plan，as well as our experiences and feelings on Molecular biology experiment teaching for years，we put forward practice weeks construction teaching method for Molecular biology experiment，we aim to improve the student's ability in test skill，the teaching skills of the experimental，the strengthening scientific research capacity，as well as creative imagination for course teaching.

Key words：molecular biology experiment；biology department of teachers colleges；practice weeks construction teaching method；Teaching reform