分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀與改革

李吉馥

(西南大學(xué)生物技術(shù)學(xué)院，重慶 400716)

分子生物學(xué)指從分子層面解析生物大分子結(jié)構(gòu)、分析其功能，從而闡釋生命科學(xué)本質(zhì)的科學(xué)。作為生命科學(xué)中的重點(diǎn)學(xué)科，分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)是培養(yǎng)新世紀(jì)創(chuàng)新生物類(lèi)人才必備的基本技術(shù)，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理論教學(xué)的重要補(bǔ)充和發(fā)展。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高校培養(yǎng)新時(shí)代創(chuàng)新型人才的重要途徑，實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅能強(qiáng)化學(xué)生的理論知識(shí)，還能培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，同時(shí)還能培養(yǎng)學(xué)生注重合作的精神以及實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，更能激發(fā)部分學(xué)生創(chuàng)新思考、獨(dú)立研究的興趣。隨著時(shí)代進(jìn)步、科技發(fā)展，高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)日益繁重，要緊跟當(dāng)代科技發(fā)展，追隨科技進(jìn)步腳步，不僅要指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)方法，理解經(jīng)典實(shí)驗(yàn)思路，還要不斷將更優(yōu)秀更完善的實(shí)驗(yàn)方法帶入教學(xué)中來(lái)，因此加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室硬件及軟件建設(shè)是提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平和高校人才培養(yǎng)的必然要求[1]。結(jié)合目前生物學(xué)科發(fā)展模式，針對(duì)西南大學(xué)生物技術(shù)學(xué)院開(kāi)設(shè)的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)必修課，在基本實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、教學(xué)資源配置、成績(jī)考核體系、實(shí)驗(yàn)室環(huán)境安全建設(shè)上提出建議，并著重對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式提出一些新思考，以期進(jìn)一步提高分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量，推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和建立安全友好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

1　分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

分子生物學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涵蓋分子生物學(xué)中最主要的基本方法，是一個(gè)有序連貫的實(shí)驗(yàn)體系，結(jié)合理論課內(nèi)容，西南大學(xué)生物技術(shù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括家蠶基因組DNA的提取實(shí)驗(yàn)、利用PCR 擴(kuò)增目的基因?qū)嶒?yàn)、瓊脂糖凝膠電泳實(shí)驗(yàn)、目的基因的回收和連接、感受態(tài)細(xì)胞制備實(shí)驗(yàn)、載體轉(zhuǎn)化、重組子篩選、細(xì)菌培養(yǎng)、質(zhì)粒DNA提取及濃度測(cè)定、質(zhì)粒DNA酶切驗(yàn)證。以上實(shí)驗(yàn)內(nèi)容雖然是獨(dú)立的，但是各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的一部分，具有內(nèi)在相關(guān)性，可以讓學(xué)生全面地學(xué)習(xí)目的基因的獲取。課程在3個(gè)整天完成，將各個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)內(nèi)容整合為一個(gè)完整的綜合性實(shí)驗(yàn)，解決了實(shí)驗(yàn)理論和實(shí)驗(yàn)操作的脫節(jié)，以及各個(gè)實(shí)驗(yàn)之間不連續(xù)、相對(duì)獨(dú)立、缺乏系統(tǒng)性的問(wèn)題[1]。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師通過(guò)細(xì)致的講解示范，向?qū)W生講解這些實(shí)驗(yàn)的連貫性和整體性，該課程涉及多種實(shí)驗(yàn)基本技能的教學(xué)，包括微量可調(diào)移液槍、PCR儀、電泳槽、高速離心機(jī)等儀器的使用，還有LB基礎(chǔ)培養(yǎng)基的配制、瓊脂糖凝膠的制備、加樣操作、電泳過(guò)程以及凝膠成像、結(jié)果觀察等實(shí)驗(yàn)操作[2]。結(jié)合以上教學(xué)實(shí)際，筆者認(rèn)為該課程主要存在以下不足。

1.1教學(xué)模式單一實(shí)驗(yàn)課程授課方式基本為教師準(zhǔn)備并講解實(shí)驗(yàn)，學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)書(shū)按部就班操作，教學(xué)模式單一，學(xué)生被動(dòng)接受，導(dǎo)致學(xué)生缺乏創(chuàng)新意識(shí)，只是機(jī)械地完成實(shí)驗(yàn)步驟。雖采取小班教學(xué)，但每個(gè)班仍有30余人，老師在講臺(tái)示范時(shí)并不是每位同學(xué)都能看得清楚，部分學(xué)生由于自身原因，容易分心，這就造成后續(xù)操作中更多的失誤。同時(shí)分子生物實(shí)驗(yàn)操作中加入的試劑多為微量級(jí)別，學(xué)生操作不當(dāng)對(duì)結(jié)果影響很大。即使教師反復(fù)強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)，仍會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題，如試劑加錯(cuò)、試劑加入量不準(zhǔn)確、誤操作儀器等，常常導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗、儀器損壞甚至危及學(xué)生人身安全等問(wèn)題。

1.2教學(xué)資源緊張由于分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中用到的儀器精密度較高、價(jià)格昂貴，導(dǎo)致臺(tái)(件)數(shù)不足以滿(mǎn)足每一位同學(xué)同時(shí)使用，造成部分同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)也不會(huì)操作儀器。例如使用冷凍離心機(jī)時(shí)常有部分學(xué)生先離心，后面的同學(xué)只能等別人離心完畢才能離心，而離心時(shí)間10～15 min，導(dǎo)致部分同學(xué)喪失積極性。

實(shí)驗(yàn)課小班人數(shù)一般為35～40人，而指導(dǎo)老師僅有2名，在實(shí)驗(yàn)操作中每個(gè)同學(xué)進(jìn)度不一、問(wèn)題不同，指導(dǎo)老師很難關(guān)注到每個(gè)學(xué)生，部分學(xué)生有疑惑卻不能得到及時(shí)解答，從而直接放棄詢(xún)問(wèn)。

1.3考核方式單一目前學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)分為兩部分，即平時(shí)成績(jī)以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)。然而平時(shí)成績(jī)的劃分不明確，要求不突出，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告千篇一律，沒(méi)有突出自己的思考，可見(jiàn)這樣的考核模式很難調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性。

2　分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)改革措施

2.1實(shí)現(xiàn)教學(xué)方法多樣化分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門(mén)操作性、實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力、綜合觀察分析能力和創(chuàng)新能力是分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的，通過(guò)加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能培訓(xùn)，從而提升學(xué)生綜合素質(zhì)。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用虛擬仿真平臺(tái)與實(shí)際演示操作相結(jié)合的方式替代以往的平鋪直敘[3-4]，例如目的基因的連接，從操作上來(lái)說(shuō)，只需要使用微量移液槍添加相應(yīng)試劑到離心管里即可完成，學(xué)生并不能直觀體會(huì)該反應(yīng)，而結(jié)合虛擬仿真平臺(tái)，學(xué)生能夠?qū)?shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行充分的課前預(yù)習(xí)，了解實(shí)驗(yàn)要求、步驟以及注意事項(xiàng)，從而保證在實(shí)際操作中獲得更高的成功率，同時(shí)也便于學(xué)生進(jìn)行課后鞏固復(fù)習(xí)，回顧實(shí)驗(yàn)方法。在每次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，嚴(yán)格要求學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，教師還針對(duì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置相應(yīng)的思考題，便于學(xué)生舉一反三，并且能夠在課后認(rèn)真分析并完成思考題，而虛擬仿真平臺(tái)也能對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展有一個(gè)明確的顯示，該方式能更有效地培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和實(shí)事求是的精神，為他們今后參與科研項(xiàng)目打下良好的基礎(chǔ)。

2.2優(yōu)化教學(xué)資源配置適當(dāng)減少每組開(kāi)課人數(shù)，學(xué)院根據(jù)儀器設(shè)備情況，優(yōu)化教師學(xué)生比，提高教學(xué)效率，如一次開(kāi)課人數(shù)控制在20人，1位老師配比10位學(xué)生。另外可制定“小組長(zhǎng)”制度幫助老師進(jìn)行監(jiān)管。西南大學(xué)生物技術(shù)學(xué)院分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課開(kāi)設(shè)于大三下學(xué)期，已有很多學(xué)生進(jìn)入各個(gè)科研實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行學(xué)習(xí)，對(duì)分子生物學(xué)的操作有一定了解，尋找一批既有學(xué)習(xí)經(jīng)歷又有責(zé)任心的學(xué)生，將他們分為6～8個(gè)組，每組4～6名同學(xué)，由其負(fù)責(zé)及時(shí)觀察同學(xué)們的學(xué)習(xí)情況，在實(shí)驗(yàn)操作中對(duì)常見(jiàn)的問(wèn)題進(jìn)行解答[5]，相信能有效緩解眾多學(xué)生與有限教學(xué)資源之間的矛盾。

2.3優(yōu)化成績(jī)考核體系實(shí)驗(yàn)教學(xué)成績(jī)不僅是客觀評(píng)價(jià)學(xué)生掌握到的理論知識(shí)和技能的規(guī)范程度的重要工具，而且是側(cè)面反映實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的有效途徑。分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)注重全面考核學(xué)生的綜合素質(zhì)，以適應(yīng)高等教育改革發(fā)展的需要，同時(shí)實(shí)現(xiàn)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的驗(yàn)證、綜合和探索三大功能，教學(xué)中不僅要考查學(xué)生的理論知識(shí)和技能，還要考查學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、獨(dú)立創(chuàng)新能力以及團(tuán)隊(duì)合作精神等[6]，因此要細(xì)化評(píng)分準(zhǔn)則。本著科學(xué)合理、客觀公正的原則，優(yōu)化成績(jī)考核體系[7]。

2.3.1實(shí)驗(yàn)室安全重視情況。涉及學(xué)生對(duì)自身防護(hù)的認(rèn)識(shí)，包括有無(wú)及時(shí)穿戴實(shí)驗(yàn)服、佩戴手套等，還包括學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備、藥品安全的認(rèn)識(shí)，這些將在學(xué)生具體操作過(guò)程中通過(guò)問(wèn)詢(xún)進(jìn)行考核，占總成績(jī)10%。

2.3.2課堂紀(jì)律。包括學(xué)生上課過(guò)程中的表現(xiàn)，有無(wú)遲到早退現(xiàn)象。教師在上課期間對(duì)學(xué)生到班情況進(jìn)行嚴(yán)格考核，占總成績(jī)10%。

2.3.3實(shí)驗(yàn)流程設(shè)計(jì)思考。包括對(duì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)及思考，此部分通過(guò)課堂提問(wèn)方式進(jìn)行考核，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行充分的預(yù)習(xí)，占總成績(jī)10%。

2.3.4實(shí)驗(yàn)操作。包括學(xué)生的動(dòng)手能力以及對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察能力，觀察學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性，占總成績(jī)40%。

2.3.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)偏差可能是由于學(xué)生不仔細(xì)，或是其他特殊原因造成的，要區(qū)別對(duì)待，占總成績(jī)10%。

2.3.6實(shí)驗(yàn)報(bào)告。通過(guò)實(shí)驗(yàn)報(bào)告可以直觀地了解學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的認(rèn)識(shí)和思考，以及對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解程度，因此實(shí)驗(yàn)報(bào)告也是考核中相對(duì)重要的一部分。這部分注重考查學(xué)生對(duì)現(xiàn)象的記錄及實(shí)驗(yàn)報(bào)告寫(xiě)作的質(zhì)量和規(guī)范性，占總成績(jī)20%。

綜合以上幾個(gè)方面客觀地評(píng)定成績(jī)，利于改變學(xué)生“輕操作重報(bào)告”的觀念，也能夠更有效檢驗(yàn)到學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，讓學(xué)生感到公平、合理。

2.4加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境安全建設(shè)近年來(lái)，各類(lèi)高校安全事故頻發(fā)，強(qiáng)化學(xué)生的安全意識(shí)顯得十分重要[8]。在近年的建設(shè)中，西南大學(xué)生物技術(shù)學(xué)院提出將實(shí)驗(yàn)室安全放在第一位，對(duì)各類(lèi)危險(xiǎn)設(shè)備、危險(xiǎn)藥品都做了規(guī)范處理，例如在高壓鍋、離心機(jī)、液氮罐等危險(xiǎn)設(shè)備上張貼警示標(biāo)識(shí)以及詳細(xì)的操作說(shuō)明；對(duì)易燃易爆的物品做到雙人雙鎖規(guī)范管理；對(duì)實(shí)驗(yàn)室廢液分類(lèi)規(guī)范處理；對(duì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)做細(xì)致的講解和示范，包括藥品的規(guī)范使用，然后讓學(xué)生操作，保證學(xué)生及實(shí)驗(yàn)室安全。同時(shí)在新生入學(xué)時(shí)就對(duì)其進(jìn)行集中安全教育，通過(guò)常規(guī)儀器的規(guī)范培訓(xùn)讓他們對(duì)設(shè)備有大概認(rèn)識(shí)。除此之外，還應(yīng)安排新生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室參觀，熟悉儀器設(shè)備，并且對(duì)安全標(biāo)識(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)講解，使其明確每個(gè)標(biāo)識(shí)含義，了解注意事項(xiàng)，最后應(yīng)就實(shí)驗(yàn)室環(huán)境安全建設(shè)對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核并納入績(jī)點(diǎn)。

3　結(jié)語(yǔ)

高等教育肩負(fù)著培養(yǎng)新時(shí)代高素質(zhì)人才及拔尖創(chuàng)新人才的重要使命。伴隨著高校發(fā)展，西南大學(xué)生物技術(shù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)教學(xué)也日益完善規(guī)范，各實(shí)驗(yàn)室分類(lèi)明確，井然有序。培養(yǎng)好大學(xué)生的動(dòng)手操作能力，既是針對(duì)該專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)的需要，也是學(xué)生對(duì)自身發(fā)展的需要，更是提高學(xué)生就業(yè)、創(chuàng)業(yè)能力的需要。如今分子生物學(xué)發(fā)展極為迅速，為了進(jìn)一步提高教學(xué)水平，提升學(xué)院實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合競(jìng)爭(zhēng)力，還應(yīng)不斷更新實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)方法，并納入實(shí)踐中檢驗(yàn)。相關(guān)從業(yè)人員應(yīng)不斷根據(jù)實(shí)際情況總結(jié)工作中的得失，運(yùn)用創(chuàng)新方法，培養(yǎng)更多創(chuàng)新型人才。

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