農(nóng)學(xué)類專業(yè)《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程體系的優(yōu)化

【摘要】本文在比較國(guó)內(nèi)高?！斗肿由飳W(xué)實(shí)驗(yàn)》課程體系基礎(chǔ)上，結(jié)合我校農(nóng)學(xué)類專業(yè)本科教學(xué)計(jì)劃，將《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目進(jìn)行整合，重新設(shè)置了綜合性的實(shí)驗(yàn)課程體系，并運(yùn)用多種教學(xué)方法，改革實(shí)驗(yàn)課程考試方式，使學(xué)生全面掌握分子生物學(xué)基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)，為本科畢業(yè)論文或讀研深造等打下良好的基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)? 課程體系? 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

【中圖分類號(hào)】Q7-4 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2019）48-0204-02

2019年6月28日，全國(guó)涉農(nóng)高校共同發(fā)布了《安吉共識(shí)——中國(guó)新農(nóng)科建設(shè)宣言》，宣言指出原有傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)知識(shí)體系已不能適應(yīng)未來(lái)“三農(nóng)”發(fā)展的需要，而涉及生物技術(shù)等交叉融合的一些知識(shí)將會(huì)進(jìn)入“新農(nóng)科”的知識(shí)范疇，新農(nóng)科建設(shè)將構(gòu)建農(nóng)林教育質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)，主動(dòng)布局新興農(nóng)科專業(yè)，用生物技術(shù)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)改造提升現(xiàn)有涉農(nóng)專業(yè)，推進(jìn)課程體系、實(shí)踐教學(xué)、協(xié)同育人等方面的改革，推進(jìn)農(nóng)科與理、工、文學(xué)科的深度交叉融合，為鄉(xiāng)村振興發(fā)展提供更強(qiáng)有力的人才支撐。

分子生物學(xué)技術(shù)作為一門新興學(xué)科，已滲透到生命科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，極大地推動(dòng)了生命科學(xué)的發(fā)展。為了適應(yīng)新農(nóng)科的發(fā)展和滿足國(guó)家對(duì)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域人才的需求，我們?cè)谥鼗A(chǔ)、求創(chuàng)新的思想指導(dǎo)下，不斷加大教學(xué)改革力度，逐步建立了一套全新的分子生物學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程體系，全面注重對(duì)學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰退刭|(zhì)的培養(yǎng)，獲得了較好的成效，對(duì)推動(dòng)高校農(nóng)林類專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革和實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的完善起到了借鑒作用。

一、課程體系的建立

《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程體系的設(shè)計(jì)圍繞分子生物學(xué)DNA、RNA和蛋白三個(gè)層次設(shè)計(jì)連續(xù)性的綜合實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)體系強(qiáng)調(diào)由淺入深、循序漸進(jìn)、注重創(chuàng)新的原則，以作者科研課題中的一個(gè)水稻轉(zhuǎn)錄因子BZR1基因?yàn)橹骶€展開，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括以下八個(gè)實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)一、水稻基因組DNA的提取;實(shí)驗(yàn)二、水稻基因敲除載體的構(gòu)建;實(shí)驗(yàn)三、水稻總RNA的提取;實(shí)驗(yàn)四、水稻總RNA的反轉(zhuǎn)錄及基因表達(dá)鑒定;實(shí)驗(yàn)五、水稻基因在原核細(xì)胞中的誘導(dǎo);實(shí)驗(yàn)六、水稻基因在原核細(xì)胞中的表達(dá);實(shí)驗(yàn)七、水稻小苗總蛋白的提取;實(shí)驗(yàn)八、Western blot檢測(cè)水稻BZR1蛋白。實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二是DNA層次上對(duì)DNA進(jìn)行提取和改造，既有傳統(tǒng)的CTAB法提取植物總DNA，又融入了最新的基因敲除技術(shù)，使得學(xué)生對(duì)DNA的存在和改造有更深的認(rèn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)三和實(shí)驗(yàn)四是RNA層次上對(duì)RNA進(jìn)行提取和鑒定，既有傳統(tǒng)的Trizol法提取植物RNA和反轉(zhuǎn)錄RNA，還融入了實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)鑒定RNA，讓學(xué)生對(duì)基因的選擇性表達(dá)有更深的理解。實(shí)驗(yàn)五和實(shí)驗(yàn)六是在原核細(xì)胞中實(shí)現(xiàn)水稻基因的表達(dá)，通過這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生將對(duì)原核生物基因表達(dá)調(diào)控有更深的了解。實(shí)驗(yàn)七和實(shí)驗(yàn)八是水稻基因在水稻中的蛋白表達(dá)檢測(cè)，使得學(xué)生對(duì)蛋白翻譯這一過程了解將更加深刻。

二、教學(xué)方法的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的選擇直接影響到學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)效果，且對(duì)學(xué)生科學(xué)思維和創(chuàng)新意識(shí)的啟迪起到重要作用。本實(shí)驗(yàn)課主要教學(xué)方法如下：

1.板書補(bǔ)充：以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是教師做實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中“照方抓藥”，不利于培養(yǎng)獨(dú)立工作能力。本實(shí)驗(yàn)教學(xué)中省去了實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)儀器部分的板書，學(xué)生需要認(rèn)真聽講，并通過放電影回顧、查閱書籍和網(wǎng)絡(luò)資料等方式在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中寫出實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)儀器。這樣的板書形式，不僅使學(xué)生上課能夠更好地認(rèn)真聽講內(nèi)容，還讓他們能夠及時(shí)復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理，同時(shí)還培養(yǎng)了他們?cè)趯?shí)驗(yàn)過程中做個(gè)仔細(xì)觀察的有心人。

2.多媒體視頻協(xié)助：根據(jù)8個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，每?jī)蓚€(gè)連續(xù)的實(shí)驗(yàn)由一位分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課相關(guān)老師拍攝實(shí)驗(yàn)的全過程視頻，重點(diǎn)包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)具體步驟，配備帶字幕的講解，這樣在給學(xué)生預(yù)習(xí)或復(fù)習(xí)時(shí)既形象又生動(dòng)，使實(shí)驗(yàn)全程變得具體化、形象化，從而化難為易，起到事半功倍的效果。

3.開放式教學(xué)：由實(shí)驗(yàn)員老師在工作日開放教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生開展自選式、設(shè)計(jì)型、研究性實(shí)驗(yàn)提供必要的條件，必要時(shí)實(shí)驗(yàn)員老師和其他任課教師進(jìn)行跟蹤指導(dǎo)，為學(xué)生實(shí)驗(yàn)技術(shù)的鞏固和提升提供了機(jī)會(huì)。同時(shí)，任課教師還組織班級(jí)學(xué)生參觀各個(gè)科研實(shí)驗(yàn)室，了解各個(gè)實(shí)驗(yàn)室的科研動(dòng)向，這樣既開闊了學(xué)生的眼界，也激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生有更多的機(jī)會(huì)提高實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，也為學(xué)生將來(lái)進(jìn)入各個(gè)課題組進(jìn)行本科論文和研究生學(xué)習(xí)鍛煉提供了機(jī)會(huì)。

4.研究式教學(xué)：任課教師上課布置本課程需要提供課程論文作為期末考核，形式是一個(gè)實(shí)驗(yàn)相關(guān)的主題寫一個(gè)綜述論文或?qū)嶒?yàn)專題報(bào)告。學(xué)生通過教材、文獻(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)資源，廣泛收集綜述或?qū)ｎ}的相關(guān)文獻(xiàn)，是一種結(jié)合課程進(jìn)行的模擬科學(xué)研究。通過課程論文的寫作，考查了學(xué)生分析問題和運(yùn)用基本理論解決問題的能力，能夠引起學(xué)生對(duì)該課程前沿理論和熱點(diǎn)問題的關(guān)注，鍛煉學(xué)生的寫作能力，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和水平。

5.分組教學(xué)：隨著教學(xué)手段的更新與發(fā)展，如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性以及讓學(xué)生獲得更好的學(xué)習(xí)效果變得越來(lái)越重要，而分組教學(xué)作為一種廣受關(guān)注的手段在實(shí)驗(yàn)課中也可以進(jìn)行應(yīng)用。《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》項(xiàng)目多為綜合性的實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中，將兩個(gè)同學(xué)分為一小組，共同使用一套微量移液器，同一電泳槽，共同完成文獻(xiàn)綜述和專題報(bào)告，在實(shí)驗(yàn)中相互幫助、相互監(jiān)督，共同完成實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以培養(yǎng)相互協(xié)作精神和良好科研習(xí)慣。

通過這些教學(xué)手段的應(yīng)用，使學(xué)生全面掌握好分子生物學(xué)技術(shù)，為學(xué)生即將開展的本科畢業(yè)或讀研深造打下良好的基礎(chǔ)。該體系鍛煉了學(xué)生動(dòng)手能力，分析問題、解決問題的能力，發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提高了學(xué)生的文獻(xiàn)檢索能力，解決了本科教育中在基本技能訓(xùn)練與發(fā)展創(chuàng)新能力方面存在的銜接問題，有效地提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

三、考核方法的創(chuàng)新

實(shí)驗(yàn)課程主要訓(xùn)練學(xué)生實(shí)驗(yàn)技術(shù)、科學(xué)素養(yǎng)和良好習(xí)慣，科學(xué)、公正、客觀地全面評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)效果，對(duì)于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性起到重要的作用?！斗肿由飳W(xué)實(shí)驗(yàn)》考查的內(nèi)容不僅有所學(xué)的知識(shí)和技能，還有運(yùn)用知識(shí)的能力及實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出的合作精神、認(rèn)真與實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度等。

本課程考查包括以下四個(gè)方面：（1）平時(shí)成績(jī)（占30%）：包括實(shí)驗(yàn)技能（占10%）、實(shí)驗(yàn)態(tài)度（占10%）、實(shí)驗(yàn)常識(shí)、習(xí)慣和合作精神（占10%）等;（2）實(shí)驗(yàn)報(bào)告（占40%）：包括實(shí)驗(yàn)原理完整性（占10%）、實(shí)驗(yàn)結(jié)果完整性（占10%）、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析（占10%）、思考題作答（占10%）;（3）課程論文（占20%）：注重培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)加工和獲取能力，文獻(xiàn)綜述類型主要考查文獻(xiàn)檢索的廣度和深度（占10%）、文字表達(dá)和寫作格式（占10%）;專題報(bào)告主要考查實(shí)驗(yàn)結(jié)果系統(tǒng)總結(jié)（占10%）、文字表達(dá)和寫作格式（占10%）;（4）期末口試（10%）：教師在最后一次課給學(xué)生20個(gè)題目，涵蓋分子生物學(xué)各個(gè)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)原理，關(guān)鍵操作步驟和儀器使用細(xì)節(jié)，讓學(xué)生在課下準(zhǔn)備好答案，兩周后每個(gè)學(xué)生隨機(jī)抽取5道題，進(jìn)行面對(duì)面一對(duì)一的脫稿口試，相關(guān)成績(jī)匯總記錄到期末考核的成績(jī)中。

上述考核方法涵蓋平時(shí)和期末全過程，環(huán)節(jié)分布合理，對(duì)課程論文和期末口試的應(yīng)用，培養(yǎng)了學(xué)生思考問題和解決問題的能力，同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵步驟動(dòng)手操作和文字表達(dá)能力提高都有很大的幫助。

通過上述《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程的系統(tǒng)改革和探索，有效推進(jìn)了分子生物學(xué)與農(nóng)學(xué)類本科專業(yè)的深度融合，著力提升了農(nóng)業(yè)類課程的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度，在實(shí)踐平臺(tái)中打造了農(nóng)學(xué)類本科《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》金課。

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作者簡(jiǎn)介：

方中明 （1984.9-），男，漢族，安徽省黃山市人，現(xiàn)職稱：特聘教授，學(xué)歷：博士，研究方向：植物分子生物學(xué)。