高等師范院校本科分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐

馮尚國(guó)　王慧中

摘要：文章對(duì)近年來(lái)高等師范院校本科分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行了探討，并就資金投入、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法提出了具體的改革意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：師范院校;分子生物學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué);教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2020）13-0181-02

分子生物學(xué)是研究核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能，進(jìn)而從分子水平闡明生命現(xiàn)象本質(zhì)的科學(xué)。分子生物學(xué)的基本理論和實(shí)驗(yàn)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到了生物學(xué)的諸多研究領(lǐng)域，在高等師范院校里，分子生物學(xué)對(duì)于生物類(lèi)本科生來(lái)講是一門(mén)必修學(xué)科。其中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是分子生物學(xué)教學(xué)必不可少的一部分，其不僅是引導(dǎo)學(xué)生深入理論知識(shí)的重要途徑，更是培養(yǎng)學(xué)生綜合能力及創(chuàng)新能力的有效方式。目前，許多師范院校的生物學(xué)類(lèi)本科分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式及教學(xué)成效等方面還存在許多不足，有待進(jìn)一步克服和解決。

一、分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

（一）實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有限，專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員缺乏

分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)涉及的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備比較多、比較昂貴。但是高等師范類(lèi)院校在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面的資金投入十分有限，嚴(yán)重影響了分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。另外，分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)涉及的實(shí)驗(yàn)技術(shù)專(zhuān)業(yè)性要求很強(qiáng)，需要聘請(qǐng)專(zhuān)門(mén)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員與授課教師共同參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)。但是，目前高等師范院校在專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員培養(yǎng)及數(shù)量方面十分欠缺，不能滿(mǎn)足正常分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要，這也極大限制了分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容陳舊，與專(zhuān)業(yè)針對(duì)性不強(qiáng)

目前，高校分子生物學(xué)內(nèi)容與前沿分子生物學(xué)發(fā)展結(jié)合得不緊密，有些教學(xué)內(nèi)容過(guò)于陳舊，甚至已經(jīng)失去了教學(xué)的價(jià)值。另外，分子生物涉及生物、醫(yī)學(xué)、農(nóng)林及藥學(xué)等多個(gè)研究領(lǐng)域，這就涉及知識(shí)的滲透性和應(yīng)用性。因此，開(kāi)設(shè)的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程必須與相應(yīng)的學(xué)科緊密結(jié)合，做到因材施教，這樣才能更好地理論聯(lián)系實(shí)際。但是，從目前分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容方面來(lái)看，內(nèi)容過(guò)于單一，缺乏針對(duì)不同專(zhuān)業(yè)的系統(tǒng)考慮，而且缺少有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)體系，在一定程度上降低了分子生物學(xué)在教學(xué)活動(dòng)中的實(shí)用性。

（三）教學(xué)方式單調(diào)，學(xué)生參與程度低

目前，分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式是教師確定實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮头桨福孪葴?zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)課所用到的實(shí)驗(yàn)試劑、耗材以及儀器設(shè)備，學(xué)生只需在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成相應(yīng)實(shí)驗(yàn)操作，提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告即可。這種授課方式看似教學(xué)方式多樣，師生互動(dòng)性較高，其實(shí)其本質(zhì)與傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)方式?jīng)]有什么不同。學(xué)生只需按照教師設(shè)定好的實(shí)驗(yàn)操作流程進(jìn)行，對(duì)其中的原理和研究意義并沒(méi)有真正理解。

（四）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容過(guò)于獨(dú)立，綜合性差

目前，高等師范院校開(kāi)設(shè)的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，具有實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、內(nèi)容獨(dú)立等特點(diǎn)。以我校為例，本科分子實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容主要涉及植物DNA、總RNA提取，質(zhì)粒DNA的制備，目的基因PCR擴(kuò)增，分子標(biāo)記技術(shù)，瓊脂糖凝膠電泳，大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞制備和轉(zhuǎn)化，DNA重組子的構(gòu)建和鑒定，DNA酶切及鑒定等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。教學(xué)內(nèi)容雖然包括大部分現(xiàn)代分子生物學(xué)的前沿基礎(chǔ)技術(shù)，但是每個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都是單獨(dú)授課，缺乏綜合性。

二、分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐

為了解決上述分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題，必須對(duì)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行全面改革，目的是以專(zhuān)業(yè)為起點(diǎn)，開(kāi)設(shè)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)課程，以學(xué)生為中心，采用多元化學(xué)習(xí)方式，以教學(xué)目標(biāo)為根本，使學(xué)生有被動(dòng)接受轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾魈骄啃詫W(xué)習(xí)。具體教學(xué)改革措施如下：

（一）增加實(shí)驗(yàn)室經(jīng)費(fèi)投入，加強(qiáng)師資力量建設(shè)

高校應(yīng)該重視實(shí)驗(yàn)中心的建設(shè)，增加實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的經(jīng)費(fèi)投入，添置補(bǔ)充分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)涉及的儀器設(shè)備，為教學(xué)有效實(shí)施提供硬件保障。同時(shí)，高校應(yīng)該加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)教師隊(duì)伍建設(shè)，鼓勵(lì)具有博士學(xué)位的教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，同時(shí)聘請(qǐng)專(zhuān)門(mén)的實(shí)驗(yàn)教輔人員。另外，應(yīng)鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)授課教師積極參加國(guó)內(nèi)外教學(xué)研討會(huì)及專(zhuān)業(yè)技能培訓(xùn)班，通過(guò)學(xué)習(xí)交流，提高教師的教學(xué)能力。

（二）突出專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)授課內(nèi)容

教師應(yīng)該根據(jù)不同專(zhuān)業(yè)來(lái)編寫(xiě)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教材。例如，生物科學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生畢業(yè)以后大部分要去學(xué)校當(dāng)中小學(xué)教師，因此，針對(duì)這個(gè)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，在分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)授課內(nèi)容上，應(yīng)該更偏重于實(shí)驗(yàn)理論和基礎(chǔ)知識(shí)方面的培訓(xùn)，應(yīng)該擴(kuò)大學(xué)生知識(shí)面。對(duì)于生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，畢業(yè)以后大部分學(xué)生要進(jìn)企業(yè)工作的，因此，指導(dǎo)教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，應(yīng)該強(qiáng)調(diào)分子實(shí)驗(yàn)技術(shù)的應(yīng)用性，應(yīng)該加強(qiáng)學(xué)生專(zhuān)業(yè)知識(shí)的深度。

（三）增加實(shí)驗(yàn)的綜合性，重視實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的連貫性

分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之間并不是孤立存在的，它們具有連貫性、綜合性及緊密結(jié)合等特點(diǎn)。因此，教師應(yīng)該在原來(lái)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，增設(shè)具有綜合性的實(shí)驗(yàn)課程。例如，首先，將植物基因組DNA提取及凝膠電泳分析，目的基因的PCR擴(kuò)增、分子標(biāo)記技術(shù)及基因組DNA的純化與回收實(shí)驗(yàn)內(nèi)容串聯(lián)起來(lái)按一個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)來(lái)講;其次，以基因組DNA的純化與回收的DNA片段為出發(fā)點(diǎn)，再將大腸桿菌感受態(tài)制備及專(zhuān)化、DNA重組子的構(gòu)建和鑒定、質(zhì)粒DNA的制備和純化，以及質(zhì)粒DNA酶切及鑒定串聯(lián)起來(lái)。

（四）結(jié)合教師科研項(xiàng)目，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)

高校師范院校教師大都有自己主持的國(guó)家、省自然科學(xué)基金以及其他類(lèi)型的項(xiàng)目研究，課題的內(nèi)容基本涉及分子生物學(xué)學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的應(yīng)用。教師不妨依據(jù)自己的科研項(xiàng)目，靈活設(shè)計(jì)相關(guān)的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)授課內(nèi)容，通過(guò)科研項(xiàng)目巧妙地將整個(gè)或大部分分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容串聯(lián)起來(lái)。這樣一是可以將每個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容密切聯(lián)系起來(lái)，使學(xué)生對(duì)分子生物學(xué)前沿實(shí)驗(yàn)技術(shù)有整體的把握;二是讓學(xué)生通過(guò)參與實(shí)際的科學(xué)研究學(xué)習(xí)先進(jìn)的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技能。

（五）引進(jìn)虛擬仿真教學(xué)，提高學(xué)習(xí)積極性

分子生物學(xué)是一門(mén)微觀學(xué)科，其授課內(nèi)容比較抽象，學(xué)生理解起來(lái)也比較困難。有些分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容周期比較長(zhǎng)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)學(xué)生很難完成全部實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，需要授課教師或教輔人員課后協(xié)助完成后續(xù)實(shí)驗(yàn)，這樣學(xué)生看到的只是最后的結(jié)果，對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程很難真正理解。同時(shí)，由于分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)涉及的實(shí)驗(yàn)試劑及實(shí)驗(yàn)儀器比較昂貴，有些實(shí)驗(yàn)還具有一定的危險(xiǎn)性，因此，無(wú)法保證每位學(xué)生都進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，很多時(shí)候也只是看教師示范實(shí)驗(yàn)或聽(tīng)教師理論授課。我們不妨引入虛擬仿真教學(xué)，在分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)授課過(guò)程中，運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)設(shè)置實(shí)驗(yàn)授課虛擬環(huán)境，利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中的2D、3D動(dòng)態(tài)授課模式生動(dòng)的再現(xiàn)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的原理、實(shí)際操作過(guò)程。進(jìn)而將傳統(tǒng)的實(shí)際操作實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)代的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，不僅可以使實(shí)驗(yàn)周期大大縮短，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更加直觀，實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)性降低，實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)節(jié)省，還可以豐富教學(xué)方式，充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)抽象理論知識(shí)的理解，進(jìn)而提高教學(xué)的實(shí)際效果。

三、結(jié)束語(yǔ)

分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技能是高等師范院校高素質(zhì)生物專(zhuān)業(yè)學(xué)生必須掌握的一門(mén)技術(shù)。在教學(xué)過(guò)程中，指導(dǎo)教師要對(duì)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式進(jìn)行不斷探索和革新。只有這樣，才能更好地促進(jìn)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的提升，才能培養(yǎng)出具有綜合能力和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)生物專(zhuān)業(yè)人才。

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Reform and Practice on Molecular Biology Experimental Teaching for Undergraduate Students of Higher Normal University

FENG Shang-guo，WANG Hui-zhong

（College of Life and Environmental Sciences，Hangzhou Normal University，

Hangzhou，Zhejiang 311121，China）

Abstract：In this study，problems existing in the molecular biology experiment course of undergraduate students in higher normal universities recent years were discussed，at the same time，specific proposals were put forward on input of experimental funds，experimental teaching content，and teaching method.

Key words：normal colleges and universities;molecular biology;experimental teaching;teaching reform