以RT-PCR為主題的“小綜合”分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)與實(shí)踐

遲彥 王仁軍 王歡 韓曉菲 侯義龍 曹陽 付常振

[摘 要] 本著進(jìn)一步完善和優(yōu)化分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)本科生實(shí)驗(yàn)操作技能，提高本科生生物學(xué)綜合創(chuàng)新思維能力，該文總結(jié)設(shè)計(jì)了以實(shí)時(shí)熒光定量PCR（Real-time PCR，RT-PCR）為主題的“小綜合”實(shí)驗(yàn)，以期通過課程的實(shí)施，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量，取得良好的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞] 分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn);實(shí)時(shí)熒光定量PCR;綜合實(shí)驗(yàn)

[基金項(xiàng)目] 大連大學(xué)教改立項(xiàng)“虛擬仿真配套分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的設(shè)計(jì)與實(shí)踐”“‘互聯(lián)網(wǎng)+背景下學(xué)科平臺(tái)課‘分子生物學(xué)的

混合式教學(xué)模式改革與實(shí)踐”;2018年度遼寧省教育廳教改立項(xiàng)“基于雙一流建設(shè)背景下生物技術(shù)專業(yè)課程體系的改革與

探索”（遼教辦〔2018〕165號(hào)）

[作者簡介] 遲 彥（1974—），女，博士，大連大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院副教授，主要從事生物技術(shù)專業(yè)教學(xué)與研究;付常振（1986—），男，博士，大連大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院講師（通信作者），主要從事分子生物學(xué)教學(xué)與研究。

[中圖分類號(hào)] G642? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] B? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2020）23-0200-02? ? [收稿日期] 2020-01-06

分子生物學(xué)是一門理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)技術(shù)并重的學(xué)科，尤其是分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，是推動(dòng)生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)、畜牧獸醫(yī)、新材料研制等相關(guān)研究領(lǐng)域蓬勃發(fā)展的關(guān)鍵核心技術(shù)之一[1-2]。對(duì)于從事生命科學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域的工作及科研技術(shù)人員來說，全面系統(tǒng)地掌握分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)變得越來越重要[3]?！胺肿由飳W(xué)實(shí)驗(yàn)”作為筆者所在學(xué)校生物技術(shù)與生物工程專業(yè)本科教學(xué)的關(guān)鍵核心課程，對(duì)學(xué)生分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)操作技能及創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)奠定了良好的基礎(chǔ)。本著進(jìn)一步完善和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，著力提升學(xué)生操作技能及生物學(xué)綜合創(chuàng)新思維能力。我們總結(jié)設(shè)計(jì)了以RT-PCR為主題的“小綜合”實(shí)驗(yàn)。

一、“小綜合”實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)

以RT-PCR為主題的“小綜合”實(shí)驗(yàn)課程主要包括小鼠肝、腎、脾和肌肉等組織總RNA的提取，RNA電泳檢測與濃度測定，cDNA合成，引物設(shè)計(jì)，RT-PCR儀使用，2-ΔΔCt法結(jié)果計(jì)算及組織（肝、腎、脾和肌肉）表達(dá)譜的構(gòu)建。在內(nèi)容上，“小綜合”實(shí)驗(yàn)包含了從RNA提取到靶基因表達(dá)相對(duì)定量一套完整的實(shí)驗(yàn)技術(shù)流程。相對(duì)于以往的單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，沒有了DNA提取相關(guān)內(nèi)容，考慮到DNA提取的重要性，為彌補(bǔ)這一缺陷，在綜合考慮DNA提取與RNA提取在原理及操作上的相似之處，我們?cè)谡n程設(shè)計(jì)上應(yīng)用視頻及虛擬材料等輔助對(duì)DNA提取詳細(xì)講授，將DNA提取與總RNA提取有機(jī)的結(jié)合起來[4-5];在PCR技術(shù)方面，“小綜合”實(shí)驗(yàn)將單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的菌落PCR改成了RT-PCR;新增了總RNA濃度測定、cDNA合成、引物設(shè)計(jì)及定量數(shù)據(jù)分析方面的內(nèi)容?？傮w來說，“小綜合”實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)在內(nèi)容上更加豐富，并且圍繞一條主線進(jìn)行設(shè)計(jì)和展開，更有利于學(xué)生從總體上把握實(shí)驗(yàn)過程、掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，深刻理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙饬x。

二、課堂教學(xué)過程及實(shí)施

以往以單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)上課時(shí)，每周1次課，每次課4學(xué)時(shí)，時(shí)間安排較分散，盡管有些單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)之間存在緊密聯(lián)系，比如總RNA提取與瓊脂糖凝膠電泳兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，提取的總RNA是電泳的材料，這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)分兩次課進(jìn)行，且時(shí)間間隔至少一周，也就是總RNA提取后至少要存放一周才能電泳檢測，考慮到實(shí)驗(yàn)室條件不夠完善，實(shí)驗(yàn)耗材、試劑等RNA酶滅活不徹底，提純后的RNA容易降解，故總RNA提取實(shí)驗(yàn)并未提純總RNA，而是保存在75%的乙醇中，在電泳前再提純、溶解，即便如此，RNA仍然降解嚴(yán)重，達(dá)不到理想的教學(xué)效果。另外還存在單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容不均一，個(gè)別實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較多，導(dǎo)致拖堂，個(gè)別實(shí)驗(yàn)中間過程等待時(shí)間較長，課堂教學(xué)不緊湊等。“小綜合”實(shí)驗(yàn)的實(shí)施則有效克服了上述不足。

為保持“小綜合”實(shí)驗(yàn)的整體性和完整性，取得良好的教學(xué)效果，課程在連續(xù)的兩天內(nèi)完成（16學(xué)時(shí)），在教學(xué)資源有限及多個(gè)教學(xué)班時(shí)，則實(shí)行各教學(xué)班分批上課。

三、考核方式及成績?cè)u(píng)定

實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式改革是實(shí)踐教學(xué)內(nèi)涵建設(shè)的重要組成部分，好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式不僅能夠有效反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，甚至可以轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，有效提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量[6]。

（一）適當(dāng)增加操作考核占分比重

掌握相關(guān)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)并熟練操作是開設(shè)該課的重要目的之一，操作考核是檢驗(yàn)學(xué)生掌握程度的重要途徑，適當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)操作考核的占分比重，不僅能夠提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作技能的重視程度，還能督促學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中認(rèn)真操作，增強(qiáng)動(dòng)手操作能力，同時(shí)也保障了教學(xué)效果。

（二）探討隨堂操作考核機(jī)制

操作考核以往是選擇最為重要且易單獨(dú)操作的幾個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)置題目，學(xué)生隨機(jī)抽取其中一題現(xiàn)場操作，并輔以回答一些問題，整個(gè)過程在5～10分鐘內(nèi)完成。這種方式在一定程度上反映了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能，起到了督促學(xué)生課上認(rèn)真操作、課后認(rèn)真復(fù)習(xí)及反饋學(xué)生掌握程度的目的。但也存在考核面窄、考核過程短、不能真實(shí)反映實(shí)際掌握程度等問題。

隨堂考核則是隨機(jī)查看學(xué)生正在進(jìn)行的操作內(nèi)容，然后對(duì)該操作過程進(jìn)行評(píng)分。該考核機(jī)制相當(dāng)于時(shí)刻提醒學(xué)生每一步操作都可能是考核，時(shí)刻督促學(xué)生認(rèn)真操作。該方式顯著加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的重視程度，同時(shí)提高了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的成功率。鑒于隨堂考核評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)難統(tǒng)一、主觀判斷影響大等問題，故隨堂考核成績暫未納入總評(píng)成績，僅作為平時(shí)成績?cè)u(píng)定的參考材料。盡管如此，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的認(rèn)真程度明顯提高，課堂紀(jì)律也顯著改善。

優(yōu)化和制定完善的隨堂操作考核機(jī)制，適時(shí)將隨堂操作考核成績納入總評(píng)成績，是我們急需解決的難題。

（三）優(yōu)化實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)分機(jī)制

實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量在一定程度上反映了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解和掌握程度。通常學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、操作步驟等在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)上有詳細(xì)介紹的內(nèi)容寫得較好，結(jié)果分析與討論部分沒有可以摘抄的范本，這部分內(nèi)容撰寫的質(zhì)量，基本體現(xiàn)了學(xué)生對(duì)該實(shí)驗(yàn)的理解和掌握程度，適當(dāng)提高此部分的占分比重，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)綜合能力的檢驗(yàn)，同時(shí)督促學(xué)生認(rèn)真思考，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解。

高質(zhì)量結(jié)果分析與討論內(nèi)容的撰寫，不僅要求學(xué)生深刻理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，同時(shí)還要充分查閱相關(guān)資料及有效拓展。因此，我們還準(zhǔn)備了系列的拓展材料，引導(dǎo)學(xué)生課后研讀。

四、總結(jié)

我們課程組通過廣泛調(diào)研，根據(jù)學(xué)院實(shí)際情況，總結(jié)過去，不斷嘗試和完善，設(shè)計(jì)了以RT-PCR為主題的“小綜合”實(shí)驗(yàn)?！靶【C合”實(shí)驗(yàn)的實(shí)施顯著激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了教學(xué)質(zhì)量，取得了良好的教學(xué)效果。

分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)及改革是一項(xiàng)不斷完善與提高的過程，盡管現(xiàn)階段取得了一定的教學(xué)成果，但依然存在及在教學(xué)中還會(huì)不斷出現(xiàn)諸多問題，需要我們進(jìn)一步去研討和改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

[1]孫曉明，蘇超，任媛媛，等.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)專業(yè)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育，2019，21（07）：538-541.

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Design and Practice of? "Small-scale Comprehensive" Molecular Biology Experiment Course with the Theme of RT-PCR

CHI Yan，WANG Ren-jun，WANG Huan，HAN Xiao-fei，HOU Yi-long，CAO Yang，F(xiàn)U Chang-zhen

（College of Life Science and Technology，Dalian University，Dalian，Liaoning 116622，China）

Abstract：In order to further improve and optimize the teaching content of Molecular Biology Experimental course，strengthen the experimental operation skills of undergraduates，and improve the comprehensive creative thinking ability of undergraduates，this article summarizes and designs a "small-scale comprehensive" experiment with the theme of RT-PCR.Through the implementation of the course，the students' learning interest is significantly stimulated，the teaching quality is improved，and a good teaching effect is achieved.

Key words：Molecular Biology Experiment;RT-PCR;comprehensive experiment