以科研帶動課程分層分類教學的改革與實踐
——以“生物技術(shù)大實驗”課為例

陳燕飛，易道生，包英華，岳 強，劉靜華，劉 主

（韶關(guān)學院 英東生物與農(nóng)業(yè)學院，廣東 韶關(guān) 512005）

為響應科技部推進生物技術(shù)人才隊伍建設的倡導［1］，各高校都在努力提高生物技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)力度［2-3］.韶關(guān)學院也對“生物技術(shù)大實驗”課程，尤其是課程內(nèi)容，進行了多次優(yōu)化和調(diào)整.“生物技術(shù)大實驗”課程旨在培養(yǎng)學生常規(guī)操作技術(shù)、相關(guān)儀器設備的使用技巧和保養(yǎng)方法，鍛煉獨立的實驗操作和分析解決問題的能力［4］.在對雞防御素［5］進行研究的同時，課程組開展學生能力和課程要求銜接性的研究，結(jié)合分層分類教學，將科研工作與實驗課程的教學進行結(jié)合，讓學生在學習生物技術(shù)的同時，體會科學研究的魅力，產(chǎn)生科研使命感，為我國的生物技術(shù)事業(yè)培養(yǎng)可用之才.

1 從科研工作中發(fā)掘適用于課程的題材

生物技術(shù)主要包括基因工程、細胞工程、酶工程、蛋白質(zhì)工程等技術(shù)［6］.作為綜合性實驗課程，“生物技術(shù)大實驗” 將各門技術(shù)進行有機整合，使生物技術(shù)專業(yè)學生所掌握的知識與技能更貼近生產(chǎn)實踐，同時要求實驗難度適宜該階段學生進行學習.一個適合的實驗對象更能使課程目標的實現(xiàn)起到事半功倍的效果.

防御素是一類重要的抗菌肽［7］，能有效滅殺細菌、真菌以及病毒等病原微生物［8］.雞體內(nèi)命名為Gal-7的雞β-防御素7，主要存在于雞骨髓中［9］，在抵抗微生物侵害的防御過程中發(fā)揮重要作用［10］.課程通過RT-PCR克隆基因gal-7，構(gòu)建pET32a-gal7表達載體，通過原核表達系統(tǒng)大量表達Gal-7融合蛋白，并確定了融合蛋白具有很好的抑制細菌生長的效果，是當今養(yǎng)殖業(yè)急需的抗菌藥物［5］. 基因gal-7及其表達蛋白質(zhì)Gal-7的分子量不大，實驗的成功率高，其終產(chǎn)物蛋白易于純化，且抗菌性能通過簡單的細菌培養(yǎng)即可體現(xiàn)，是“生物技術(shù)大實驗”課的一個良好的材料.此外，該研究工作也有本科學生的參與，為其在調(diào)整為本科生實驗教學內(nèi)容提供了極其有益的參考.

2 優(yōu)化科研成果為實驗課內(nèi)容，分層分類規(guī)劃生物技術(shù)實驗技能的訓練

“生物技術(shù)大實驗”共80個學時，包括動物組織總RNA提取，目的基因的獲得，重組子的構(gòu)建、轉(zhuǎn)化及鑒定和目的蛋白的原核表達與鑒定等4大模塊，融入了生物化學、遺傳學、分子生物學、基因工程、生物工程下游技術(shù)等學科的實驗技術(shù).該課程對雞防御素研究的相關(guān)實驗進行了改良和整合，使其既覆蓋生物技術(shù)研究所需的基本實驗技能，又能使實驗之間相互銜接.經(jīng)過對2008—2018級多個年級學生的實施并將課程內(nèi)容和體系進行逐步修改、優(yōu)化，最終確定文中的課程內(nèi)容體系（見表1）.

表1 生物技術(shù)大實驗課程內(nèi)容體系及設計思路

3 基于優(yōu)化的實驗內(nèi)容，分層分類實現(xiàn)生物技術(shù)實驗技能的訓練

3.1 實驗前，開放實驗室鍛煉學生實驗準備技能

在課程安排上用4個課時對課程的實驗體系進行介紹.先介紹防御素的抗菌優(yōu)勢，而后為學生確定“通過原核表達量產(chǎn)防御素”的目標，再以任務型教學［11］的方式將實驗框架（詳見第2部分）展開講解.

在構(gòu)建好整個大實驗的理論框架后，利用實驗準備的機會鍛煉學生試劑配制等實驗準備技能、培養(yǎng)周密的實驗思維.先將大實驗中各個實驗項目的準備工作指定給各實驗小組，課余開放實驗室，各小組學生自行安排時間為所負責實驗完成準備工作，包括藥品試劑的配制、儀器的調(diào)試以及其它儀器耗材等的準備、整理和保存，實驗員則負責提供原始藥品試劑和工作液配制方法等.實驗準備工作要求學生提前預習實驗內(nèi)容，形成良好實驗室風氣，養(yǎng)成良好實驗習慣和禮儀，提升學生在實驗中所獲得的成就感.既可拓寬學生就業(yè)方向，又能幫助學生確立考研方向并為此打下更扎實的基礎.為鼓勵同學們積極地進行實驗準備，實驗準備工作的完成情況計入期末總評成績.

3.2 以周密的課程安排保證教學效果

為保證課程有序且高效地鍛煉學生的生物技術(shù)實驗能力，筆者采用分層分類教學的方式，周密地對課程各實驗內(nèi)容進行組織安排.

在實驗操作前，對實驗原理、實驗儀器的使用、實驗操作等細節(jié)內(nèi)容進行詳細地講解或示范，讓學生準確地理解實驗中各個操作步驟背后的原理和機制，以便更規(guī)范地進行操作.實驗過程中，有條件地開放實驗室，為學生進行實驗準備工作或重復實驗提供便利條件，更是學術(shù)型、應用型學生完成選修實驗的黃金時間.在實驗完成后，要求學生在實驗報告冊上及時詳實地記錄實驗步驟及現(xiàn)象、數(shù)據(jù)等，并進行分析.教師在仔細評改后，對存在的問題進行個別或課上的講評.

為幫助實驗失敗的小組能繼續(xù)完成后續(xù)的實驗，除開放實驗室允許其再次嘗試外，在其能透徹分析失敗原因的前提下，將雞防御素研究過程中所存留的相應實驗樣品（如成功構(gòu)建的質(zhì)粒、篩選的菌種等）提供給學生［5］.借此契機說明生物技術(shù)的優(yōu)勢、實驗材料存留的方法和必要性，充分進行實驗記錄的習慣養(yǎng)成等問題.為考研的同學培養(yǎng)實驗思維，幫助準備就業(yè)的同學養(yǎng)成本專業(yè)求職必備的實驗習慣.

3.3 形成發(fā)展性評價體系，激發(fā)學習積極性

為引導學生更合理地分配學習時間，形成了一套獨有的發(fā)展性評價體系，并細化每個環(huán)節(jié)的得分權(quán)重.評價體系中，將實驗準備納入評價體系，全面培養(yǎng)實驗能力：在課上以小組為單位對其實驗準備工作，尤其是衛(wèi)生整理方面進行點評，并將此量化為成績，以10%的比例計入小組成員的期末總評成績；提高實驗報告的撰寫要求，培養(yǎng)良好的實驗習慣：實驗報告冊成績中，“實驗過程”部分分值提高為50以促進學生養(yǎng)成及時詳細進行實驗記錄的良好習慣，實驗準備和實驗結(jié)果部分分值分別為20和30；操作考試中增設了筆試部分，答卷包括“實驗項目”“所需儀器設備”“實驗原理”及“操作過程”等4個部分.評分包括操作規(guī)范性、操作熟練性、理論理解度和答卷認真度等4個維度，分值分別為30、20、30和20.其中，前3項根據(jù)學生現(xiàn)場的操作進行評分，然后學生閉卷形式完成答卷，主考教師再根據(jù)答卷完成情況進行“答卷認真度”的評分.在操作考試的過程中，除要求學生完成課程內(nèi)指定的實驗操作外，還會從題庫中選取如“如果目的蛋白是蛋白酶，還可以用抑菌圈的形式來檢驗嗎？”等拓展性問題的提問，考察學生對實驗的理解情況的同時，引發(fā)學生課余的思考和討論，達到發(fā)展性評價的目的.

4 結(jié)語

對雞防御素的研究原是市級科研項目，后延伸為“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”項目，根據(jù)教學需要調(diào)整后，2014年將改良后的“雞防御素研究”作為“生物技術(shù)大實驗”課程的內(nèi)容用于教學，再經(jīng)過數(shù)年教學實踐的磨合，將研究中的實驗內(nèi)容劃分為必修和選修內(nèi)容，最終構(gòu)成文中的課程體系.

課程基于多元智能理論應用分層分類教學模式以滿足學術(shù)型、應用型等不同類型學生的需求，運用任務型教學法，通過開放實驗室的方式，為學生進行實驗準備、重復實驗和選修實驗提供條件［11］；細化了教學過程的設計與安排；構(gòu)建了發(fā)展性評價體系，引導學生合理選擇學習方式、全面鍛煉生物技術(shù)實驗能力、養(yǎng)成良好實驗習慣、創(chuàng)設積極和諧的實驗室氛圍.努力為生物學、生物技術(shù)領域培養(yǎng)具有較高綜合實驗素質(zhì)的人才.

隨著課程體系的發(fā)展和成熟，學生的實驗能力得到全面的提升，不但拓寬了學生的就業(yè)方向、提高了就業(yè)率，更得到了就業(yè)單位的認可.課程在生物技術(shù)專業(yè)學生養(yǎng)成優(yōu)良實驗習慣、端正實驗態(tài)度、形成科學思維、激發(fā)科研靈感、培養(yǎng)獨立分析和解決問題能力等方面都起著積極的作用，為生物技術(shù)專業(yè)學生的培養(yǎng)提供了參考，是以科研帶動教學的優(yōu)秀范例.