本科分子生物學(xué)綜合實驗教學(xué)模式改革與實踐

程春紅 蔡兆明

（長江師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川重慶 408000）

分子生物學(xué)是在分子水平上研究生命現(xiàn)象的科學(xué)，通過研究生物大分子（核酸、蛋白質(zhì)）的結(jié)構(gòu)、功能和生物合成等方面來闡明各種生命現(xiàn)象的本質(zhì)[1-4]。分子生物學(xué)綜合實驗是生命科學(xué)研究領(lǐng)域中融技術(shù)前沿性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)性于一體的專業(yè)實驗課程，引導(dǎo)學(xué)生接受分子生物學(xué)的基本技能和前沿技術(shù)訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生科研技能、科研思維，進而提升學(xué)生的科研素質(zhì)[5-6]。分子生物學(xué)綜合實驗是生物科學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)能力實踐課，為必修課程。

1 現(xiàn)有教學(xué)體系中存在的主要問題

現(xiàn)有的教學(xué)體系存在以下不足：教學(xué)內(nèi)容不連續(xù)，為多個相互獨立的實驗單元，實驗之間邏輯性差，不連續(xù)；教學(xué)模式以教師講授和實驗演示為主，教學(xué)模式單一，對學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性調(diào)動不高，未體現(xiàn)出學(xué)生主體地位；課堂互動較差，學(xué)生提問不積極，課堂學(xué)習(xí)氛圍不活躍，學(xué)習(xí)效率不高；教學(xué)中教師制定實驗方案，學(xué)生參照實驗方法進行簡單的重復(fù)操作，不能很好地鍛煉學(xué)生的實驗設(shè)計能力和思考能力；考核體系模式單一，僅根據(jù)實驗報告、預(yù)習(xí)報告與原始記錄來計算學(xué)生成績，考核評價不全面。

2 分子生物學(xué)綜合實驗課程內(nèi)容優(yōu)化

課程內(nèi)容從最初的多個相互獨立的實驗單元，改為由若干個綜合實驗組成的完整體系。目前的課程內(nèi)容依據(jù)遺傳信息傳遞的規(guī)律及教師的科研內(nèi)容進行設(shè)置，并進一步整合成為系統(tǒng)的綜合性實驗，主要內(nèi)容包括植物基因組DNA的提取、核酸的電泳檢測、基因序列查找及PCR引物設(shè)計、PCR擴增基因特異片段、DNA 片段的回收與純化、植物轉(zhuǎn)基因操作、質(zhì)粒DNA的提取、大腸桿菌感受態(tài)細胞的制備以及DNA 酶切和連接反應(yīng)等實驗項目。實驗類型為綜合型，研究型和基礎(chǔ)型實驗，選做和必做相結(jié)合，教師演示性實驗和學(xué)生探究性實驗相結(jié)合（表1）?；谏鲜鰧嶒灲Y(jié)構(gòu)體系進行教學(xué)，有助于學(xué)生系統(tǒng)地掌握分子生物學(xué)研究相關(guān)的基本技能和實驗技術(shù)，為學(xué)生今后從事生物實驗教學(xué)、分子生物學(xué)相關(guān)研究或相關(guān)工作等打下堅實的基礎(chǔ)。

表1 分子生物學(xué)綜合實驗課程內(nèi)容設(shè)計

3 分子生物學(xué)綜合實驗教學(xué)模塊改革

3.1 基于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的教學(xué)準備及實施

翻轉(zhuǎn)課堂是指重新調(diào)整課堂內(nèi)外的時間，將學(xué)習(xí)的決定權(quán)從教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生。筆者通過翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，課前讓學(xué)生通過觀看實驗操作視頻，查閱相關(guān)文獻進行自主學(xué)習(xí)實驗知識點及操作要點，并設(shè)計實驗方案，課堂上與同學(xué)、老師探討實驗方案的可行性，共同進行實驗方案的優(yōu)化，增強學(xué)生自主學(xué)習(xí)、設(shè)計實驗方案、合作探究與反思總結(jié)的能力，從而達到更好的教學(xué)效果。

3.2 基于雨課堂的考勤及課堂問答

雨課堂是清華大學(xué)和學(xué)堂在線共同推出的新型智慧教學(xué)解決方案，是教育部在線教育研究中心的最新研究成果，科學(xué)地覆蓋了課前—課上—課后的每一個教學(xué)環(huán)節(jié)，致力于快捷為所有教學(xué)過程提供數(shù)據(jù)化、智能化的信息支持。為了充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，增強師生互動溝通，提高課堂學(xué)習(xí)效率，筆者采用基于雨課堂的考勤及課堂答問模式，即課前通過雨課堂“信息發(fā)布”功能布置學(xué)習(xí)任務(wù)，督促學(xué)生進行課前預(yù)習(xí)和準備；課堂上通過輔助完成課堂講解與討論，學(xué)生可通過雨課堂APP觀看課件、進行討論，完成課程學(xué)習(xí)；課后學(xué)生可通過雨課堂隨時提問，通過其他同學(xué)答疑，老師補充的方式共同探討，培養(yǎng)學(xué)生提出問題，分析問題和解決問題的能力。

3.3 基于研討匯報的實驗結(jié)果分析及討論

每次實驗課結(jié)束后，要求學(xué)生對實驗結(jié)果進行系統(tǒng)分析，學(xué)生以小組形式分析實驗結(jié)果，對于實驗結(jié)果不理想的，要分析原因，并制定解決方案，最終形成總結(jié)報告，通過對學(xué)習(xí)收獲以及不足之處進行總結(jié)反思，鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題以及總結(jié)反思的能力。

4 分子生物學(xué)綜合實驗考核標準改革

分子生物學(xué)綜合實驗考核內(nèi)容包括課后思考題、實驗講解、實驗報告、實驗操作、實驗態(tài)度、參與度與貢獻度以及總結(jié)反思報告7 個部分，其中課后思考題占10%、實驗講解（備課及講課）占20%、實驗態(tài)度10%、實驗操作占10%、實驗報告占30%、參與度與貢獻度占10%、總結(jié)反思報告占10%。實驗成績總分100分。

4.1 基于考勤及課堂問答的實驗態(tài)度評價

考察學(xué)生實驗過程的認真情況，遵守實驗紀律的情況，實驗課遲到、早退及曠課情況，課堂回答問題情況，由任課教師根據(jù)學(xué)生情況綜合評定。0～59分：實驗興趣低，從不問問題；上課討論從未發(fā)言；回答問題基本都不正確；不遵守紀律，有遲到、早退或缺勤現(xiàn)象。60～69 分：實驗興趣不夠濃厚，很少問問題；上課討論從未發(fā)言；回答問題基本正確；遵守紀律，但有遲到或早退現(xiàn)象；無缺勤。70～79分：有實驗興趣，有時會問問題；上課討論有過發(fā)言，且價值觀正確；回答問題正確；遵守紀律，無遲到、早退、缺勤情況。80～89分：實驗興趣較濃厚，經(jīng)常問問題；上課討論發(fā)言較積極，且價值觀正確；回答問題正確；遵守紀律，無遲到、早退、缺勤情況。90～100分：實驗態(tài)度端正，實驗興趣濃厚，經(jīng)常問問題；上課討論發(fā)言積極，且價值觀正確；回答問題正確；遵守紀律，無遲到、早退、缺勤情況。

4.2 實驗講解評價

學(xué)生分小組講解實驗原理，每個小組7～10人，制作PPT。教師根據(jù)學(xué)生PPT制作及講解情況給予成績評定。0～59 分：PPT 制作不合格，實驗講解不到位，實驗原理或方法錯誤。60～69分：PPT制作合格，無創(chuàng)新且有少部分照搬現(xiàn)象，實驗講解不夠全面。70～79 分：PPT 制作基本合格，實驗講解較全面，講解不夠細致。80～89 分：PPT 制作合格，實驗講解全面，講解細致。90～100分：PPT制作合格，有創(chuàng)新和應(yīng)用價值，實驗講解全面、細致、到位、有深度，實驗內(nèi)容及原理的講解有擴展。

4.3 實驗操作評價

通過平時實驗操作的規(guī)范性及實驗結(jié)果給予計分。0～59 分：操作不準確、不規(guī)范，結(jié)果錯誤。60～69分：操作存在較多不準確、不規(guī)范，結(jié)果部分正確。70～79 分：操作較準確、規(guī)范，動作較嫻熟，結(jié)果大部分正確。80～89分：操作準確、規(guī)范，動作較嫻熟，結(jié)果正確。90～100分：操作正確、規(guī)范，動作嫻熟有美感，結(jié)果正確。

4.4 實驗參與度與貢獻度評價

根據(jù)學(xué)生在實驗操作及實驗講解中的具體表現(xiàn)（提出問題能力、解決問題能力、實驗操作能力、實驗講解能力及對團隊的貢獻度）進行評分，由小組互評及組間互評組成。0～59分：不服從團隊分工，沒有參與PPT 制作及實驗講解過程，實驗過程中不進行操作，對團隊的貢獻度極低。60～69 分：服從團隊分工，參與PPT制作及實驗講解工作較少，實驗過程中進行操作，對團隊的貢獻度較低。70～79 分：服從團隊分工，參與PPT制作及實驗講解過程，實驗過程中進行操作，對團隊有一定的貢獻度。80～89分：積極參與團隊分工，參與PPT制作及實驗講解過程，實驗過程中進行操作，對團隊貢獻度較高。90～100 分：作為團隊負責(zé)人，積極參與團隊工作，積極參與PPT 制作及實驗講解過程，實驗過程中積極進行操作，對團隊的貢獻度高。

4.5 實驗報告質(zhì)量評價

實驗報告應(yīng)包括實驗過程描述（較詳細地描述實驗過程）、實驗結(jié)果及分析（表述并分析實驗結(jié)果，針對實驗過程中存在的問題、不足進行分析）。教師根據(jù)實驗報告過程表述是否詳細、完整，語言表達是否準確；實驗結(jié)果是否正確；對實驗過程中存在的問題分析是否詳細透徹、全面給予成績評定。0～59分：實驗報告書寫不規(guī)范，或內(nèi)容不全面；實驗注意事項、成功關(guān)鍵基本都不對；實驗內(nèi)容不規(guī)范；實驗步驟、現(xiàn)象抄書；實驗結(jié)果、數(shù)據(jù)不正確，無結(jié)果分析；思考題有不止一處錯誤，或有明顯抄襲現(xiàn)象。60～69分：實驗報告書寫不夠規(guī)范，或內(nèi)容不全面；實驗注意事項、成功關(guān)鍵漏掉多數(shù)；實驗內(nèi)容不夠規(guī)范；實驗步驟、現(xiàn)象抄書；實驗結(jié)果、數(shù)據(jù)分析不夠正確，結(jié)果分析有錯誤；思考題有錯誤。70～79分：實驗報告書寫較規(guī)范，內(nèi)容全面；實驗注意事項、成功關(guān)鍵漏掉少數(shù)；實驗內(nèi)容較規(guī)范；實驗結(jié)果、數(shù)據(jù)分析正確，但結(jié)果分析不夠深刻；思考題基本正確。80～89 分：實驗報告書寫較規(guī)范，內(nèi)容全面；實驗注意事項、成功關(guān)鍵漏掉少數(shù)；實驗內(nèi)容較規(guī)范；實驗步驟、現(xiàn)象較簡明扼要；實驗結(jié)果、數(shù)據(jù)分析正確，但結(jié)果分析不夠深刻；思考題基本正確。90～100分：實驗報告書寫規(guī)范，內(nèi)容全面；實驗注意事項、成功關(guān)鍵總結(jié)全面、正確；實驗內(nèi)容規(guī)范；實驗步驟、現(xiàn)象簡明扼要；實驗結(jié)果、數(shù)據(jù)分析正確，且結(jié)果分析深刻；思考題完全正確。

4.6 思考題質(zhì)量評價

閱讀實驗指導(dǎo)書，查閱相關(guān)文獻以及參考資料，回答課后思考題。0～59分：題目回答不得當，沒有圍繞主題。60～69分：題目回答不夠準確，不深入，沒有緊密圍繞主題進行討論。70～79分：題目回答較準確，能圍繞主題進行討論。80～89 分：題目回答準確，能緊密圍繞主題。90～100分：題目回答準確，能緊密圍繞主題，并對題目內(nèi)容能表述自己的看法見解。

4.7 總結(jié)反思報告

學(xué)生根據(jù)分子生物學(xué)實驗訓(xùn)練制作PPT，講解實驗原理步驟等過程，寫一份總結(jié)反思報告，匯報本實踐周學(xué)到的內(nèi)容，以及自己的收獲和心得體會，由任課教師根據(jù)學(xué)生匯報情況綜合評定給分。0～59分：未反思實驗的完成情況，實驗進展及實驗講解過程中的不足，未反思本次實踐周的收獲及對不足之處的改進策略。60～69 分：未反思實驗的完成情況，實驗進展及實驗講解過程中的不足或未反思本次實踐周的收獲及對不足之處的改進策略。70～79分：反思實驗的完成情況，實驗進展及實驗講解過程中的不足較少，反思本次實踐周的收獲及對不足之處的改進策略內(nèi)容較少，文理較通順，層次清晰，語言較簡練。80～89分：能夠較全面反思實驗的完成情況，實驗進展及實驗講解過程中的不足，反思本次實踐周的收獲及對不足之處的改進策略，文理較通順，層次清晰，語言較簡練。90～100分：能夠深刻反思實驗的完成情況，實驗進展及實驗講解過程中的不足，反思本次實踐周的收獲及對不足之處的改進策略。文理通順，層次清晰，語言簡練。

5 教學(xué)效果評價及改進

通過對分子生物學(xué)綜合實驗教學(xué)模式進行改革，優(yōu)化了課程內(nèi)容、課程設(shè)置和評分標準。課程內(nèi)容共設(shè)置17 項，選修和必修相結(jié)合，探究性實驗和驗證性實驗相結(jié)合，實驗項目從多個相互獨立的實驗單元，改為由若干個綜合實驗組成的完整體系。通過課程實驗教學(xué)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生獲得核酸物質(zhì)提取、分離、純化與鑒定、電泳技術(shù)、引物設(shè)計、PCR 擴增、基因克隆等方面的獨立實驗?zāi)芰蚵殬I(yè)技能。

在實際教學(xué)過程中還存在一些問題，例如教師對課外學(xué)習(xí)資源引導(dǎo)不夠，實驗技術(shù)與應(yīng)用聯(lián)系指導(dǎo)不足等，在今后教學(xué)過程中將進一步優(yōu)選課程資源庫，幫助學(xué)生利用網(wǎng)站、課程資源庫加強理論與操作學(xué)習(xí)，課堂上引入實際科研過程中相關(guān)案例，加強學(xué)生利用分子生物學(xué)技術(shù)解決科研中問題的能力，加強學(xué)生對知識的應(yīng)用能力，積極為學(xué)生聯(lián)系項目指導(dǎo)教師，開展分子生物學(xué)研究實踐活動，提高學(xué)生的應(yīng)用能力、實驗動手能力。