地方高校農(nóng)學(xué)專業(yè)分子生物學(xué)實驗課程教學(xué)改革探索

摘要為培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才，提高學(xué)生的實驗操作能力，對農(nóng)學(xué)專業(yè)分子生物學(xué)實驗課程教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，提出教學(xué)改革策略。通過改變教學(xué)思路，更新教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)方法，以及創(chuàng)新評價體系，對該實驗課進(jìn)行改革探索。并通過調(diào)查研究，對改革實踐成效進(jìn)行分析。目的在于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，提高動手能力和專業(yè)科研素養(yǎng)，提升教學(xué)質(zhì)量和水平。

關(guān)鍵詞農(nóng)學(xué)；分子生物學(xué)；生命科學(xué)；科學(xué)素養(yǎng)

中圖分類號G642.0；S188 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號1007-7731（2024）20-0113-04

DOI號10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.20.023

Exploration of teaching reform in course for Agricultural majors in local university

LIU Fang¹HE Hao¹LIU Dasong²YANG Youwei¹

（¹College of Life and Environmental Sciences， Hunan University of Arts and Sciences， Changde 415000， China；

²Changde Rice Duck Ecological Agriculture Development Co.， Ltd.， Changde 415000， China）

Abstract In order to cultivate high-quality innovative talents and improve students’ experimental operation ability， the current situation of course teaching in Agricultural majors was analyzed. and the teaching reform strategies were proposed. By changing the teaching approach， updating the teaching content， optimizing the teaching methods， and innovating the evaluation system， the experimental course was explored and reformed. And through investigation and research， the effectiveness of reform practices was analyzed. The purpose was to stimulate students’ initiative in learning， improve their hands-on ability and professional research literacy， and enhance the quality and level of teaching.

Keywords agricultural; ; life sciences; scientific literacy

遲彥等^[1]研究認(rèn)為，分子生物學(xué)是生命科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)性前沿學(xué)科之一，在各領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。王維佳等^[2]研究指出，農(nóng)業(yè)育種領(lǐng)域普遍應(yīng)用基因編輯類技術(shù)，因此對農(nóng)業(yè)生物類人才培養(yǎng)提出了更高要求，高校農(nóng)學(xué)專業(yè)的教學(xué)改革也隨之進(jìn)行。王祎玲^[3]研究認(rèn)為，分子生物學(xué)課程內(nèi)容較為抽象，理論知識通過實驗操作更有利于具象化，以幫助學(xué)生加深理解。高利臣等^[4]、常華等^[5]研究指出，該實驗課程對培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題能力及創(chuàng)新能力等科學(xué)素養(yǎng)具有重要作用，也是提高學(xué)生綜合素質(zhì)的有效途徑之一。薛聯(lián)青等^[6]研究認(rèn)為，實驗教學(xué)作為高等學(xué)校教學(xué)體系的一個重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、創(chuàng)新意識的重要途徑之一，也是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力的重要環(huán)節(jié)之一。當(dāng)前，部分高校分子生物學(xué)實驗課程面臨學(xué)生人數(shù)較多、資源條件（理論知識教學(xué)資源與實驗空間資源投入等方面）有限的情況。王瑛華等^[7]研究認(rèn)為，線上線下混合式教學(xué)以網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺為載體，有機(jī)結(jié)合線上線下課堂，有利于解決部分實體課堂資源有限的問題，成為高等教育應(yīng)用較為廣泛的一種教學(xué)模式。本文對分子生物學(xué)課程實驗教學(xué)內(nèi)容的選擇、教學(xué)方法的創(chuàng)新以及評價體系的優(yōu)化改革等進(jìn)行探索，從實驗教學(xué)的各個環(huán)節(jié)入手培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，以提高整體教學(xué)水平和質(zhì)量。

1 分子生物學(xué)實驗課教學(xué)現(xiàn)狀分析

該課程理論課學(xué)時有所減少，主要以實驗課的形式開展。學(xué)生理論知識體系有待進(jìn)一步完善、儲備量有待進(jìn)一步增加，對理解實驗原理、學(xué)習(xí)操作技能等方面的掌握有待進(jìn)一步增強(qiáng)，對相關(guān)知識及技術(shù)重點的掌握程度有待進(jìn)一步提升。隨著學(xué)生人數(shù)的增加，課時設(shè)置有待進(jìn)一步調(diào)整優(yōu)化，而實驗空間、實驗資源有限，導(dǎo)致人均資源有待進(jìn)一步豐富，學(xué)生實際操作的鍛煉機(jī)會有待進(jìn)一步增加。肖長生等^[8]研究認(rèn)為，在教學(xué)過程中，學(xué)生的主體地位有待進(jìn)一步充分凸顯，實驗項目設(shè)置的系統(tǒng)性有待進(jìn)一步增強(qiáng)，教學(xué)內(nèi)容有待進(jìn)一步優(yōu)化。在實驗操作過程中，人員流動量大，實驗結(jié)果的可靠性有待進(jìn)一步增強(qiáng)，學(xué)生對操作技能的掌握度和熟練度有待進(jìn)一步提升，以培養(yǎng)其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲芯瘛?/p>

實驗課程通常需要結(jié)合現(xiàn)有教學(xué)資源開展教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系有待進(jìn)一步銜接，內(nèi)容的邏輯連貫性有待進(jìn)一步考量，以幫助學(xué)生建立系統(tǒng)化的知識體系。教學(xué)內(nèi)容設(shè)計對于培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力、科研能力的效果尚有進(jìn)一步提升的空間。部分課堂的教學(xué)方法以教師講解為主，部分實驗課的準(zhǔn)備工作由實驗室管理教師完成，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下完成實驗步驟，其主觀能動性有待進(jìn)一步發(fā)揮，對實驗全過程的了解程度有待進(jìn)一步提升，獨立思考和解決問題的能力有待進(jìn)一步加強(qiáng)。馮慶玲等^[9]研究認(rèn)為，當(dāng)前的部分考核評價方式操作步驟簡單，考試結(jié)果區(qū)分不明顯，因時間限制，部分考核內(nèi)容較簡單，如平板制作、移液槍使用和凝膠制備等。此外，實驗課成績的評定以實驗報告為標(biāo)準(zhǔn)，過程性考核方案有待進(jìn)一步建立，對學(xué)生實操技能、思考解決突發(fā)狀況以及團(tuán)隊合作精神等基本素養(yǎng)的培養(yǎng)成效的考核指標(biāo)有待進(jìn)一步補充。

2 分子生物學(xué)實驗課教學(xué)改革策略分析

2.1 改變教學(xué)思路

更新教學(xué)內(nèi)容，以學(xué)生為中心，教師通過問題導(dǎo)向，讓學(xué)生提出解決思路，其中涉及的內(nèi)容作為課堂實驗，引導(dǎo)學(xué)生自主思考、自行解決問題，培養(yǎng)其獨立思考能力和科研素養(yǎng)。在實驗準(zhǔn)備過程中，涉及的具體操作細(xì)節(jié)由學(xué)生事先查找資料、自行準(zhǔn)備。楊超等^[10]在實驗開始前，把實驗室規(guī)則、學(xué)習(xí)目標(biāo)、微課視頻和需要討論的問題等上傳到線上教學(xué)平臺，要求學(xué)生學(xué)習(xí)實驗具體操作的視頻，并在實驗課的實際操作過程中進(jìn)一步講解遇到的問題。對學(xué)生普遍出現(xiàn)的問題進(jìn)行原因分析與糾正，以提高其整體思維邏輯性，培養(yǎng)獨立分析和解決問題的能力，加深對理論知識的理解和應(yīng)用。

2.2 更新教學(xué)內(nèi)容

農(nóng)學(xué)專業(yè)開設(shè)的分子生物學(xué)專題實驗課內(nèi)容以基礎(chǔ)性、連貫性實驗為主，為學(xué)生提供完整的基礎(chǔ)科研過程。高媛等^[11]刪除了驗證性實驗和陳舊性實驗項目，建立以問題為導(dǎo)向的大型綜合性實驗項目；合理組合實驗項目，將一些分散、獨立的小實驗整合成綜合性實驗，且注重實驗內(nèi)容的連續(xù)性和系統(tǒng)性。張永芳等^[12]基于分子生物學(xué)實驗課教學(xué)內(nèi)容整體性、連貫性較強(qiáng)的特點，結(jié)合當(dāng)?shù)靥厣r(nóng)產(chǎn)品，將實驗教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化和整合，以需求為基礎(chǔ)，增加設(shè)計型、探究型和創(chuàng)新性實驗，設(shè)計DNA提取、PCR擴(kuò)增等實驗。

教研團(tuán)隊結(jié)合實際情況，設(shè)計具有連續(xù)性的實驗，即將上個實驗的結(jié)果作為下個實驗的材料，環(huán)環(huán)相扣，督促學(xué)生認(rèn)真完成每個實驗操作步驟，如圖1所示。以油菜基因這一實驗主題為例，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更新與優(yōu)化。該基因與油酸的強(qiáng)度密切相關(guān)，針對其功能展開實驗研究。首先，獲得基因的完整序列，依據(jù)核酸序列開展進(jìn)一步研究。獲得基因序列即克隆基因，克隆即為整個實驗課的內(nèi)容，其中的具體細(xì)節(jié)便是學(xué)生需要解決的問題。其次，采用問題導(dǎo)向、倒推實驗等方法，完成整個實驗過程。教師提出第一個問題“獲得目的基因序列要借助的實驗方法是什么”，引導(dǎo)學(xué)生回答“PCR擴(kuò)增”，PCR擴(kuò)增需要用到模板、引物、Buffer、dNTP和Taq polymerase，其中，模板和引物由學(xué)生自行準(zhǔn)備，后三者通過試劑盒獲??；第二個問題“如何獲得模板”，引導(dǎo)學(xué)生回答“以油菜基因組DNA或RNA反轉(zhuǎn)錄成cDNA作為模板”，這涉及DNA或RNA的提取實驗；第三個問題“怎么設(shè)計引物”，引導(dǎo)學(xué)生回答“在NCBI網(wǎng)站上比對得到基因序列，根據(jù)該序列設(shè)計引物”，其涉及NCBI的使用、引物設(shè)計的原則和設(shè)計軟件的使用，可作為上機(jī)操作實驗課開展教學(xué)；第四個問題“獲得線性片段后如何將其連接到載體長期保存”，其中涉及T-A連接、大腸桿菌感受態(tài)的制備、轉(zhuǎn)化大腸桿菌、篩選重組子以及菌落PCR鑒定陽性重組子等內(nèi)容。根據(jù)這一思路設(shè)計內(nèi)容層層遞進(jìn)的6個實驗，依次為引物設(shè)計、DNA提取及電泳、PCR擴(kuò)增及目的片段的純化、大腸桿菌感受態(tài)的制備、T-A連接并轉(zhuǎn)化大腸桿菌和篩選重組子并進(jìn)行菌落PCR鑒定。以真實案例入手，提高學(xué)習(xí)積極性，有助于培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。

2.3 優(yōu)化教學(xué)方法

將學(xué)生分為不同小組并進(jìn)行針對性教學(xué)。考慮課程的專業(yè)性，可采取選修形式，充分融合教師授課、實驗室資源和學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。王瑛華等^[7]充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，采用線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式，通過“課前線上自學(xué)+課中線下實操/課堂交流+課后線上復(fù)習(xí)”的教學(xué)設(shè)計，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性和綜合素質(zhì)。

2.3.1 課前 以線上預(yù)習(xí)為主，借助線上交流群等作為課前預(yù)習(xí)、討論的平臺。楊超等^[10]在實驗課開始的前2～3 d，將操作視頻、實驗步驟和考察的理論知識點思維導(dǎo)圖等相關(guān)教學(xué)資料發(fā)放給學(xué)生觀看學(xué)習(xí)，使其提前了解實驗流程，并將學(xué)習(xí)過程中遇到的疑難問題反饋至線上交流群，師生在群內(nèi)開展討論。通過討論，教師了解學(xué)生對知識點的理解和掌握程度，并進(jìn)行補充；或在課堂上對其展開重點講解，適時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和方法。同時，課前完成對學(xué)生的分組工作，每次實驗開始前，要求學(xué)生以小組合作的形式共同完成實驗準(zhǔn)備工作，如準(zhǔn)備本組實驗所需的耗材、試劑等。

2.3.2 課中 以學(xué)生實際動手操作為主，教師輔助指導(dǎo)學(xué)生完成實驗內(nèi)容。主要以線下“學(xué)生課堂實操+教師具體指導(dǎo)”的教學(xué)方式在實驗室完成教學(xué)，并對實驗課的重難點展開針對性的講解，集中解答學(xué)生反饋的疑難點；實驗完成后進(jìn)行小組討論，教師參與其中并進(jìn)行深層次的分析和解答，實現(xiàn)對理論知識的鞏固與復(fù)習(xí)，鍛煉學(xué)生的動手能力，使其將理論轉(zhuǎn)化為實踐，在思考中用實踐行動解決問題，將抽象的理論知識變成具象化的實驗結(jié)果。

2.3.3 課后 張永芳等^[12]通過課后學(xué)生提交實驗報告、互相批閱報告等方式，加深其對理論知識的理解，了解學(xué)生學(xué)習(xí)效果。通過學(xué)生撰寫的實驗報告及時總結(jié)，對實驗過程中出現(xiàn)紕漏的地方進(jìn)行原因查找和分析，并進(jìn)行有針對性的教學(xué)優(yōu)化設(shè)計，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，以提高教學(xué)效果。

2.4 創(chuàng)新評價體系

馮慶玲等^[9]通過拓展過程性綜合評價方式，補充完善教學(xué)評價體系，將測試成績、實驗室操作和實驗報告成績結(jié)合起來，對理論知識及實驗操作技能加以考評，使學(xué)生成績更有區(qū)分度。教研團(tuán)隊結(jié)合相關(guān)教學(xué)經(jīng)驗，采取多環(huán)節(jié)的考核評價模式，即實驗操作考試（50%）+實驗記錄（20%）+課堂表現(xiàn)（20%）+實驗報告（10%）。實驗操作考核學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)其獨立實驗的能力；實驗記錄考核有助于學(xué)生養(yǎng)成實驗記錄的良好習(xí)慣，通過記錄的具體步驟查擺問題，成功完成實驗；課堂表現(xiàn)包括考勤、團(tuán)隊協(xié)作以及良好的實驗習(xí)慣（實驗器具的歸零、實驗室衛(wèi)生的保持等）；實驗報告的考核占比較小，作為書面材料以及對實驗記錄的補充，重點考察學(xué)生對實驗報告中結(jié)果的描述和分析，了解其學(xué)習(xí)狀況。

3 改革實踐成效分析

對該學(xué)期授課的110名學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容包括教學(xué)形式與教學(xué)方法、獨立查找資料與解決問題的能力以及科研習(xí)慣和科研素養(yǎng)等方面，分析其對課程改革的滿意度。共發(fā)放問卷110份，收回問卷107份，有效率97%。調(diào)查問卷顯示，85%的學(xué)生反饋該教學(xué)模式更加生動，對于知識的獲取有較大幫助。調(diào)查學(xué)生在自主進(jìn)行實驗工作時的表現(xiàn)，指導(dǎo)教師認(rèn)為大部分學(xué)生均具有較好的實驗習(xí)慣，綜合科研素養(yǎng)普遍較高。在教學(xué)過程中，教師要不斷豐富知識結(jié)構(gòu)，提升科研素質(zhì)，加強(qiáng)與學(xué)生的交流，不斷完善教學(xué)模式，提升教學(xué)水平。

綜上，本文以學(xué)生為主體，從課前、課中和課后3個方面對分子生物學(xué)課程實驗教學(xué)內(nèi)容的選擇、教學(xué)方法的創(chuàng)新以及評價體系的優(yōu)化改革等進(jìn)行探索，從實驗教學(xué)的各個環(huán)節(jié)入手培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，激發(fā)其自主思考，提升其動手操作、解決問題能力，增強(qiáng)其科研興趣。在改革過程中，要求教師不斷探索更加合適的教學(xué)方法，以提高整體教學(xué)水平和質(zhì)量，培養(yǎng)高素質(zhì)人才。

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（責(zé)任編輯：楊歡）

基金項目湖南文理學(xué)院教學(xué)改革研究一般項目“任務(wù)驅(qū)動模式下作物栽培學(xué)實驗課程的改革探索”（JGYB2317）；常德市技術(shù)創(chuàng)新引導(dǎo)項目（一般）“千畝香稻綠色高產(chǎn)栽培技術(shù)示范與推廣”（CDKJJ20231505）；湖南省普通本科高校教學(xué)改革研究項目“基于新農(nóng)科建設(shè)的傳統(tǒng)農(nóng)學(xué)專業(yè)改革研究”（202401001170）。

作者簡介劉芳（1988—），女，山東棗莊人，博士，講師，從事油菜分子育種、本科分子生物學(xué)課程教學(xué)研究。

通信作者楊友偉（1981—），男，四川南充人，博士，副教授，從事專業(yè)綜合改革與課程體系構(gòu)建研究。