張?jiān)趯? 劉慧娟

摘 要 本文結(jié)合分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展和近幾年在本科生實(shí)驗(yàn)課堂中積累的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)梳理了學(xué)生在對(duì)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)原理及相關(guān)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)掌握過程中所遇到的問題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式上對(duì)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行了改革和探索。具體內(nèi)容主要包括篩選代表性實(shí)驗(yàn)用作實(shí)驗(yàn)教學(xué)、通過各實(shí)驗(yàn)間的聯(lián)系培養(yǎng)學(xué)生的科研思路、引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和考核方式多元化等多個(gè)方面。通過此次教學(xué)改革，學(xué)生的專業(yè)技能得到了很大提升，取得了很好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞 分子生物學(xué) 本科生 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革 專業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2018.09.028

Abstract This article combines the development of molecular biology technology and the teaching experience accumulated in undergraduate experimental classrooms in recent years， summarizing the problems encountered by students in the process of molecular biology experimental principles and related experimental techniques， from teaching content， teaching methods and assessment methods have been reformed and explored in molecular biology experimental courses. The specific content mainly includes screening representative experiments for experimental teaching， cultivating students' scientific research ideas through the connection between experiments， guiding students to actively learn and diversifying assessment methods. Through this teaching reform， the students' professional skills have been greatly improved， and a good teaching effect has been achieved.

Keywords molecular biology； undergraduate； experiment teaching reform； professional competitiveness

分子生物學(xué)是當(dāng)今生命科學(xué)領(lǐng)域最重要的分支學(xué)科之一，也是生物類專業(yè)的核心課程，主要是在分子水平上研究核酸、蛋白等生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能，是一門以實(shí)驗(yàn)為主的基礎(chǔ)學(xué)科。自20世紀(jì)50年代沃森和克里克發(fā)現(xiàn)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)以來，分子生物學(xué)及其相關(guān)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)一直都在蓬勃地發(fā)展著。因此，對(duì)于當(dāng)代生物類專業(yè)大學(xué)生，必須要熟練地掌握相關(guān)的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)原理及技術(shù)。就現(xiàn)實(shí)而言，由于分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)大多時(shí)間長(zhǎng)、內(nèi)容多，而學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課時(shí)又相對(duì)較短，要想使學(xué)生在最短的時(shí)間學(xué)到最多的知識(shí)和得到最好的鍛煉，分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)亟待改革。筆者就傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了研究和思考，結(jié)合我校生物科學(xué)與生物技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，重新調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、完善教學(xué)方法以及采用科學(xué)合理的考核方式。旨在通過教學(xué)改革的方式提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力、解決問題的能力和科學(xué)素養(yǎng)。

1 對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)的思考

1.1 教學(xué)模式單一，無法激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

在以往的教學(xué)實(shí)踐中，授課老師一般先在實(shí)驗(yàn)前給學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、材料、步驟、結(jié)果和討論等固定模式，注明實(shí)驗(yàn)過程中可能出現(xiàn)的問題，有的教師為了方便，甚至為學(xué)生提供結(jié)果和討論題的答案以幫助其完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。此外，部分分子實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng)，如感受態(tài)細(xì)胞的制備就需要先將大腸桿菌培養(yǎng)過夜，但囿于實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的限制，實(shí)驗(yàn)教師往往是提前做好一切準(zhǔn)備工作，待實(shí)驗(yàn)課開始時(shí)，學(xué)生只需按照既定步驟實(shí)施并完成實(shí)驗(yàn)即可。這些無疑會(huì)導(dǎo)致學(xué)生眼高手低，表面上看是完成了實(shí)驗(yàn)，但一離開書本上的實(shí)驗(yàn)步驟，便又會(huì)無所適從。而對(duì)于每一實(shí)驗(yàn)步驟背后原理的理解，也常常無從談起。長(zhǎng)此以往，學(xué)生“做多思少”，自主能力下降，實(shí)驗(yàn)課形同虛設(shè)。

1.2 傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)性差，缺乏連貫性

在傳統(tǒng)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐中，各實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容上雖有聯(lián)系，但實(shí)驗(yàn)教師卻多按照獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)來教學(xué)。此外，部分老師只注重實(shí)驗(yàn)過程，認(rèn)為學(xué)生只要了解具體的實(shí)驗(yàn)步驟即可，結(jié)果的好壞并不重要。教師的這種思想往往會(huì)造成學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中不注重細(xì)節(jié)，如應(yīng)該在超凈臺(tái)上挑取單菌落培養(yǎng)細(xì)菌時(shí)，學(xué)生則在普通實(shí)驗(yàn)臺(tái)上完成。這些教授方法雖然能夠提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，但是具體的科研思路沒有建成，甚至?xí)?duì)學(xué)生基本的科學(xué)素養(yǎng)造成極其嚴(yán)重的影響?！笆谌艘贼~不如授人以漁”，實(shí)驗(yàn)技能的鍛煉固然重要，但科研思路的培養(yǎng)則應(yīng)是重中之重。

2 教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

2.1 篩選代表性實(shí)驗(yàn)用作實(shí)驗(yàn)教學(xué)

為了充分體現(xiàn)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)研究中的重要性，我們認(rèn)真地篩選了不同方面具有代表性的重要實(shí)驗(yàn)。具體的實(shí)驗(yàn)有利用PCR擴(kuò)增目的基因、目標(biāo)產(chǎn)物的回收與純化、感受態(tài)細(xì)胞的制備、PCR產(chǎn)物與載體的連接及連接產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化、陽性克隆的篩選與鑒定及質(zhì)粒DNA的提取、克隆片段的鑒定、雙脫氧末端終止法測(cè)序的原理及目標(biāo)基因cDNA序列拼接和分析、mRNA表達(dá)量水平分析、酵母表達(dá)載體的構(gòu)建、酵母的轉(zhuǎn)化和篩選、利用酵母雙雜交技術(shù)篩選互作蛋白等11個(gè)實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)基本上涵蓋了當(dāng)今科學(xué)研究所需要的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，具有較強(qiáng)的代表性。在提升學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能和深化理解實(shí)驗(yàn)原理的同時(shí)，還能夠進(jìn)一步誘導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)而促使其分析和解決問題，提高學(xué)習(xí)的積極性。

2.2 注重實(shí)驗(yàn)聯(lián)系，培養(yǎng)科研思路

我們選擇教學(xué)的實(shí)驗(yàn)基本涵蓋了分子實(shí)驗(yàn)的基本點(diǎn)，同時(shí)各實(shí)驗(yàn)之間又有一定的聯(lián)系，比如利用PCR技術(shù)擴(kuò)增的DNA和感受態(tài)細(xì)胞的制備為后期重組基因體系的構(gòu)建提供了材料。我們著重關(guān)注了實(shí)驗(yàn)間的聯(lián)系性，并經(jīng)過科學(xué)地分析研究，最終制定了由淺及深、由基因到蛋白的實(shí)驗(yàn)順序，為學(xué)生建構(gòu)一個(gè)脈絡(luò)清晰、系統(tǒng)性強(qiáng)的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)體系。并充分利用有限的時(shí)間在提高基本實(shí)驗(yàn)技能的基礎(chǔ)上，初步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究思路。

3 教學(xué)方法的完善

3.1 引導(dǎo)學(xué)生“自主式”學(xué)習(xí)

任何教學(xué)都是雙向的活動(dòng)，既要教師的引導(dǎo)，又要學(xué)生的積極參與（姜立春etal.，2015）。每2個(gè)學(xué)生為一個(gè)實(shí)驗(yàn)組，給每個(gè)組分配具體的任務(wù)，促使學(xué)生課前主動(dòng)收集資料，提出問題；課中親自動(dòng)手操作，試著解決自己提出的問題；課后通過實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫，鞏固實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟。將以學(xué)生為主的“自主式”學(xué)習(xí)和以教師為輔的“引導(dǎo)式”教學(xué)相結(jié)合的方法，大大地提升了教學(xué)質(zhì)量，點(diǎn)燃了學(xué)生們的學(xué)習(xí)熱情，并使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主題，鍛煉并提高了學(xué)生的科研思路和能力。

3.2 采用理論和實(shí)踐緊密結(jié)合的教授方法

理論與實(shí)踐是密不可分的，兩者缺一不可。我們?yōu)榱俗寣W(xué)生既要立足于實(shí)踐，又要理解實(shí)驗(yàn)原理，所以采取了開放式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。我們要求學(xué)生利用網(wǎng)站資源提前預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)課前提交預(yù)習(xí)報(bào)告；建立新型教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，利用各種資源如網(wǎng)絡(luò)課件、電子教案和實(shí)驗(yàn)視頻等多種現(xiàn)代教學(xué)手段輔助教學(xué)。為了確保每個(gè)學(xué)生都有機(jī)會(huì)親自動(dòng)手操作，我們將原來的4人一組變?yōu)?人一組，并對(duì)每個(gè)小組分配有具體的實(shí)驗(yàn)任務(wù)以促使每個(gè)人都參與到實(shí)驗(yàn)中來。這些改變大大提高了學(xué)生的參與度，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，深化了對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解，有助于加強(qiáng)每個(gè)學(xué)生的專業(yè)技能，增強(qiáng)專業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

3.3 根據(jù)不同教師的研究領(lǐng)域，多個(gè)教師分別授課

分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)涉及面廣，涵蓋了分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)、生物信息學(xué)和微生物學(xué)等多種學(xué)科（邢曉為and鄧昊，2015）。隔行如隔山，每個(gè)教師都有其專一的研究領(lǐng)域，以往的教學(xué)效果表明，跨專業(yè)教學(xué)帶來的效果不是十分理想。教師遇到關(guān)于自己研究領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)課程，傳授的內(nèi)容會(huì)更全面、更有深度，然而對(duì)于自己所不熟悉的實(shí)驗(yàn)課程，往往只是根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟“讀一遍”而已，這樣的效果無疑很差。因此，根據(jù)不同教師所側(cè)重的科研領(lǐng)域，我們安排了研究植物功能基因、生物信息學(xué)和微生物學(xué)等3個(gè)不同領(lǐng)域的教師來教授不同的實(shí)驗(yàn)。這樣一來，不同的實(shí)驗(yàn)由相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)教師授課，專業(yè)教師通過以往的學(xué)習(xí)積累，對(duì)實(shí)驗(yàn)中的經(jīng)典和前沿知識(shí)進(jìn)行整合并引導(dǎo)學(xué)生熟練掌握。此外，教師還可以以自己發(fā)表的或本領(lǐng)域的經(jīng)典論文為模板，為學(xué)生建構(gòu)科研思路，拓寬學(xué)生眼界，從而提升學(xué)生的科研能力。

3.4 實(shí)驗(yàn)“戰(zhàn)線”不宜太長(zhǎng)

分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)，系統(tǒng)性強(qiáng)，綜合性高，內(nèi)容涉及面廣，對(duì)其原理的理解和掌握需要一個(gè)長(zhǎng)期、反復(fù)的學(xué)習(xí)過程（張英etal.，2017）。我們安排的11個(gè)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)聯(lián)系性強(qiáng)，需要在一個(gè)相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)課程。我校每學(xué)期的時(shí)間跨度一般為20周，因此，為了突出各實(shí)驗(yàn)之間的聯(lián)系性，鍛煉學(xué)生的科研思路，我們將實(shí)驗(yàn)課程時(shí)間安排在6周以內(nèi)，每周安排8個(gè)學(xué)時(shí)，分兩次進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)前2周，讓學(xué)生先查找相關(guān)資料，寫出預(yù)習(xí)報(bào)告；實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生初步完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告；實(shí)驗(yàn)課程全部結(jié)束后的2周時(shí)間內(nèi)，學(xué)生自主地查漏補(bǔ)缺，完善實(shí)驗(yàn)報(bào)告。之后為了避免學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程生疏，我們根據(jù)各個(gè)實(shí)驗(yàn)的重要性，每周選擇性地安排了1個(gè)實(shí)驗(yàn)以讓學(xué)生溫故知新。

4 科學(xué)合理的考核方式的探索

本科生階段是學(xué)生積累專業(yè)知識(shí)的最好時(shí)期。分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)開展的目的是為了讓學(xué)生更好地掌握和理解理論知識(shí)、提高學(xué)生基本的實(shí)驗(yàn)操作技能、培養(yǎng)初步的科研思維以及鍛煉他們分析和解決問題的能力（文靜etal.，2013；趙歡，2016；張英etal.，2017）。因此，為了多方面測(cè)試學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，我們采用了多元的考核方式。分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)最終成績(jī)由4部分組成：第一，平時(shí)成績(jī)20%，其中考勤占10%，實(shí)驗(yàn)態(tài)度和操作占10%；第二，預(yù)習(xí)報(bào)告占10%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占15%；第三，實(shí)驗(yàn)操作考試占25%，包括常用儀器的使用、常用實(shí)驗(yàn)技術(shù)操作的熟悉程度；第四，實(shí)驗(yàn)閉卷考試占30%，內(nèi)容涉及實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)問題分析和實(shí)驗(yàn)心得等。

科學(xué)有效地評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，是提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的有力方法。通過這種科學(xué)的考核方式，準(zhǔn)確全面地評(píng)估了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，為學(xué)生進(jìn)一步有目的地提升自己的專業(yè)能力提供了科學(xué)的參考依據(jù)。

5 總結(jié)

有人預(yù)言21世紀(jì)是生物科學(xué)的世紀(jì)，但不是生物類專業(yè)學(xué)生的世紀(jì)。歸根結(jié)底還是生物類專業(yè)畢業(yè)生的專業(yè)知識(shí)薄弱、實(shí)驗(yàn)技能生疏以及科研能力低下。分子生物學(xué)是當(dāng)今生命領(lǐng)域的前沿學(xué)科，通過分子實(shí)驗(yàn)學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革來培養(yǎng)學(xué)生的科研能力，從而提高專業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，無疑是一種非常好的途徑。按照這個(gè)目的，筆者經(jīng)過多年的科研和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，探索出一套適合本科生的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，以期為我國生物類專業(yè)人才的培養(yǎng)事業(yè)添磚加瓦。在今后的教學(xué)實(shí)踐中，我們還會(huì)不斷地推陳出新，與時(shí)俱進(jìn)，具體問題具體分析，不斷地完善分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)藍(lán)圖，使學(xué)生在新時(shí)代具有不可替代的專業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

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