唐穎蕾

摘 要：分子生物學(xué)是一門在分子水平上研究生命現(xiàn)象的學(xué)科，是人類打開生物這個神秘世界的寶貴鑰匙。分子生物學(xué)也是一門實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的學(xué)科，與其他學(xué)科相比，分子生物學(xué)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)要求很高，因?yàn)榉肿由飳W(xué)實(shí)驗(yàn)是實(shí)踐與理論相結(jié)合的典型課程，所以在教學(xué)中注重培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的創(chuàng)新意識和自主學(xué)習(xí)能力非常重要。

關(guān)鍵詞：分子生物學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué);方法策略

中圖分類號：G642 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

引言

分子生物學(xué)是在分子層面上解析生命現(xiàn)象的科學(xué)，其主要研究內(nèi)容圍繞著生物大分子的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯和調(diào)控的過程展開。分子生物學(xué)是高等教育中生物學(xué)專業(yè)的學(xué)生接觸到的第二門專業(yè)課，其理論與生物化學(xué)、遺傳學(xué)緊密地交織。全面系統(tǒng)地掌握分子生物學(xué)知識為進(jìn)一步學(xué)習(xí)基因工程、細(xì)胞生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)、生物信息學(xué)等前沿學(xué)科奠定基礎(chǔ)。分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程與分子生物學(xué)理論課程相配套，力求讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)操作過程更好地理解分子生物學(xué)的理論知識。然而現(xiàn)實(shí)中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果并不理想，本文將就如何解決分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行探討和改革。

1 分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

1.1學(xué)生興趣不高

分子生物學(xué)理論課較抽象，尤其是現(xiàn)代分子生物學(xué)的技術(shù)部分，學(xué)生難以理解，再加上分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)一般耗時較長、操作要求高，很多學(xué)生對此有排斥心理。

1.2實(shí)驗(yàn)條件不足

受設(shè)備數(shù)量、試劑價格、實(shí)驗(yàn)課時和場地的限制，分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)分組人數(shù)一般為4～5人，極難滿足每一位學(xué)生動手操作的需求。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，個別小組中只有1～2個學(xué)生在動手操作，而稍有惰性的學(xué)生則處于觀看狀態(tài)，這些學(xué)生操作能力得不到鍛煉。

1.3實(shí)驗(yàn)缺乏綜合性和創(chuàng)新性綜合性

實(shí)驗(yàn)時間連續(xù)性強(qiáng)、耗時長，受課時和實(shí)驗(yàn)室限制，綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開出率幾乎為零;同時，由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法落后，學(xué)生的主動意識不強(qiáng)，設(shè)計性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目也比較少。綜合性和設(shè)計性實(shí)驗(yàn)的缺乏，不能滿足學(xué)生對現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)發(fā)展的深入理解，更難培養(yǎng)學(xué)生自主思考、獨(dú)立解決現(xiàn)實(shí)問題的能力。

1.4實(shí)驗(yàn)課堂科學(xué)管理方法不完善

受課時、場地、試劑價格的限制，較貴重儀器設(shè)備缺乏，每次實(shí)驗(yàn)安排學(xué)生人數(shù)多，實(shí)驗(yàn)教師的力量則相對薄弱，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)秩序欠佳。

1.5實(shí)驗(yàn)課程考核方法不合理

由于學(xué)生人數(shù)多，平時溝通少，教師對大多數(shù)學(xué)生不了解，也不能在實(shí)驗(yàn)過程中注意到每一位學(xué)生的表現(xiàn)，故目前對實(shí)驗(yàn)的考核只能參照實(shí)驗(yàn)報告和點(diǎn)名考勤。同時，以往的考核方式側(cè)重于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的考核，只要實(shí)驗(yàn)報告結(jié)果合理，分?jǐn)?shù)就不會差。這種考核方法，一方面助長了實(shí)驗(yàn)積極性不高的學(xué)生的惰性;另一方面使有些學(xué)生為了得到所謂“正確”的結(jié)果，隨意修改實(shí)際數(shù)據(jù)或者抄襲別人的結(jié)果，極少主動分析自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。根據(jù)雷同化的實(shí)驗(yàn)報告，教師很難分辨出成績的真假和高低，難免造成評分不合理的情況，這在一定程度上挫傷了部分學(xué)生操作的積極性。

2 分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革措施

2.1加大實(shí)驗(yàn)室的配套建設(shè)，增加學(xué)生的動手機(jī)會

近年來，學(xué)校和相關(guān)院系加大了對分子生物學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的投入，完善其硬件設(shè)施的建設(shè)，確保實(shí)驗(yàn)儀器、材料、試劑的充分供給，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)分組的最小化;在實(shí)驗(yàn)課程安排上，盡量讓每個同學(xué)獨(dú)立操作，即使有些實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)需要小組成員合作，也要求每個組員都參與到其中，各司其責(zé);在撰寫實(shí)驗(yàn)報告時，每個同學(xué)都有獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，有效地避免了雷同實(shí)驗(yàn)報告的出現(xiàn)。

2.2增設(shè)運(yùn)用到新理論新方法的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

現(xiàn)行的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)介紹了基于DNA連接酶的分子克隆技術(shù)，該實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生了解了分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中的常規(guī)的工具酶如TaqDNA聚合酶、T4DNA連接酶的活性和特點(diǎn)。然而近年來，分子生物學(xué)發(fā)展突飛猛進(jìn)，涌現(xiàn)出了一系列新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)與方法，逐漸取代了傳統(tǒng)的酶切連接技術(shù)，比如一步法克隆技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于各種載體的構(gòu)建中。該方法利用同源重組的原理，可以在質(zhì)粒的任何位點(diǎn)進(jìn)行一個或多個目標(biāo)DNA的片段的插入，而不需要任何限制性內(nèi)切酶和連接酶，具有位點(diǎn)選擇靈活、快速簡便、精確和克隆效率高等特點(diǎn)。因此，在原有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，增設(shè)了一步法克隆實(shí)驗(yàn)，通過與同時實(shí)施的傳統(tǒng)的酶切連接實(shí)驗(yàn)相比較，讓學(xué)生體會到新方法的便捷和強(qiáng)大，還有助于學(xué)生對于DNA同源重組這一教學(xué)難點(diǎn)的理解。

現(xiàn)代的分子生物學(xué)研究已進(jìn)入功能基因組時代，對基因的編碼產(chǎn)物蛋白功能的分析已成為高水平研究中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是基因功能的最終體現(xiàn)。然而傳統(tǒng)的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)并沒有涉及這方面的內(nèi)容。免疫沉淀技術(shù)可以從生物體的上千種不同的蛋白質(zhì)中，富集純化處于天然狀態(tài)的特定蛋白，有利于進(jìn)一步的蛋白功能的詮釋。在傳統(tǒng)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中開展的southern雜交實(shí)驗(yàn)有許多等待的時間，我們同時并行開展了免疫沉淀和western雜交的實(shí)驗(yàn)，既讓課堂時間得到更高效的利用，又開拓了學(xué)生的視野。

2.3利用網(wǎng)絡(luò)資源擴(kuò)展教學(xué)內(nèi)容

互聯(lián)網(wǎng)及超文本鏈接的應(yīng)用為實(shí)驗(yàn)知識的傳授和教學(xué)提供了更廣闊的空間。龍巖學(xué)院已將分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)為網(wǎng)絡(luò)課程，在課程中心平臺設(shè)有課程介紹、教學(xué)大綱、教學(xué)進(jìn)度表及教師信息等基本信息以及全部教學(xué)資源（電子教案、視頻和課件等）。學(xué)生有固定的賬號和密碼，可隨時登錄網(wǎng)站進(jìn)行學(xué)習(xí)。為了滿足學(xué)生課外學(xué)習(xí)的要求，幫助他們了解前沿的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)課程上還附有一系列相關(guān)網(wǎng)站的鏈接，為學(xué)生指明學(xué)習(xí)途徑。網(wǎng)絡(luò)上許多論壇涉及到與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的內(nèi)容，還包括一些實(shí)驗(yàn)失敗的關(guān)鍵技術(shù)細(xì)節(jié)的探討與總結(jié)，借此可以引導(dǎo)學(xué)生網(wǎng)上檢索、尋找實(shí)驗(yàn)過程中遇到問題的解決方法，既有助于提高學(xué)生的文獻(xiàn)檢索能力，又增加了學(xué)習(xí)的興趣，通過培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)習(xí)慣，從而鍛煉他們解決問題的能力。

2.4VR教學(xué)模式

現(xiàn)在有一種走在時代前沿的技術(shù)———VR（VirtualRe-ality），即虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，它是一種利用計算機(jī)生成一種模擬環(huán)境創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計算機(jī)仿真系統(tǒng)，具有多源信息融合、交互式和三維動態(tài)視景等特性，可以使用戶沉浸到該環(huán)境中。目前，該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用至微生物學(xué)上，突破了成本高、周期長、時空局限、易導(dǎo)致污染等限制。學(xué)生可以隨時隨地在虛擬環(huán)境中展開實(shí)驗(yàn)，這提高了學(xué)生的實(shí)踐能力。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)利用虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式主要從應(yīng)用微生物學(xué)和基礎(chǔ)微生物學(xué)兩方面構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容，同時，結(jié)合學(xué)校的廢水、污水的排放問題，把處理該問題的技術(shù)、食用菌資源的調(diào)查等科學(xué)研究成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源和豐富的教學(xué)內(nèi)容。

虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)模式的引入是現(xiàn)代科技發(fā)展的產(chǎn)物，與時代緊密結(jié)合。以現(xiàn)代教學(xué)方式拓寬教學(xué)領(lǐng)域并設(shè)置創(chuàng)新型功能模塊，不僅豐富了教學(xué)內(nèi)容，還提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。但在實(shí)際應(yīng)用中，我們要避免完全將VR技術(shù)代替實(shí)際的實(shí)驗(yàn)操作過程，應(yīng)虛實(shí)結(jié)合，充分發(fā)揮其優(yōu)越性。

結(jié)束語

分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)計思想是緊密結(jié)合學(xué)科的理論基礎(chǔ)，緊跟學(xué)科的發(fā)展，將科研中成熟的先進(jìn)方法和技術(shù)通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)傳授給學(xué)生。然而近年來，傳統(tǒng)的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程逐漸暴露出一些問題和急需完善的方面，通過對該課程進(jìn)行教學(xué)改革，充分地調(diào)動了學(xué)生的積極性和主觀能動性，滿足了學(xué)科迅猛發(fā)展的需要，為培養(yǎng)出兼具嚴(yán)謹(jǐn)與創(chuàng)新精神的科研人才打下基礎(chǔ)。

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