“雙一流”背景下分子生物學(xué)開放性實驗?zāi)Ｊ教骄?/h1>
2022-03-18 11:38:58吳順蔡燕
創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論研究與實踐 2022年11期
吳順，蔡燕
（中南林業(yè)科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖南長沙 410018）
2015年，國務(wù)院印發(fā)的《統(tǒng)籌推進(jìn)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)總體方案》，要求加強創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，大力推進(jìn)個性化培養(yǎng)，全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)、國際視野、科學(xué)精神和創(chuàng)業(yè)意識、創(chuàng)造能力。在此基礎(chǔ)上，教育部辦公廳于2019年正式印發(fā)了《關(guān)于實施一流本科專業(yè)建設(shè)“雙萬計劃”的通知》，提出從2019-2021年，利用3年的時間建設(shè)10 000 個左右國家級一流本科專業(yè)點和10 000 個左右省級一流本科專業(yè)點。我校林學(xué)、生物技術(shù)專業(yè)和生物工程專業(yè)分別于2019年和2020年被批準(zhǔn)為湖南省一流專業(yè)建設(shè)點，2021年被認(rèn)定為湖南省生物科學(xué)領(lǐng)域基礎(chǔ)學(xué)科拔尖人才培養(yǎng)基地。因此，如何根據(jù)國家、地方經(jīng)濟和社會的發(fā)展需要，尤其是一流本科專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才的要求，對生物學(xué)科類專業(yè)的課程體系和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，建立“以學(xué)為本，以學(xué)生發(fā)展為中心”的人才培養(yǎng)模式，是當(dāng)前生物學(xué)科類專業(yè)建設(shè)的關(guān)鍵。
分子生物學(xué)是研究核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子的形態(tài)、結(jié)構(gòu)特征及其重要性、規(guī)律性和相互關(guān)系的科學(xué)，即從分子水平上闡述蛋白質(zhì)與核酸、蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)之間相互作用關(guān)系及基因表達(dá)調(diào)控機理等，其基本理論和實驗技術(shù)已滲透到植物學(xué)、動物學(xué)、微生物學(xué)等許多學(xué)科領(lǐng)域，也是當(dāng)前較為活躍的生物學(xué)研究領(lǐng)域之一[1]。作為高等農(nóng)林院校生物學(xué)相關(guān)專業(yè)的主干基礎(chǔ)課程，分子生物學(xué)實踐性很強，因此，如何開設(shè)好其實驗課程顯得更加重要。通過分子生物學(xué)實驗課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以加深對分子生物學(xué)理論知識的理解，具備較強的實驗操作能力，并能運用所學(xué)知識分析和解決相關(guān)實際問題[2]。21世紀(jì)要求學(xué)生能夠利用分子生物學(xué)的理論和技術(shù)來分析解答生物學(xué)領(lǐng)域所遇到的各類問題，這也是一個生物科學(xué)工作者的必備素質(zhì)。開放性實驗一般是根據(jù)課程的特點，由學(xué)生與教師協(xié)商選定實驗項目，設(shè)計并實施相關(guān)實驗方案，實驗以教師為引導(dǎo)，學(xué)生為主體，這對調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)學(xué)生對問題的自主觀察和思考能力具有重要意義[3-4]。因此，筆者對分子生物學(xué)的開放性實驗?zāi)Ｊ竭M(jìn)行了探討，經(jīng)過幾年的教學(xué)實踐，分子生物學(xué)實驗教學(xué)質(zhì)量和本科生的實踐創(chuàng)新能力得到了較大提高，教學(xué)效果良好。
1 分子生物學(xué)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀
就我校而言，目前開設(shè)分子生物學(xué)實驗的有生物技術(shù)、生物工程、林學(xué)和生物科學(xué)4 個專業(yè)，在各專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)中明確提出，需要培養(yǎng)出不僅理論基礎(chǔ)扎實，同時具有較強問題分析和解決能力的應(yīng)用型技術(shù)人才。然而，分子生物學(xué)自從成為獨立學(xué)科以來，無論是理論層面還是技術(shù)層面都得到了迅速發(fā)展，但學(xué)校開設(shè)的分子生物學(xué)實驗還是以驗證為主的基礎(chǔ)實驗項目，教師按照實驗教材上的目的、原理、步驟等一步步向?qū)W生詳細(xì)講授，學(xué)生沒有參與感。從學(xué)生的實際操作過程來看，所需的實驗材料與試劑耗材等都是由實驗室提前準(zhǔn)備，學(xué)生進(jìn)入實驗室后只是按照實驗教材上的標(biāo)準(zhǔn)步驟完成相關(guān)操作，得到實驗結(jié)果，最終書寫實驗報告。這種教學(xué)過程都是以班為教學(xué)單位，無法滿足不同層次水平學(xué)生對教學(xué)的需求，不僅降低了學(xué)生對課程學(xué)習(xí)的積極性和主動性，而且無形之中缺少了對學(xué)生試錯能力的培養(yǎng)。
同時，在這種教學(xué)方式下，學(xué)生在實驗過程中基本不會遇到大的問題，只需機械性完成操作即可，不利于培養(yǎng)他們對問題的思考和分析能力，從而無法體驗到實驗過程的樂趣。由于對實驗的參與感不強，部分學(xué)生甚至認(rèn)為實驗課價值不大，做實驗的態(tài)度不積極。對于實驗室而言，由于實驗課都是集中實施，導(dǎo)致上課時儀器設(shè)備數(shù)量不足，而其余時間設(shè)備卻處于閑置狀態(tài)。因此，改革當(dāng)前分子生物學(xué)實驗的教學(xué)方式，使學(xué)生從被動學(xué)習(xí)向主動學(xué)習(xí)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，已經(jīng)勢在必行。
2 分子生物學(xué)開放性實驗?zāi)Ｊ降臉?gòu)建
開放性實驗的模式改變了實驗教學(xué)中教師和學(xué)生的主輔地位，凸顯了學(xué)生在實驗中的主體性[5]，但并不是不需要教師的指導(dǎo)，選題、實施、監(jiān)督、評價都需要教師參與指導(dǎo)，而且還需要教師具有更高的知識水平和較強的教學(xué)組織能力。因此，針對我校分子生物學(xué)實驗實施過程中的不足，結(jié)合分子生物學(xué)實驗課程的特點，我們確定了以夯實學(xué)生基礎(chǔ)和技能、發(fā)掘?qū)W生創(chuàng)新潛能、培養(yǎng)創(chuàng)新能力為目標(biāo)的教學(xué)體系。
2.1 分子生物學(xué)開放性實驗項目的選擇
開放性實驗的主體組成是綜合性實驗和設(shè)計性實驗，綜合性實驗有利于學(xué)生基本實驗技能的培養(yǎng)和提高，而設(shè)計性實驗則有利于進(jìn)一步提高學(xué)生綜合實驗技能，加強學(xué)生獨立思考能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)[6]。因此，結(jié)合分子生物學(xué)課程的特點，我們開設(shè)了植物DNA 和RNA 提取、鑒定及已知基因PCR 擴增的綜合性實驗，以及植物功能基因的重組及在真核細(xì)胞中表達(dá)的設(shè)計性實驗。
綜合性實驗按照常規(guī)實驗?zāi)Ｊ竭M(jìn)行，由學(xué)生根據(jù)個人喜好自主選擇實驗材料，統(tǒng)一在課內(nèi)由教師現(xiàn)場指導(dǎo)，自主完成相關(guān)實驗操作。通過這一教學(xué)過程，學(xué)生既掌握了分子生物學(xué)的基本實驗技能，也初步具有進(jìn)行實驗項目設(shè)計和實施的能力。在設(shè)計性實驗階段，我們要求學(xué)生根據(jù)實驗?zāi)繕?biāo)，以實驗室非常成熟的植物基因功能研究技術(shù)為主線，對克隆的幾個植物基因構(gòu)建融合基因，并進(jìn)行真核細(xì)胞表達(dá)。這一實驗設(shè)計過程基本涵蓋了植物基因功能研究的全部技術(shù)流程，有利于學(xué)生對整個分子生物學(xué)實驗技術(shù)體系的融會貫通，也可以通過這個自主學(xué)習(xí)過程，實現(xiàn)學(xué)生從被動學(xué)習(xí)向主動學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變，極大地提高學(xué)生的科研和創(chuàng)新能力。
當(dāng)然，在實驗實施過程中，學(xué)生也會碰到各種不同的突發(fā)問題，這就需要教師提前針對可能出現(xiàn)的情況，做好相應(yīng)的預(yù)案，如準(zhǔn)備某些實驗中間產(chǎn)物或某些替代技術(shù)方案，以使學(xué)生在自己無法獨立完成的情況下繼續(xù)進(jìn)行下一步實驗。
2.2 分子生物學(xué)開放性實驗的教學(xué)實踐
分子生物學(xué)開放性實驗教學(xué)主要是結(jié)合各專業(yè)教師的科研實驗成果，學(xué)生根據(jù)自身的興趣分成若干個小組，每小組5-10 人，然后根據(jù)自身的學(xué)習(xí)情況和課程任務(wù)制定實驗計劃，充分調(diào)動了學(xué)生的主觀能動性和團結(jié)協(xié)作能力，為學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題提供良好的鍛煉空間。實驗的開放主要分為定時開放、全天開放和預(yù)約開放三種形式，大大提高了實驗室資源的利用效率，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。
由于教師的時間有限以及實驗室課程開設(shè)的時間檔期影響，教師需要提前明確分子生物學(xué)實驗基本操作、注意事項以及儀器使用規(guī)范等。教師安排好開放的實驗項目或?qū)W生自主選擇基礎(chǔ)實驗項目，學(xué)生按規(guī)定時間進(jìn)入實驗室，由教師進(jìn)行講授和指導(dǎo)。當(dāng)然，這種定時開放方式與傳統(tǒng)教學(xué)方式還是存在一定區(qū)別的，由于它注重學(xué)生的自主性，更有利于調(diào)動學(xué)生的積極性。此外，由于學(xué)生人數(shù)較多，難以同時滿足所有學(xué)生對基礎(chǔ)實驗的需要，對此，實驗室資源采取全天開放模式，加強對學(xué)生基本操作技能的訓(xùn)練。對于部分學(xué)生計劃的某些實驗項目要用到的大型儀器設(shè)備（如熒光定量PCR 儀、高速冷凍離心機、梯度PCR 儀等），由于實驗室設(shè)備不足、考慮儀器的常規(guī)維護(hù)以及管理人員的時間安排等因素，我們采取預(yù)約開放模式，滿足部分學(xué)生對分子生物學(xué)項目進(jìn)行深入研究的需求。
通過開放性的分子生物學(xué)實驗教學(xué)實踐，既完成了分子生物學(xué)實驗教學(xué)任務(wù)，也實現(xiàn)了充分挖掘?qū)W生學(xué)習(xí)潛力和實施分層次培養(yǎng)的目標(biāo)，取得了良好的教學(xué)效果。
2.3 分子生物學(xué)開放性實驗的考核評價
我校分子生物學(xué)實驗課程成績與理論課程成績一樣單獨設(shè)置，獨立計算學(xué)分，但實驗課程更注重操作技能和分析解決問題的能力，其考核過程和方式應(yīng)該明顯有別于理論課程。
在分子生物學(xué)實驗課程中，改變了往常以實驗報告和上課表現(xiàn)作為成績評定依據(jù)的作法，而更注重對學(xué)生進(jìn)行全過程考核，評價分為學(xué)生自評、互評以及師評三部分。待學(xué)生完成全部實驗后，教師將全體學(xué)生組織在一起，對本次課程進(jìn)行集體考核評價。首先由學(xué)生小組選派代表對本次實驗項目的總體思路和實驗情況進(jìn)行介紹、總結(jié)和打分；然后由全體學(xué)生對每一小組的實驗項目進(jìn)行分析和質(zhì)疑，發(fā)表各自見解；最后，教師根據(jù)學(xué)生的自評和互評情況進(jìn)行點評，對于學(xué)生取得的成績給予鼓勵性評價，并指出不足和提出合理建議。評價成績最終依據(jù)包括分子生物學(xué)理論知識（20%）、實際操作技能（30%）、對結(jié)果的分析與建議（30%）以及實驗態(tài)度（20%）。
3 分子生物學(xué)開放性實驗?zāi)Ｊ降膶嵤┬Ч?/h2>
分子生物學(xué)作為我校生物學(xué)和林學(xué)相關(guān)專業(yè)的重要基礎(chǔ)學(xué)科，其實驗教學(xué)是學(xué)生理解分子生物學(xué)基本理論知識和掌握基本操作技術(shù)的最佳途徑。因此，只有不斷更新實驗內(nèi)容和改進(jìn)實驗方法，才能讓學(xué)生更快地適應(yīng)分子生物學(xué)的快速發(fā)展和學(xué)科發(fā)展的需要。由于分子生物學(xué)的實踐性較強，我們采用開放性實驗教學(xué)方式，較好地鍛煉了學(xué)生獨立操作和獨立思考的能力，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性較高，創(chuàng)新思維和實踐能力得到了較大提高。通過多年的教學(xué)探討和實踐以及對生物工程、林學(xué)和生物技術(shù)專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行訪談?wù){(diào)查得知，95.7%的學(xué)生認(rèn)為相較于其他實驗課程，分子生物學(xué)開放性實驗?zāi)Ｊ礁芗ぐl(fā)他們的學(xué)習(xí)積極性和主動性，思維能力和動手能力得到了較大提高，對理論知識的理解也有了進(jìn)一步的提升。
3.1 學(xué)生的實驗參與度明顯提升
實行開放性實驗?zāi)Ｊ胶?，學(xué)生都會按小組從實驗準(zhǔn)備開始認(rèn)真完成相關(guān)實驗步驟。如在“植物RNA 提取與鑒定實驗”中，我們要求學(xué)生小組預(yù)先寫出實施流程，提前自己動手配制提取液、電泳緩沖液等試劑，并按要求完成相關(guān)操作。就實施效果來看，大部分學(xué)生都積極參與了整個實驗的準(zhǔn)備過程，通過相互之間的提醒，能順利完成任務(wù)。
3.2 學(xué)生的問題分析能力和團結(jié)協(xié)作精神明顯提高
分子生物學(xué)開放性實驗?zāi)Ｊ綇娬{(diào)學(xué)生小組內(nèi)的配合以及小組間的協(xié)調(diào)，更需要任課教師的全程耐心輔導(dǎo)，這不僅有利于鍛煉學(xué)生的團隊合作精神，也有利于拉近教師和學(xué)生的距離，加強師生的交流溝通，生生互動和師生互動的效應(yīng)明顯，達(dá)到了互學(xué)互促、共同提高的學(xué)習(xí)目的。
對于實驗中碰到的問題，學(xué)生經(jīng)常會一起查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料并討論，比如植物DNA 的定量問題，對于出現(xiàn)的不理想的結(jié)果，學(xué)生會聚集在一起從提取過程、純化方法等可能出現(xiàn)失誤的地方進(jìn)行分析，尋找原因。同時，對于其他小組出現(xiàn)的問題，盡管實驗內(nèi)容可能不同，但學(xué)生間也會相互討論并提出可能的解決方案。通過這門課程的學(xué)習(xí)，同學(xué)間的關(guān)系更加融洽，對實驗的相關(guān)原理和技能有了更進(jìn)一步的理解和掌握，也極大地提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。
3.3 學(xué)生的實驗報告質(zhì)量和實驗成績明顯改善
實驗報告的撰寫是實驗課的重要一環(huán)，既是學(xué)生實驗最終成績的重要依據(jù)，也是鍛煉學(xué)生動手能力和論文寫作能力的重要方面。大部分學(xué)生都能在教師的指導(dǎo)下，對自己設(shè)計的實驗內(nèi)容和碰到的相關(guān)情況進(jìn)行較深入的分析和討論，也提出了某些獨到見解。例如，在已知基因的PCR 擴增實驗中，某些學(xué)生自己嘗試設(shè)計引物對其他植物進(jìn)行了擴增，同時對PCR 擴增出現(xiàn)的結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析，并對今后的實驗提出解決方案。這些都反映出學(xué)生對實驗課的重視程度明顯提高，創(chuàng)新思維能力也有了較大提升。
總之，與傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方法相比，分子生物學(xué)的開放性實驗教學(xué)具有靈活自由和獨特高效的特點，這為我校乃至其他高等院校的相關(guān)實驗課程教學(xué)提供了新的實踐方式，也為創(chuàng)新型人才培養(yǎng)找到了一條新的路徑。
盡管對分子生物學(xué)開放式實驗教學(xué)所做的積極探索和實踐已經(jīng)取得了一定的成效，但還存在需要進(jìn)一步完善的地方，如這種教學(xué)方式在增加學(xué)生自由度的同時，會大大增加實驗室教師和管理人員的工作量，學(xué)校需要出臺相關(guān)配套措施，支持和鼓勵相關(guān)人員的工作。此外，分子生物學(xué)開放性實驗?zāi)Ｊ绞怯蓪W(xué)生自主設(shè)計實驗方案，這對教師的知識儲備和實驗技能提出了更高的要求，教師需要結(jié)合自己的科研開發(fā)出更多創(chuàng)新性實驗，以滿足學(xué)生的需求?？傊?，實行分子生物學(xué)實驗的開放模式工作量大且十分復(fù)雜細(xì)致，在實踐過程會可能出現(xiàn)各種難以預(yù)料的情況，因此，我們需要積極探索問題和總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，達(dá)到預(yù)定的教學(xué)目標(biāo)。在后續(xù)的實踐過程中，我們將在這些方面進(jìn)行深入探討，以提高分子生物學(xué)實驗的教學(xué)水平，培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的創(chuàng)新型專業(yè)人才。
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分子生物學(xué)是研究核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子的形態(tài)、結(jié)構(gòu)特征及其重要性、規(guī)律性和相互關(guān)系的科學(xué)，即從分子水平上闡述蛋白質(zhì)與核酸、蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)之間相互作用關(guān)系及基因表達(dá)調(diào)控機理等，其基本理論和實驗技術(shù)已滲透到植物學(xué)、動物學(xué)、微生物學(xué)等許多學(xué)科領(lǐng)域，也是當(dāng)前較為活躍的生物學(xué)研究領(lǐng)域之一[1]。作為高等農(nóng)林院校生物學(xué)相關(guān)專業(yè)的主干基礎(chǔ)課程，分子生物學(xué)實踐性很強，因此，如何開設(shè)好其實驗課程顯得更加重要。通過分子生物學(xué)實驗課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以加深對分子生物學(xué)理論知識的理解，具備較強的實驗操作能力，并能運用所學(xué)知識分析和解決相關(guān)實際問題[2]。21世紀(jì)要求學(xué)生能夠利用分子生物學(xué)的理論和技術(shù)來分析解答生物學(xué)領(lǐng)域所遇到的各類問題，這也是一個生物科學(xué)工作者的必備素質(zhì)。開放性實驗一般是根據(jù)課程的特點，由學(xué)生與教師協(xié)商選定實驗項目，設(shè)計并實施相關(guān)實驗方案，實驗以教師為引導(dǎo)，學(xué)生為主體，這對調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)學(xué)生對問題的自主觀察和思考能力具有重要意義[3-4]。因此，筆者對分子生物學(xué)的開放性實驗?zāi)Ｊ竭M(jìn)行了探討，經(jīng)過幾年的教學(xué)實踐，分子生物學(xué)實驗教學(xué)質(zhì)量和本科生的實踐創(chuàng)新能力得到了較大提高，教學(xué)效果良好。
1 分子生物學(xué)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀
就我校而言，目前開設(shè)分子生物學(xué)實驗的有生物技術(shù)、生物工程、林學(xué)和生物科學(xué)4 個專業(yè)，在各專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)中明確提出，需要培養(yǎng)出不僅理論基礎(chǔ)扎實，同時具有較強問題分析和解決能力的應(yīng)用型技術(shù)人才。然而，分子生物學(xué)自從成為獨立學(xué)科以來，無論是理論層面還是技術(shù)層面都得到了迅速發(fā)展，但學(xué)校開設(shè)的分子生物學(xué)實驗還是以驗證為主的基礎(chǔ)實驗項目，教師按照實驗教材上的目的、原理、步驟等一步步向?qū)W生詳細(xì)講授，學(xué)生沒有參與感。從學(xué)生的實際操作過程來看，所需的實驗材料與試劑耗材等都是由實驗室提前準(zhǔn)備，學(xué)生進(jìn)入實驗室后只是按照實驗教材上的標(biāo)準(zhǔn)步驟完成相關(guān)操作，得到實驗結(jié)果，最終書寫實驗報告。這種教學(xué)過程都是以班為教學(xué)單位，無法滿足不同層次水平學(xué)生對教學(xué)的需求，不僅降低了學(xué)生對課程學(xué)習(xí)的積極性和主動性，而且無形之中缺少了對學(xué)生試錯能力的培養(yǎng)。
同時，在這種教學(xué)方式下，學(xué)生在實驗過程中基本不會遇到大的問題，只需機械性完成操作即可，不利于培養(yǎng)他們對問題的思考和分析能力，從而無法體驗到實驗過程的樂趣。由于對實驗的參與感不強，部分學(xué)生甚至認(rèn)為實驗課價值不大，做實驗的態(tài)度不積極。對于實驗室而言，由于實驗課都是集中實施，導(dǎo)致上課時儀器設(shè)備數(shù)量不足，而其余時間設(shè)備卻處于閑置狀態(tài)。因此，改革當(dāng)前分子生物學(xué)實驗的教學(xué)方式，使學(xué)生從被動學(xué)習(xí)向主動學(xué)習(xí)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，已經(jīng)勢在必行。
2 分子生物學(xué)開放性實驗?zāi)Ｊ降臉?gòu)建
開放性實驗的模式改變了實驗教學(xué)中教師和學(xué)生的主輔地位，凸顯了學(xué)生在實驗中的主體性[5]，但并不是不需要教師的指導(dǎo)，選題、實施、監(jiān)督、評價都需要教師參與指導(dǎo)，而且還需要教師具有更高的知識水平和較強的教學(xué)組織能力。因此，針對我校分子生物學(xué)實驗實施過程中的不足，結(jié)合分子生物學(xué)實驗課程的特點，我們確定了以夯實學(xué)生基礎(chǔ)和技能、發(fā)掘?qū)W生創(chuàng)新潛能、培養(yǎng)創(chuàng)新能力為目標(biāo)的教學(xué)體系。
2.1 分子生物學(xué)開放性實驗項目的選擇
開放性實驗的主體組成是綜合性實驗和設(shè)計性實驗，綜合性實驗有利于學(xué)生基本實驗技能的培養(yǎng)和提高，而設(shè)計性實驗則有利于進(jìn)一步提高學(xué)生綜合實驗技能，加強學(xué)生獨立思考能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)[6]。因此，結(jié)合分子生物學(xué)課程的特點，我們開設(shè)了植物DNA 和RNA 提取、鑒定及已知基因PCR 擴增的綜合性實驗，以及植物功能基因的重組及在真核細(xì)胞中表達(dá)的設(shè)計性實驗。
綜合性實驗按照常規(guī)實驗?zāi)Ｊ竭M(jìn)行，由學(xué)生根據(jù)個人喜好自主選擇實驗材料，統(tǒng)一在課內(nèi)由教師現(xiàn)場指導(dǎo)，自主完成相關(guān)實驗操作。通過這一教學(xué)過程，學(xué)生既掌握了分子生物學(xué)的基本實驗技能，也初步具有進(jìn)行實驗項目設(shè)計和實施的能力。在設(shè)計性實驗階段，我們要求學(xué)生根據(jù)實驗?zāi)繕?biāo)，以實驗室非常成熟的植物基因功能研究技術(shù)為主線，對克隆的幾個植物基因構(gòu)建融合基因，并進(jìn)行真核細(xì)胞表達(dá)。這一實驗設(shè)計過程基本涵蓋了植物基因功能研究的全部技術(shù)流程，有利于學(xué)生對整個分子生物學(xué)實驗技術(shù)體系的融會貫通，也可以通過這個自主學(xué)習(xí)過程，實現(xiàn)學(xué)生從被動學(xué)習(xí)向主動學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變，極大地提高學(xué)生的科研和創(chuàng)新能力。
當(dāng)然，在實驗實施過程中，學(xué)生也會碰到各種不同的突發(fā)問題，這就需要教師提前針對可能出現(xiàn)的情況，做好相應(yīng)的預(yù)案，如準(zhǔn)備某些實驗中間產(chǎn)物或某些替代技術(shù)方案，以使學(xué)生在自己無法獨立完成的情況下繼續(xù)進(jìn)行下一步實驗。
2.2 分子生物學(xué)開放性實驗的教學(xué)實踐
分子生物學(xué)開放性實驗教學(xué)主要是結(jié)合各專業(yè)教師的科研實驗成果，學(xué)生根據(jù)自身的興趣分成若干個小組，每小組5-10 人，然后根據(jù)自身的學(xué)習(xí)情況和課程任務(wù)制定實驗計劃，充分調(diào)動了學(xué)生的主觀能動性和團結(jié)協(xié)作能力，為學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題提供良好的鍛煉空間。實驗的開放主要分為定時開放、全天開放和預(yù)約開放三種形式，大大提高了實驗室資源的利用效率，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。
由于教師的時間有限以及實驗室課程開設(shè)的時間檔期影響，教師需要提前明確分子生物學(xué)實驗基本操作、注意事項以及儀器使用規(guī)范等。教師安排好開放的實驗項目或?qū)W生自主選擇基礎(chǔ)實驗項目，學(xué)生按規(guī)定時間進(jìn)入實驗室，由教師進(jìn)行講授和指導(dǎo)。當(dāng)然，這種定時開放方式與傳統(tǒng)教學(xué)方式還是存在一定區(qū)別的，由于它注重學(xué)生的自主性，更有利于調(diào)動學(xué)生的積極性。此外，由于學(xué)生人數(shù)較多，難以同時滿足所有學(xué)生對基礎(chǔ)實驗的需要，對此，實驗室資源采取全天開放模式，加強對學(xué)生基本操作技能的訓(xùn)練。對于部分學(xué)生計劃的某些實驗項目要用到的大型儀器設(shè)備（如熒光定量PCR 儀、高速冷凍離心機、梯度PCR 儀等），由于實驗室設(shè)備不足、考慮儀器的常規(guī)維護(hù)以及管理人員的時間安排等因素，我們采取預(yù)約開放模式，滿足部分學(xué)生對分子生物學(xué)項目進(jìn)行深入研究的需求。
通過開放性的分子生物學(xué)實驗教學(xué)實踐，既完成了分子生物學(xué)實驗教學(xué)任務(wù)，也實現(xiàn)了充分挖掘?qū)W生學(xué)習(xí)潛力和實施分層次培養(yǎng)的目標(biāo)，取得了良好的教學(xué)效果。
2.3 分子生物學(xué)開放性實驗的考核評價
我校分子生物學(xué)實驗課程成績與理論課程成績一樣單獨設(shè)置，獨立計算學(xué)分，但實驗課程更注重操作技能和分析解決問題的能力，其考核過程和方式應(yīng)該明顯有別于理論課程。
在分子生物學(xué)實驗課程中，改變了往常以實驗報告和上課表現(xiàn)作為成績評定依據(jù)的作法，而更注重對學(xué)生進(jìn)行全過程考核，評價分為學(xué)生自評、互評以及師評三部分。待學(xué)生完成全部實驗后，教師將全體學(xué)生組織在一起，對本次課程進(jìn)行集體考核評價。首先由學(xué)生小組選派代表對本次實驗項目的總體思路和實驗情況進(jìn)行介紹、總結(jié)和打分；然后由全體學(xué)生對每一小組的實驗項目進(jìn)行分析和質(zhì)疑，發(fā)表各自見解；最后，教師根據(jù)學(xué)生的自評和互評情況進(jìn)行點評，對于學(xué)生取得的成績給予鼓勵性評價，并指出不足和提出合理建議。評價成績最終依據(jù)包括分子生物學(xué)理論知識（20%）、實際操作技能（30%）、對結(jié)果的分析與建議（30%）以及實驗態(tài)度（20%）。
3 分子生物學(xué)開放性實驗?zāi)Ｊ降膶嵤┬Ч?/h2>
分子生物學(xué)作為我校生物學(xué)和林學(xué)相關(guān)專業(yè)的重要基礎(chǔ)學(xué)科，其實驗教學(xué)是學(xué)生理解分子生物學(xué)基本理論知識和掌握基本操作技術(shù)的最佳途徑。因此，只有不斷更新實驗內(nèi)容和改進(jìn)實驗方法，才能讓學(xué)生更快地適應(yīng)分子生物學(xué)的快速發(fā)展和學(xué)科發(fā)展的需要。由于分子生物學(xué)的實踐性較強，我們采用開放性實驗教學(xué)方式，較好地鍛煉了學(xué)生獨立操作和獨立思考的能力，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性較高，創(chuàng)新思維和實踐能力得到了較大提高。通過多年的教學(xué)探討和實踐以及對生物工程、林學(xué)和生物技術(shù)專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行訪談?wù){(diào)查得知，95.7%的學(xué)生認(rèn)為相較于其他實驗課程，分子生物學(xué)開放性實驗?zāi)Ｊ礁芗ぐl(fā)他們的學(xué)習(xí)積極性和主動性，思維能力和動手能力得到了較大提高，對理論知識的理解也有了進(jìn)一步的提升。
3.1 學(xué)生的實驗參與度明顯提升
實行開放性實驗?zāi)Ｊ胶?，學(xué)生都會按小組從實驗準(zhǔn)備開始認(rèn)真完成相關(guān)實驗步驟。如在“植物RNA 提取與鑒定實驗”中，我們要求學(xué)生小組預(yù)先寫出實施流程，提前自己動手配制提取液、電泳緩沖液等試劑，并按要求完成相關(guān)操作。就實施效果來看，大部分學(xué)生都積極參與了整個實驗的準(zhǔn)備過程，通過相互之間的提醒，能順利完成任務(wù)。
3.2 學(xué)生的問題分析能力和團結(jié)協(xié)作精神明顯提高
分子生物學(xué)開放性實驗?zāi)Ｊ綇娬{(diào)學(xué)生小組內(nèi)的配合以及小組間的協(xié)調(diào)，更需要任課教師的全程耐心輔導(dǎo)，這不僅有利于鍛煉學(xué)生的團隊合作精神，也有利于拉近教師和學(xué)生的距離，加強師生的交流溝通，生生互動和師生互動的效應(yīng)明顯，達(dá)到了互學(xué)互促、共同提高的學(xué)習(xí)目的。
對于實驗中碰到的問題，學(xué)生經(jīng)常會一起查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料并討論，比如植物DNA 的定量問題，對于出現(xiàn)的不理想的結(jié)果，學(xué)生會聚集在一起從提取過程、純化方法等可能出現(xiàn)失誤的地方進(jìn)行分析，尋找原因。同時，對于其他小組出現(xiàn)的問題，盡管實驗內(nèi)容可能不同，但學(xué)生間也會相互討論并提出可能的解決方案。通過這門課程的學(xué)習(xí)，同學(xué)間的關(guān)系更加融洽，對實驗的相關(guān)原理和技能有了更進(jìn)一步的理解和掌握，也極大地提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。
3.3 學(xué)生的實驗報告質(zhì)量和實驗成績明顯改善
實驗報告的撰寫是實驗課的重要一環(huán)，既是學(xué)生實驗最終成績的重要依據(jù)，也是鍛煉學(xué)生動手能力和論文寫作能力的重要方面。大部分學(xué)生都能在教師的指導(dǎo)下，對自己設(shè)計的實驗內(nèi)容和碰到的相關(guān)情況進(jìn)行較深入的分析和討論，也提出了某些獨到見解。例如，在已知基因的PCR 擴增實驗中，某些學(xué)生自己嘗試設(shè)計引物對其他植物進(jìn)行了擴增，同時對PCR 擴增出現(xiàn)的結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析，并對今后的實驗提出解決方案。這些都反映出學(xué)生對實驗課的重視程度明顯提高，創(chuàng)新思維能力也有了較大提升。
總之，與傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方法相比，分子生物學(xué)的開放性實驗教學(xué)具有靈活自由和獨特高效的特點，這為我校乃至其他高等院校的相關(guān)實驗課程教學(xué)提供了新的實踐方式，也為創(chuàng)新型人才培養(yǎng)找到了一條新的路徑。
盡管對分子生物學(xué)開放式實驗教學(xué)所做的積極探索和實踐已經(jīng)取得了一定的成效，但還存在需要進(jìn)一步完善的地方，如這種教學(xué)方式在增加學(xué)生自由度的同時，會大大增加實驗室教師和管理人員的工作量，學(xué)校需要出臺相關(guān)配套措施，支持和鼓勵相關(guān)人員的工作。此外，分子生物學(xué)開放性實驗?zāi)Ｊ绞怯蓪W(xué)生自主設(shè)計實驗方案，這對教師的知識儲備和實驗技能提出了更高的要求，教師需要結(jié)合自己的科研開發(fā)出更多創(chuàng)新性實驗，以滿足學(xué)生的需求?？傊?，實行分子生物學(xué)實驗的開放模式工作量大且十分復(fù)雜細(xì)致，在實踐過程會可能出現(xiàn)各種難以預(yù)料的情況，因此，我們需要積極探索問題和總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，達(dá)到預(yù)定的教學(xué)目標(biāo)。在后續(xù)的實踐過程中，我們將在這些方面進(jìn)行深入探討，以提高分子生物學(xué)實驗的教學(xué)水平，培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的創(chuàng)新型專業(yè)人才。
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