莊黎麗

（南京農(nóng)業(yè)大學 草業(yè)學院，江蘇 南京 210095）

分子生物學是通過研究核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子結(jié)構(gòu)和功能從而闡述生命現(xiàn)象本質(zhì)的科學。截至目前，全國各大高校的農(nóng)學與生物相關(guān)學科基本都會開設(shè)分子生物學課程［1］?！胺肿由飳W實驗”作為分子生物學重要的輔助課程，其課程開設(shè)的目的是幫助學生通過實際操作把抽象的知識具象化，將課堂上所學的知識在實驗過程中找到落腳點，做到理論與實踐相結(jié)合，增強學生對分子生物學理論知識的理解?！胺肿由飳W實驗”涉及內(nèi)容廣泛，單個實驗耗時長且實驗與實驗之間常環(huán)環(huán)相扣，即這次的實驗結(jié)果作為下一次實驗的基礎(chǔ)［2-3］。然而，當前本科生教學培養(yǎng)方案的趨勢為增加通識課程和素質(zhì)拓展課程，精簡實驗教學學時。因此，對當前任課教師的課程內(nèi)容設(shè)計和授課能力提出了更高的要求。如何在有限的學時數(shù)下，讓學生充分發(fā)揮其主觀能動性，并認識到只有經(jīng)過“理論—實驗—理論—實驗”這樣反復的強化訓練，才能真正掌握分子生物學知識和實驗技能就顯得尤為重要。

筆者所在的南京農(nóng)業(yè)大學草業(yè)學院，讀研深造是本科生就業(yè)的重要途徑。從生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢的宏觀角度看，分子生物學是當前的科研熱點，從學生自身發(fā)展的微觀角度看，分子生物學已經(jīng)成為農(nóng)學類研究生必備的專業(yè)基礎(chǔ)知識，因此開設(shè)分子生物學選修課程是當前形勢下的必然選擇。然而目前“分子生物學實驗”的學時數(shù)被大大壓縮，學生很難在較短的時間內(nèi)掌握實驗的基本操作流程，導致學生在讀研初期無法快速適應(yīng)實驗室的科研生活。本項目結(jié)合當前南京農(nóng)業(yè)大學草業(yè)學院開設(shè)“分子生物學實驗”課程面臨的困境，有針對性地進行課程改革，目的在于充分發(fā)揮本科生的“主人翁”精神，鼓勵其積極參與各個實驗模塊，為其之后的科研道路打好基礎(chǔ)、做好鋪墊。

一、課程面臨的困境及解決策略

（一）缺乏專門的教學實驗平臺，經(jīng)費不足

南京農(nóng)業(yè)大學草業(yè)學院是從動物科技學院和園藝學院獨立出來，于2012年組建而成的新學院。與學校其他涉農(nóng)學院諸如農(nóng)學院、植物保護學院、園藝學院、生命科學學院、資源與環(huán)境保護學院等大學院相比，學科基礎(chǔ)相對比較薄弱。學院雖然設(shè)有5個不同研究方向的課題組及實驗室，但是并沒有獨立的分子生物學實驗教學平臺。另外，學院擬每年撥款2000元教學經(jīng)費用于采購“分子生物學實驗”課程所需用品。但由于試劑價格昂貴，擬定的教學經(jīng)費很難滿足教師的教學需求，也無法達到培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的目的?；诖?，結(jié)合選課學生體量相對較小的現(xiàn)狀及實驗內(nèi)容的具體要求，學院與學校的國家植物生產(chǎn)中心開放實驗室聯(lián)系，借用其平臺開展教學工作，試劑耗材的購買委托任課教師所在的草類植物生理與分子生物學研究團隊進行，每學年給予其2000元的報銷額度。這樣既解決了教學平臺缺失的問題，避免了學校教學平臺的重復建設(shè)，又節(jié)約了教學經(jīng)費。

（二）無專門實驗人員做實驗準備工作

分子生物學實驗涉及的實驗樣品、試劑紛繁復雜，在生命科學學院等大學院開設(shè)的“分子生物學”課程通常教職人員分工明確，有專門的實驗人員負責每一堂課的實驗準備［4］，任課教師負責講解課堂內(nèi)容，梳理實驗流程，學生進行實驗操作和書寫實驗報告。我院目前可以借用公共平臺，對基本儀器設(shè)備的需求能夠得到滿足，但是針對具體實驗涉及的一些試劑或者樣品，缺乏專人準備。目前采取的策略是，學院配備一名研究生作為助教協(xié)助教師開展工作，同時，讓選課的本科生在課余時間參與實驗前期的準備工作，這也為學生全面了解和掌握實驗內(nèi)容提供了便利條件。

二、課程教改方法

（一）分析選課對象及實驗內(nèi)容

南京農(nóng)業(yè)大學草業(yè)學院選擇“分子生物學實驗”課程的學生人數(shù)總體較少（其中2018—2019學年為19人），但均有讀研意向，求知欲較強，主觀能動性較高，并且同時修讀“分子生物學”理論課程。實驗內(nèi)容方面，參考教學大綱，本門課程共18學時包括5個實驗，即植物DNA、RNA及質(zhì)粒的提取，質(zhì)粒的酶切和PCR技術(shù)，并且每個實驗都涉及凝膠電泳，實驗內(nèi)容上有一定的重復性。正是由于學生人數(shù)少，實驗內(nèi)容有適當?shù)闹貜图訌?，為我們進行教學改革提供了有利的主體條件。

（二）課程設(shè)計

將整個課程劃分為課前、課中、課后三大階段，每個階段又劃分為2～4個具體的模塊，共計8個模塊（見圖1）。每個模塊的內(nèi)容細分如下。（1）實驗課件準備：因?qū)嶒炚n程比理論課程晚9周開始，學生基于“分子生物學”理論課學習內(nèi)容，制作相應(yīng)的PPT或者視頻資料，用于實驗開始前的講解展示。實驗課件內(nèi)容包括實驗原理、實驗中重要試劑的作用、實驗步驟、預期實驗結(jié)果及問題分析等。PPT的講解可由準備課件的學生完成，也可由同組其他學生完成。（2）實驗材料、試劑準備：學生在助教指導下準備實驗材料（如采集草坪草葉片，培養(yǎng)提取質(zhì)粒用菌株等）、采購試劑及耗材、配置實驗試劑等。（3）實驗操作：要求學生嚴格按照實驗步驟進行實驗操作。（4）學生答疑：每次實驗有兩名學生負責現(xiàn)場回答實驗中出現(xiàn)問題時的解決方法，例如離心機無法正常工作、每一種實驗試劑的作用等，這對學生要求比較高，需要提前吃透理論知識，查閱大量資料，并預先掌握實驗儀器的正確使用方法。（5）實驗室安全管理：主要強調(diào)實驗涉及的?；返娜∮霉芾?、實驗廢棄物的處理方法及對實驗產(chǎn)生的?；防姆诸悺＃?）實驗報告撰寫：要求每位學生在得到實驗結(jié)果后撰寫實驗報告。（7）學生批改報告：讓學生批改實驗報告，但最終成績由學生評分和教師評分綜合得出。（8）教學反饋：課程結(jié)束后請學生對教改課堂提出意見和建議，便于課程內(nèi)容后續(xù)的優(yōu)化改進。

圖1 “分子生物學實驗”教學改革模塊示意圖

（三）教改實行方法

5次實驗課程均由學生主導完成8個模塊，其中第1次教師會給予較多示范和指導。實驗操作、實驗報告撰寫和教學反饋這3個模塊，每名學生每次實驗均需參與完成。剩余5個模塊，則結(jié)合學生總?cè)藬?shù)，分為5個小組（每個小組3～4人），每一次實驗，每個小組完成其中一個模塊，并且小組涉及的模塊會進行輪換。教師全程參與5次實驗，對每個學生進行觀察、打分，必要時才進行指導和干預。

三、課程教改成效

（一）學生的主體地位得到強化

以教師為主導的“分子生物學實驗”課程，不管實驗設(shè)計如何精巧全面，PPT制作如何精美，操作步驟示范如何詳盡，學生始終是處于被動接受的地位。本次教改實踐，讓學生掌握每一個實驗模塊的主權(quán)，自己查資料做課件，在此過程中，對每一種試劑的作用有了更加深刻的了解，對于實驗每一步的目的也更加清晰。實驗操作中，由于有既定分工任務(wù)，有相當一部分學生對于實驗步驟了然于胸，能夠幫助指導其他同學進行實驗操作。以往課程中，實驗安全問題一直是被忽視的部分。本次教改使學生加深了對于有毒有害試劑的了解，掌握了如何正確對實驗廢棄物進行分類［5］，明白實驗后的收尾工作也是實驗必不可少的一部分。

（二）教改實踐成果反饋于教學課堂

本次教改包括課程結(jié)束后學生對于實驗課教學的反饋評價。從收到的19份（選課總?cè)藬?shù)）反饋結(jié)果來看，所有學生都認為這樣的教學方法讓他們極大地提升了學習的主動性和有效性。在這種自我探索的過程中，學生具備了實驗操作的基本技能，并且加深了對于理論知識的認識。通過批改實驗報告這一嘗試，很多學生意識到認真寫報告的重要性。寫報告是一個梳理思路并復盤實驗流程的過程，只有書寫規(guī)范、條理清晰并加入自己思考的實驗報告，才會取得較高的分數(shù)。同時，也有一些學生對于今后的實驗課程提出了一些建議，例如，前期實驗試劑的準備可以更加精細，不同小組的成員可以各自準備自己小組的試劑，這樣就不會因為要共用一支試劑而出現(xiàn)等待的情況，同時也能避免個別人污染了試劑，導致所有人的實驗結(jié)果都受到干擾的情況。

（三）多元化評價學生成績

傳統(tǒng)的“分子生物學實驗”課程的考核方式比較單一，主要依賴于學生的實驗報告［6-7］。一份完整的實驗報告基本包括實驗目的、實驗原理、實驗儀器、試劑耗材、實驗步驟、實驗結(jié)果及討論分析等幾個部分。其中，大部分內(nèi)容都是照搬書本。對于實驗結(jié)果和實驗討論部分，學生中也會出現(xiàn)相似度極高甚至一模一樣的情況，教師面對這樣的實驗報告很難給出公平的分數(shù)。本教改引入了多個考核模塊，考核方式更加完善，解決了僅以實驗報告決定學生分數(shù)的過于片面的問題，也更加受到學生的歡迎。

四、課程教改存在的問題及解決方法

總體來看，本次教改實踐效果得到了學生和教師（包括教學督導）的肯定。但是由于教學經(jīng)費、實驗條件、學時數(shù)等各方面的限制，課程仍然存在一些不足之處。

（一）實驗學時數(shù)不足導致單個實驗時間緊張，整體實驗內(nèi)容不夠豐富

本課程作為選修課，一共18學時，按照生命科學學院1個實驗6學時計算，只能安排3個實驗。但是我們?yōu)閷W生安排了5個實驗，導致每個實驗的時間較為緊張，這就要求學生對實驗內(nèi)容非常熟悉，操作也要更加熟練才能每次在規(guī)定的4學時內(nèi)完成一次實驗。另外，5個實驗的內(nèi)容有一定的重復性，內(nèi)容上不夠豐富，沒有涉及分子克隆等實驗操作。針對這個問題，有意向在農(nóng)學領(lǐng)域繼續(xù)深造的學生可通過學院后續(xù)的大學生研究訓練項目及畢業(yè)論文進一步深入學習。

（二）個別學生主動性不足

由于受儀器設(shè)備、實驗經(jīng)費及學時等多方面因素的制約，課程設(shè)計為分組實驗，一個組中有一些成員可能全程沒有機會親自動手操作，甚至沒有參與其他模塊中的任何一項任務(wù)。雖然這樣的學生是少數(shù)，但是在今后的課程中，我們認為可以通過隨機抽取的方式來督促學生更加主動地參與到實驗中去。例如：某一次實驗課，某一個組的任務(wù)是制作并講解PPT。教師可以隨機抽取該組中任意一名學生來完成此項任務(wù)，并且其成績代表整個組的水平。

結(jié)語

當前涉農(nóng)或生物相關(guān)專業(yè)基本都開設(shè)了分子生物學及其實驗課程，本次教改實踐表明，針對弱勢學科專業(yè)的學生，精妙地設(shè)計實驗教學課堂，可以最大程度節(jié)約人力、物力和財力，獲得事半功倍的教學效果。學生在此過程中可以得到充分鍛煉，做到理論知識和科研實踐相融合，也為他們提前了解研究生科研生活和實驗室的運行規(guī)則提供了一個很好的體驗機會。