［摘 要］ 近些年分子生物學(xué)技術(shù)發(fā)展非常迅速，因此高等學(xué)校的“分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程應(yīng)隨著時(shí)代的發(fā)展進(jìn)行與時(shí)俱進(jìn)的改革。通過從整體連貫性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容、引入課程思政元素、引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)化操作、探索多種教學(xué)模式和實(shí)踐教學(xué)效果評(píng)價(jià)體系等多個(gè)方面開展教學(xué)改革探索，引導(dǎo)本科生掌握分子生物學(xué)研究的新進(jìn)展，幫助學(xué)生建立整體性、連貫性的科研思維，培養(yǎng)本科生綜合科研能力，滿足復(fù)合型生物學(xué)人才的培養(yǎng)要求。

［關(guān)鍵詞］ 分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)；課程改革；思政元素；綜合能力培養(yǎng)

［基金項(xiàng)目］ 2023年度國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“第二信使cAMP和c-di-GMP響應(yīng)碳源信號(hào)交叉調(diào)控腐敗希瓦氏菌生物被膜起始吸附的分子機(jī)制”（32370583）；2018年度江蘇師范大學(xué)博士學(xué)位教師科研項(xiàng)目“腐敗希瓦氏菌形成生物被膜的關(guān)鍵功能基因鑒定”（18XLRX034）

［作者簡介］ 劉 聰（1983—），女，黑龍江哈爾濱人，博士，江蘇師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院副教授，主要從事微生物分子生物學(xué)研究；劉偉杰（1982—），男，黑龍江齊齊哈爾人，博士，江蘇師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授（通信作者），主要從事微生物分子生物學(xué)研究。

［中圖分類號(hào)］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 1674-9324（2025）06-0069-04 ［收稿日期］ 2024-10-22

“分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程是生物學(xué)相關(guān)專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課程［1-2］，是一門獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)課程，同時(shí)將“微生物學(xué)”“細(xì)胞生物學(xué)”“生物化學(xué)”和“遺傳學(xué)”等多個(gè)課程的知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)在一起［3-4］?！胺肿由飳W(xué)實(shí)驗(yàn)”課是將其理論課內(nèi)容實(shí)踐化的重要培養(yǎng)環(huán)節(jié)，對(duì)于培養(yǎng)本科生學(xué)習(xí)主動(dòng)性、理論聯(lián)系實(shí)際和創(chuàng)新能力尤為重要［5］。

“分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程主要涉及基因組的提取、瓊脂糖凝膠電泳檢測、PCR體外擴(kuò)增目的基因、質(zhì)粒提取、酶切連接轉(zhuǎn)化、感受態(tài)細(xì)胞制備和基因表達(dá)產(chǎn)物鑒定等［3，6］，所涉及的知識(shí)點(diǎn)很多，因此“分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”課能綜合提高本科生的專業(yè)技能。然而目前高校的“分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程在教學(xué)過程中存在一些常見問題，主要體現(xiàn)在：（1）隨著分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的快速發(fā)展，新的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，如Crisper基因編輯等新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，但很多高校的“分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)內(nèi)容還停留在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)操作階段，缺乏開放性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，跟不上前沿分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展步伐，影響了學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)和提高。（2）部分高校的“分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程在教學(xué)過程中，多是注重實(shí)驗(yàn)原理的講解，而缺乏引導(dǎo)學(xué)生對(duì)細(xì)節(jié)性實(shí)驗(yàn)操作的觀察和體會(huì)，也缺乏引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和失敗實(shí)驗(yàn)結(jié)果的獨(dú)立思考，導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上缺乏學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。（3）“分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程設(shè)置的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容彼此之間的連貫性不強(qiáng)，在教學(xué)過程中，教師更加偏重對(duì)每個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)的講解，忽略了多個(gè)實(shí)驗(yàn)之間的內(nèi)在聯(lián)系，使得分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)缺乏整體性，存在碎片化問題，嚴(yán)重影響了本科生的綜合科研能力和邏輯思維能力的培養(yǎng)。因此，迫切需要對(duì)“分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”課開展教育教學(xué)改革［7-9］。

本文基于對(duì)本科生綜合科研能力培養(yǎng)的需求，從以下幾個(gè)方面展開討論：（1）在課程內(nèi)容設(shè)置上，提出應(yīng)更加重視課程設(shè)置的連續(xù)性和整體性。（2）在分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中多是微量操作，這些精細(xì)操作的注意程度會(huì)直接影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的好壞，因此需要引導(dǎo)學(xué)生理解分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的精細(xì)化操作。（3）探索將課程思政元素融入“分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)過程中，提高本科生的專業(yè)水平和思想道德素養(yǎng)。（4）探索構(gòu)建多樣化的教學(xué)模式，充分調(diào)動(dòng)本科生的主觀能動(dòng)性。（5）建立多元化的教學(xué)效果評(píng)價(jià)體系，從而提高本科生科研思維的獨(dú)立性、連貫性和創(chuàng)新性，培養(yǎng)生物學(xué)本科生的綜合科研能力和思想道德素質(zhì)。

一、整體連貫性地設(shè)計(jì)“分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程內(nèi)容，增加綜合性和開放性大實(shí)驗(yàn)

以連續(xù)性、整體性的方式設(shè)置課程進(jìn)度，本文結(jié)合課程特點(diǎn)提出以下教學(xué)安排：動(dòng)物細(xì)胞中基因組DNA的分離純化（4學(xué)時(shí)）；動(dòng)物細(xì)胞中RNA的提取（4學(xué)時(shí)）；核酸的瓊脂糖凝膠電泳檢測（3學(xué)時(shí)）；PCR擴(kuò)增外源目的基因（4學(xué)時(shí)）；瓊脂糖凝膠切膠回收DNA樣品（3學(xué)時(shí)）；大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞制備（4學(xué)時(shí)）；DNA樣品酶切連接和連接產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化（4學(xué)時(shí)）；重組DNA克隆子的篩選和鑒定（4學(xué)時(shí)）；質(zhì)粒DNA的提取和酶切鑒定（3學(xué)時(shí)）；質(zhì)粒DNA的酶切鑒定（3學(xué)時(shí)）；聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測重組蛋白的表達(dá)（6學(xué)時(shí)）。最后，建議增加細(xì)菌中目的基因的基因編輯作為綜合開放性大實(shí)驗(yàn)（12學(xué)時(shí)），共計(jì)54學(xué)時(shí)，幫助學(xué)生綜合掌握分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的全局知識(shí)點(diǎn)。

二、以微量操作和低溫操作實(shí)驗(yàn)作為案例引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)問題

在分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中，存在很多細(xì)節(jié)性實(shí)驗(yàn)操作，與化學(xué)實(shí)驗(yàn)和物理學(xué)實(shí)驗(yàn)相比，分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作很多都達(dá)到微量級(jí)別，實(shí)驗(yàn)結(jié)果失敗后很難查找到具體原因，這主要是因?yàn)楸究粕踅佑|分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)沒有領(lǐng)會(huì)到這門課程的細(xì)節(jié)性問題。例如，在PCR擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)、DNA酶切和連接實(shí)驗(yàn)、連接產(chǎn)物轉(zhuǎn)化等實(shí)驗(yàn)中往往加入的酶制劑量都是微升級(jí)別，甚至小于1微升。如果本科生不能足夠注意微量操作的細(xì)節(jié)很容易失敗，而且教師也很難幫助學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)失敗的具體原因。

在教學(xué)過程中，我們主要以移液器移取痕量酶制劑為例，幫助學(xué)生體會(huì)和理解分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的微量操作。移液器在移取液體時(shí)主要是靠槍體內(nèi)外的壓力差實(shí)現(xiàn)的，首先槍頭插入被移取的液體時(shí)不能插入過深，否則由于液面的壓力差會(huì)導(dǎo)致微量移取液體的準(zhǔn)確性下降，更為重要的是由于槍尖插入過深，酶制劑中含有甘油，酶制劑會(huì)黏附在槍頭的外側(cè)，黏附的體積都已經(jīng)明顯大于所要移取酶制劑的痕量體積，所以應(yīng)該教學(xué)生在移取微量酶制劑時(shí)，要讓學(xué)生體會(huì)槍尖剛剛接觸酶制劑表面吸取比較準(zhǔn)確。當(dāng)移液器將所取到的酶制劑加入PCR體系、酶切體系或者連接體系中時(shí)，同樣需要注意痕量操作。首先槍尖也不能插入太深，否則由于壓力差會(huì)影響槍尖內(nèi)酶制劑的準(zhǔn)確排出，如果不能順利加入反應(yīng)體系中將直接導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。所以，應(yīng)該教學(xué)生在加入新體系前，將槍尖的液體提前排出，由于酶制劑體積非常小，可以看到類似小米粒狀的液滴，而且不會(huì)從槍尖上掉落下來，然后將酶制劑液滴接觸新體系的液面，由于酶制劑中有甘油，可以清楚地看到兩個(gè)液體接觸時(shí)發(fā)生的相變現(xiàn)象，能幫助學(xué)生判斷痕量酶制劑是否成功加入，在分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)及時(shí)排除這個(gè)痕量操作問題。

在利用移液槍移取微量DNA或者RNA樣品與微量上樣緩沖液混合后點(diǎn)樣到瓊脂糖凝膠中時(shí)，學(xué)生會(huì)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)在混合過程中會(huì)產(chǎn)生大量的小氣泡，在加入瓊脂糖凝膠孔時(shí)，由于氣泡比重較低，會(huì)快速飄起，帶動(dòng)DNA樣品從孔內(nèi)逃逸出來，出現(xiàn)一系列問題，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此，我們可以借助這個(gè)學(xué)生發(fā)現(xiàn)的痕量操作小問題指導(dǎo)學(xué)生，這些小氣泡的形成主要是因?yàn)榛靹蜻^程中，槍尖沒有接觸到液滴的底部，混勻時(shí)吸入液體時(shí)，液體界面會(huì)下降，而槍尖沒有及時(shí)跟進(jìn)移動(dòng)，導(dǎo)致液體界面脫離槍尖，有氣體進(jìn)入槍尖，反復(fù)混勻時(shí)就會(huì)產(chǎn)生大量的氣泡影響電泳效果。這時(shí)應(yīng)該將槍尖觸及液體底部，可以顯著降低氣泡的產(chǎn)生，從而提高實(shí)驗(yàn)效果。

通過以上兩個(gè)常見的實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)問題，將移液槍的痕量操作注意事項(xiàng)讓學(xué)生掌握，幫助學(xué)生體會(huì)分子生物學(xué)的細(xì)節(jié)性操作問題，提高學(xué)生的專業(yè)操作技能。

三、挖掘“分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程的思政元素，培養(yǎng)本科生的科研創(chuàng)新精神

思政教育是實(shí)現(xiàn)立德樹人教育目標(biāo)的重要方法［10］，對(duì)于提高本科生的綜合實(shí)驗(yàn)技能，提升學(xué)生的專業(yè)水平和思想道德素養(yǎng)都具有很好的促進(jìn)作用［1，11］。根據(jù)“分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”課的教學(xué)內(nèi)容挖掘有以下幾個(gè)方面的思政元素：課程開始前開展的實(shí)驗(yàn)室安全意識(shí)培訓(xùn)，以人與社會(huì)和自然和諧發(fā)展的思政元素，提高生物學(xué)本科生的實(shí)驗(yàn)室安全和實(shí)驗(yàn)樣品處理規(guī)范，保護(hù)自然環(huán)境等意識(shí)；在從動(dòng)物樣品中提取基因組時(shí)培養(yǎng)本科生愛護(hù)動(dòng)物、尊重實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生存權(quán)益的意識(shí)，讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在人類生物科學(xué)發(fā)展史上做出的貢獻(xiàn)；借助PCR技術(shù)和痕量操作技術(shù)引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性，遵守學(xué)術(shù)道德規(guī)范；以基因克隆技術(shù)和基因編輯技術(shù)為案例幫助本科生樹立正確的人生觀和價(jià)值觀。通過以上課程思政元素的融入，實(shí)現(xiàn)思想政治教育和專業(yè)素質(zhì)教育的有機(jī)結(jié)合，從而達(dá)到提高本科生綜合科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)［12］。

四、構(gòu)建多樣化的教學(xué)模式，充分調(diào)動(dòng)生物學(xué)本科生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性

實(shí)踐互動(dòng)式“課前預(yù)習(xí)—課堂實(shí)踐—課后復(fù)習(xí)”的教學(xué)模式［13］。在實(shí)驗(yàn)課前，會(huì)要求學(xué)生完成對(duì)實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)，根據(jù)課堂理論知識(shí)了解每個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理和操作注意事項(xiàng)，提出所發(fā)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)問題，并撰寫預(yù)習(xí)報(bào)告；在課堂中，教師在講解實(shí)驗(yàn)原理和操作步驟過程中，以問題導(dǎo)向型探究式教學(xué)模式為主體，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新能力［14］；課后會(huì)要求學(xué)生如實(shí)撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，重視實(shí)驗(yàn)結(jié)果的客觀性，鼓勵(lì)學(xué)生充分討論在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)的問題和操作要領(lǐng)，分析實(shí)驗(yàn)失敗的原因和改進(jìn)空間等。

五、建立多元化的教學(xué)效果評(píng)價(jià)體系

目前高校實(shí)驗(yàn)課多是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，而開放性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)所占比例不高。在實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)意想不到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，甚至實(shí)驗(yàn)失敗的現(xiàn)象，尤其是對(duì)于分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)來講，微量操作很難發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)失敗的具體原因，因此以實(shí)驗(yàn)結(jié)果的好壞評(píng)價(jià)教學(xué)效果并不理想。應(yīng)更加重視以全過程性考核和試卷考核相結(jié)合的方式開展教學(xué)效果評(píng)價(jià)［15］。

對(duì)于全過程性評(píng)價(jià)，主要考查學(xué)生課前預(yù)習(xí)報(bào)告所提出的問題，通過課前提問了解學(xué)生掌握整體實(shí)驗(yàn)的情況。在實(shí)驗(yàn)過程中的評(píng)價(jià)，主要通過考查出勤，發(fā)現(xiàn)問題、思考問題和解決實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)的能力，平時(shí)設(shè)置一些教師總結(jié)以往學(xué)生經(jīng)常遇到的實(shí)驗(yàn)失敗問題，展開討論，分析可能失敗的原因。同時(shí)對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，實(shí)驗(yàn)報(bào)告也是重要的全過程評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)。這里主要考查學(xué)生撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的認(rèn)真程度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響因素很多，比如實(shí)驗(yàn)材料好壞、儀器設(shè)備因素等都會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，因此不能單通過評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的好壞來評(píng)價(jià)教學(xué)效果，應(yīng)該更加全面綜合地展開評(píng)價(jià)，建議主要以實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完整性，分析實(shí)驗(yàn)失敗原因的翔實(shí)程度，對(duì)于能夠提出改進(jìn)方案和策略的討論給予成績傾斜。此外，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)應(yīng)該更加重視培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)術(shù)道德規(guī)范，嚴(yán)禁盜用他人實(shí)驗(yàn)結(jié)果等學(xué)術(shù)不端行為，引導(dǎo)學(xué)生尊重客觀事實(shí)。對(duì)于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，往往遇到失敗的實(shí)驗(yàn)，在分析實(shí)驗(yàn)失敗的過程中所學(xué)到的知識(shí)記憶會(huì)更加深刻，所以學(xué)生應(yīng)正視實(shí)驗(yàn)結(jié)果的客觀性。

對(duì)于期末試卷考核，主要考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和常見失敗問題的分析能力，同時(shí)應(yīng)更加重視綜合運(yùn)用多個(gè)實(shí)驗(yàn)技術(shù)解決實(shí)際實(shí)驗(yàn)問題的能力和靈活設(shè)計(jì)新實(shí)驗(yàn)的能力。學(xué)生學(xué)業(yè)成績由三部分成績構(gòu)成：全過程性考核占比60%、期中考試成績考核占比10%、期末考試成績占比30%的權(quán)重綜合計(jì)算出學(xué)生的總成績。為確?？己说墓焦裕谌^程性考核過程中應(yīng)設(shè)置明確的賦分標(biāo)準(zhǔn)和足夠的區(qū)分度，具體主要包括出勤情況（10%）、課堂提問討論的參與情況（30%）、課堂實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析和提出解決問題的能力（30%）、課堂實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)和動(dòng)手實(shí)踐情況（30%）。每項(xiàng)成績考核過程均以紙質(zhì)表格的形式記錄備查，并允許學(xué)生查詢最終成績，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與課堂互動(dòng)討論和創(chuàng)新實(shí)踐的積極性，提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)實(shí)驗(yàn)技能的動(dòng)力。

結(jié)語

近些年，分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)發(fā)展迅猛，新技術(shù)日新月異?！胺肿由飳W(xué)”及其實(shí)驗(yàn)課作為“基因工程”“生物化學(xué)”“分子遺傳學(xué)”“微生物學(xué)”和“細(xì)胞生物學(xué)”等課程的基礎(chǔ)課程，應(yīng)緊跟時(shí)代發(fā)展步伐，這對(duì)于提高生物學(xué)本科生的綜合專業(yè)技能，為學(xué)生未來從事相關(guān)科研工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)具有重要的教育意義，而且對(duì)于推動(dòng)我國高校生物相關(guān)專業(yè)綜合復(fù)合型人才的培養(yǎng)具有重要意義。

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Education Reform of Molecular Biology Experiment Based on Comprehensive Ability Cultivation for Undergraduate Students

LIU Cong， SUN Di， LIU Jia-wen， LIU Wei-jie

（School of Life Science， Jiangsu Normal University， Xuzhou， Jiangsu 221116， China）

Abstract： Molecular biology technology has developed rapidly in recent years， with new technologies and methods constantly emerging. Therefore， the molecular biology experimental courses in higher education institutions should be reformed to keep up with the times. This article explores education reform from multiple aspects， such as designing experimental course content with overall coherence， introducing ideological and political elements into the course， guiding students to understand the trace operation of molecular biology experiments， exploring various teaching modes and effectiveness teaching evaluation systems， in order to guide undergraduate students to grasp the latest research progress in molecular biology， help students establish research thinking with overall coherence， cultivate undergraduate students’ comprehensive scientific research abilities， and meet the requirements of cultivating compound biological talents.

Key words： Molecular Biology Experiments; curriculum reform; ideological and political elements; comprehensive ability cultivation