分子生物學實驗教學改革的研究與實踐

雷海英，張建國，趙玉芳，王志軍，王 琦

（1.長治學院 生物科學與技術系，山西 長治 046011；2.山西大同市礦區馬脊梁礦中學，山西 大同 037027）

分子生物學實驗教學改革的研究與實踐

雷海英1，張建國1，趙玉芳2，王志軍1，王 琦1

（1.長治學院 生物科學與技術系，山西 長治 046011；2.山西大同市礦區馬脊梁礦中學，山西 大同 037027）

文章從優化教學內容、改變實驗教學形式、改革實驗教學方法三個方面入手，對分子生物學實驗教學改革進行了探索。實踐證明上述教學改革在提高學生的獲取知識能力和動手操作能力以及培養團隊意識方面取得了很好的效果。

分子生物學實驗；教學改革；學生能力

分子生物學從開設到現在只有五十多年的時間，在人類文明發展史上雖只是短暫的一段，卻使生物學發生了巨大變化，其進展可謂極其迅猛[1]。分子生物學現已成為擁有技術最多的學科之一，逐漸成為生物學各學科的前沿和生長點，并正在與其他學科廣泛交叉與滲透。大學本科的分子生物學實驗課作為生物專業非常重要的一門專業必修課，是一門實驗性非常強的學科，是高技能生物類人才必須掌握的基本技術，能夠為以后的科研活動打好基礎[2]。

分子生物學實驗技能的培養在本科階段的學習顯得尤為重要，因此，實驗技能和科研意識的培養也就更為重要。基于以上分子生物學實驗教學現狀，為提高該課程的教學質量，提高教學的實際效果，充分調動學生的積極性，實現教學目標，我們從教學內容、教學形式和教學方法三個方面，對分子生物學實驗教學進行了初步的改革探索和實踐。

1 根據學科特點，優化整合實驗內容

結合分子生物學實驗學科的前后連貫、緊密結合等特性[3]，我們對分子實驗進行了改革實踐，對實驗精心選取，形成一個系列化的大實驗，做到實驗難度循序漸進；對實驗內容進行了編排，使實驗內容前后貫穿，實驗前后形成一個整體。

在教學過程中，使學生意識到只有把每一個實驗都認真做好，才能順利完成整個實驗，只有前一個實驗結果合格，下一個實驗才能繼續進行（上一個實驗是下一個實驗的材料），這樣學生做實驗也有了興趣和動力，并且每一次的結果也會認真對待。

下面是對分子生物學實驗的安排：

實驗一、溶液的配置；

實驗二、質粒DNA（載體） 的提取（驗證性）；

實驗三、植物基因組DNA的提取（驗證性）；

實驗四、瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA（驗證性）；

實驗五、PCR基本原理及PCR基因擴增目的基因（驗證與考試性）；

實驗六、大腸桿菌感受態細胞的制備及重組子的轉化（驗證性）；

實驗七、Southern雜交（研究與考試性）；

實驗八、植物總RNA的提取（研究與考試性）。

2 從細節入手，建立完整的實驗體系

2.1 加強基本技能，提高教學效果

實驗大體分為了三種形式：第一種是驗證性的實驗，只要按照書上的標準程序認真去做就行，這也是對學生基本技能的鍛煉；第二種采用了考試的形式，這樣使學生能夠高度重視，也能考查到他們對基本技能的掌握程度；第三種形式是研究性質的，讓學生對一個還陌生的課題組成團隊，自己去查閱資料、討論、理解并能夠結合考核的形式講解出來。

鑒于分子生物學的每一個實驗幾乎都需要同種的試劑，也考慮到學生往往眼高手低，我們把要用到的緩沖液及培養基，以及配置需要較長時間的試劑，從計算、稱量、配制等集中起來作為同一個實驗，讓學生獨立完成。實驗二是材料的準備實驗，先告知學生這個實驗結果在后面實驗是要作為材料用到的，這樣他們會盡可能的認真對待每一步。第三個實驗是對實驗二的補充。在這一環節中應盡量避免有的同學因實驗二的結果不理想，而產生下一個實驗就沒有材料可用的想法，同時這也是對實驗器具、方法的應用和鞏固。實驗四是對前兩個實驗結果的檢測，同時也是分子生物學必不可少的分離技術。通過以上環節，學生不僅可以提高實驗技能，而且加深了對理論知識的理解，使學生能輕松自如地描述分子克隆的原理及過程，不再認為分子生物學實驗是一門枯燥的實驗課。

2.2 教與考相結合，提高教學質量

結合筆者從事科研工作的經驗，對實驗五的內容做了修改。由于近幾年來PCR實驗應用非常廣泛，為調動學生的積極性，采用了考試的形式。考試之前先給學生講解實驗的原理、程序、過程、注意事項及結果分析等；而后將PCR實驗所用到的材料、用量做好記錄；確定PCR的五種材料所要達到的最終濃度；每種材料設計四種不同的初濃度（一種濃度代表從不同廠家買來的一個初始濃度，這樣也可以避免學生相互抄襲），分別寫在小紙條上，分類放置；接著每位同學每個材料抽取一個小紙條，要求學生首先計算出各個材料所需用量，并把計算公式寫在紙上，完成后獨立操作每個樣品的加樣過程。

由于分子實驗是對生物在分子層次上的研究，是極小單位（通常是微克、微升、甚至是納克）數量級的研究，實驗的精確度要求非常高，所以要求學生做到盡量精準。而且個人認為科研做記錄是一個很好的習慣，這樣可以培養學生嚴謹的科研態度，同樣減少了每次合作偷懶依賴他人的可能性。

本次實驗過程簡單，完全能夠在三個課時內順利完成，而且經濟有效。這樣的實驗可以算作一個基本技能的綜合考察，既有前幾個實驗中具體試劑的實際配置，也有移液槍的使用，這樣也可以檢驗每個學生對前面實驗是否認真對待，并一對一加以及時糾正。

3 以技能和能力培養為主，完善教學方法

3.1 利用有限資源，引導自主學習，形成科研思維

實驗七是Southern雜交實驗。這一實驗是做完前幾個實驗后，進行的一個綜合性大實驗，涵蓋了前幾個實驗所有的技術，所需時間很長，且實驗耗材昂貴，實驗條件要求高，一般實驗室根本無法滿足所有同學參與的要求，很難在三個課時的時間里完成。為了能讓所有同學都參與并掌握，我們采用了研究性學習方法，即提前布置預習，同時播放相關視頻，學生對實驗有初步了解后，將他們按五個人一組進行分組，分工合作共同查資料，共同探討實驗原理及過程；要求學生做到了解實驗的每一步驟，掌握每一個試劑、每一步驟的作用，并做到能夠按照自己認為最標準的模型順利完成的程度，再進行的提問考查式的實驗課。五個人一組分工合作進行實驗，兩位同學操作，一位同學輔助，還有一位同學講解實驗內容，另一位同學記錄老師的提問以及過程中遇到的問題。開始實驗之前給他們半個小時的準備時間，除了所用試劑、時間上可以替代或縮短外，其他形式都依據標準的實驗程序進行；同時所做的每一步驟都解釋它的用途，這樣直至完成整個程序。期間老師對以前學過的或者現在需要掌握的一些知識進行提問（比如：酶切的方法、瓊脂糖凝膠電泳結果分析、探針標記法等），最后老師對實驗進行總結和點評。

實驗八的初衷是加強學生的研究意識。實驗的難度比較大，在現有實驗條件的基礎上，上一個實驗順利完成后，繼續培養學生獨立的科研能力。自己查資料，把所有的要求都做到熟練掌握，再進行操作。由于實驗本身條件要求比較苛刻，結果總是不盡人意，因此這個實驗仍在繼續改進當中，但學生的反應都認為挺好，重在掌握知識的過程，不在結果本身。

一般實驗教學基本上是“三步走”的模式：老師自己做好準備工作，學生按部就班完成實驗，寫個實驗報告交了完事。如今，一改往日的方法，先提前布置實驗內容，以積極調動學生主觀能動性，努力培養學生實事求是的科學態度為準則；實驗結束后，要求學生認真書寫總結報告，而不僅是實驗報告，還要對實驗的方法提出寶貴的意見，對教學效果做出評價。在整個過程中，同學們學會了如何去查閱資料，變被動學習為主動學習。在做實驗的同時學會了主動思考，初步了解了科研的方法，加強了獲取知識的能力，學生學習的積極性明顯提高。

3.2 重視實驗教學，培養團隊意識

實驗過程中的合作形式豐富，既培養獨立的意識，同時也培養相互協作的精神，比如自己計算，兩人共用一套移液槍，五人組成一個團隊查閱資料討論，所有同學共用一臺離心機。由于儀器不可能做到每組一臺，但是如果實驗不能同步進行，很多同學處于等待狀態，這不僅會造成儀器設備的高度消耗，而且不能按照正常程序安排完成實驗，也就會導致整個實驗的失敗。這就要求學生協調好分工和合作，科學實驗的分工與協作是一個科研工作者應具備的素質，養成良好的科研習慣，為將來從事科學研究打下良好的基礎[3]。

4 結語

本科教學具有學時少和學生人數多的特點，所以對于本科階段的實驗而言學生不可能全部進行操作。分子生物學實驗開設的時間又較短，一般本科院校開設的時間都在1998年以后[4]。為提高實驗課教學質量，以尋求更加合適的教學內容、教學方法與形式，只有通過不同層次的教學方式的實施，在獲取知識的同時，既鍛煉學生的科研思維與創新意識，也培養團隊合作意識，使學生能更好地掌握和應用所學的實驗技能，提高學生獨立思考問題和解決問題的能力。因此，在今后的實驗課中，分子生物學實驗教學效果還有待進一步探索。

［1］王文娟，朱俊華，尹芳，張雪丹.分子生物學實驗課程教學改革的實踐與探索［J］.北京城市學院學報，2010，（3）：66-70.

［2］朱俊華，尹芳.“分子生物學實驗”課程體系的建立和考核方法的改革［J］.北京城市學院學報,2007，（2）：37-39.

［3］張彥定，黃義德，胡雪鋒.本科分子生物學實驗教學的思考［J］.新課程研究，2008，126（9）：115-116.

The Teaching Reform and Practice of M olecular Biology Experiment

LEIHai-ying1，ZHANG Jian-guo1，ZHAO Yu-fang2，WANG Zhi-jun1，WANGQi1

（1.Department of Biological sciences and Technology Changzhi University，Changzhi Shanxi 046011；2.the Majiliang Middle School of TongmeiGroup，Datong Shanxi 037027）

This article explores the teaching reform ofmolecular biology experiment in the level in terms of teaching content，teaching forms，teaching approach.Through teaching practice，this result proved that it is effective in enhancing students'knowledge obtaining and operating ability.its well as cultivating students'team spirit.

molecular biology experiment；teaching reform and practice；students'ability

Q7

A

1673-2014（2011）02-0101-03

2011—01—12

山西省高校開發項目（20081042），山西省長治學院校基金資助項目（2008206）。

雷海英（1978一），女，山西平遙人，碩士，主要從事分子生物學教學與研究。

（責任編輯 王璟琳）