分子生物學(xué)綜合性實驗教學(xué)改革和探索

曹正宇　朱國萍

摘 要：分子生物學(xué)是一門實踐性較強(qiáng)的前沿學(xué)科，實驗教學(xué)是其重要組成部分。安徽師范大學(xué)借助教育部“國家級雙語教學(xué)示范課程建設(shè)項目”的機(jī)遇，對分子生物學(xué)實驗教學(xué)的建設(shè)與改革進(jìn)行了探索。該文介紹了安徽師范大學(xué)分子生物學(xué)綜合實驗改革的背景、理念及目標(biāo)，提出了綜合性實驗教學(xué)體系的設(shè)計，這種改革方式不僅能提高學(xué)生對實驗的參與度和關(guān)心度，還能將理論知識系統(tǒng)化，并形成一種整體思維方式。

關(guān)鍵詞：分子生物學(xué)；綜合性實驗；改革

中圖分類號 G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2014）10-126-03

綜合性實驗也稱為復(fù)合型實驗，是對學(xué)生實驗技能和實驗方法進(jìn)行綜合訓(xùn)練的一種大實驗，其內(nèi)容組合了多項單個實驗，是一個系統(tǒng)的、連續(xù)的過程，類似于一個比較完整的科研過程，前一實驗內(nèi)容作為后一實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)，實驗間聯(lián)系性強(qiáng)。它一方面要求對理論知識有較強(qiáng)的綜合能力，可以培養(yǎng)學(xué)生對知識的綜合能力及應(yīng)變能力，另一方面其復(fù)雜性也可以極大地提高學(xué)生對實驗結(jié)果的關(guān)注度，提升實踐操作的興趣和能力[1]。2001 年8月，教育部印發(fā)了《關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》，要求各高等學(xué)校積極推動使用英語等外語進(jìn)行教學(xué)[2]。安徽師范大學(xué)分子生物學(xué)雙語教學(xué)于2009年獲得教育部“國家級雙語教學(xué)示范課程建設(shè)項目”，其實驗教學(xué)也是建設(shè)內(nèi)容之一。本文總結(jié)了安徽師范大學(xué)在分子生物學(xué)綜合性實驗改革中的背景、目標(biāo)和建設(shè)體系等內(nèi)容。

1 分子生物學(xué)綜合性實驗改革背景

分子生物學(xué)是在分子水平研究生命本質(zhì)的一門學(xué)科，是當(dāng)前生命科學(xué)中發(fā)展最快并與其他學(xué)科廣泛交叉及相互滲透的前沿學(xué)科[3]，是生物科學(xué)、生物技術(shù)和應(yīng)用生物科學(xué)等專業(yè)的基礎(chǔ)課程，在此基礎(chǔ)上開設(shè)其他專業(yè)方向課程，如基因工程、酶工程、發(fā)酵工程和分子免疫學(xué)等。

以往我校分子生物學(xué)實驗內(nèi)容設(shè)置是選取相對經(jīng)典的驗證性實驗，忽略了實驗項目之間的內(nèi)在聯(lián)系，導(dǎo)致實驗項目相對孤立、缺乏知識邏輯、項目間的邏輯順序不合理等問題，一般采用理論教學(xué)與實驗教學(xué)穿插的方式進(jìn)行教學(xué)，每次實驗間隔的時間較長，不利于學(xué)生知識的系統(tǒng)化；且由于各課程間缺乏交流，導(dǎo)致不同課程間的某些實驗項目相同或相似，如分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、生物化學(xué)、基因工程、細(xì)胞生物學(xué)等學(xué)科，在實驗項目上均出現(xiàn)同質(zhì)化現(xiàn)象，同一個實驗項目在不同實驗指導(dǎo)教材中反復(fù)出現(xiàn)。

近年來，我校雖然多次對實驗教學(xué)考核方式進(jìn)行了調(diào)整，目前考核方式為平時成績占60%，期末考試成績占40%，但是對各部分的具體要求未有明確說明。這種考核方式對學(xué)生的激勵作用不大，不能很好地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。以上這些問題影響了學(xué)生對實驗的興趣及主動性，甚至出現(xiàn)學(xué)生輕視實驗教學(xué)的現(xiàn)象，不僅不利于教學(xué)質(zhì)量的提高，也不利于學(xué)生能力的培養(yǎng)。

2 綜合性實驗設(shè)置的理念及目標(biāo)

2.1 設(shè)置理念 分子生物學(xué)涉及面廣、知識更新快，在我校其理論課程以雙語為教學(xué)手段，學(xué)生在理論素養(yǎng)和專業(yè)外語方面具有較好的基礎(chǔ)。通過設(shè)置綜合性實驗讓學(xué)生形成良好的整體思維，將理論課程中學(xué)習(xí)到的知識系統(tǒng)化，增強(qiáng)實踐能力，使學(xué)生在理論素養(yǎng)、專業(yè)外語、思維模式和實踐能力等方面的能力均得到提高，培養(yǎng)出能適應(yīng)生物學(xué)專業(yè)突飛猛進(jìn)的高素質(zhì)人才。

2.2 設(shè)置目標(biāo) 一是摒除現(xiàn)有問題，改變我校以往以“點”形式為設(shè)置實驗課程，重點突出課程內(nèi)和課程間知識的系統(tǒng)性和整體性。先將基礎(chǔ)實驗課程設(shè)置為綜合性實驗，將單個實驗項目的“點”串聯(lián)成“線”，再通過在基礎(chǔ)課程實驗上設(shè)置專業(yè)方向課程實驗，逐步形成“面”。二是使學(xué)生掌握扎實的分子生物學(xué)基礎(chǔ)技術(shù)實踐能力，并最終使學(xué)生將知識系統(tǒng)化，學(xué)會整體思維方式。三是提高學(xué)生對實驗的重視度、參與度和興趣度。

3 綜合性實驗教學(xué)體系的設(shè)計

3.1 建立整體貫通的實驗內(nèi)容 根據(jù)我院分子生物學(xué)在各專業(yè)的定位、學(xué)科特點、存在的問題及課程設(shè)置目標(biāo)，為學(xué)生設(shè)計一套完整的分子克隆技術(shù)實驗作為分子生物學(xué)基礎(chǔ)綜合性實驗，后繼的高級實驗技術(shù)將在專業(yè)方向課程中以此為基礎(chǔ)繼續(xù)開設(shè)，如在基因工程中學(xué)習(xí)蛋白質(zhì)表達(dá)及檢測技術(shù)，在酶工程中學(xué)習(xí)蛋白質(zhì)純化技術(shù)和酶學(xué)性質(zhì)分析技術(shù)等。分子生物學(xué)實驗共設(shè)36學(xué)時，7d內(nèi)完成教學(xué)，學(xué)生在實驗指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下完成整個操作流程，所有操作均由學(xué)生完成，提高學(xué)生的參與度，改變學(xué)生以往只按步驟做實驗，不參與前期準(zhǔn)備的狀況。流程如圖1所示。

為了保證綜合性實驗的連貫性，我校實施了實驗教學(xué)月來集中強(qiáng)化訓(xùn)練。將理論課設(shè)置在學(xué)期前段，上調(diào)理論課周學(xué)時，整個理論教學(xué)過程要在前13周內(nèi)完成，在后期設(shè)置了為期30d的實驗教學(xué)月。在實驗教學(xué)月中，各年級的所有實驗均在此期間完成，由于實驗具有連貫性和整體性，實驗項目環(huán)環(huán)相扣，故將基礎(chǔ)實驗設(shè)置在前，其他專業(yè)方向?qū)嶒炘O(shè)置在后，每門實驗同時開設(shè)4個平行教學(xué)班。

3.2 完善基礎(chǔ)設(shè)施和教材建設(shè) 在上述實驗?zāi)繕?biāo)和實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)上，我院對相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行了改造和建設(shè)，先期配置了4間多媒體公用實驗室，共享了部分儀器設(shè)備，改變了以往為每門課程專門配備儀器設(shè)備的模式；同時在方案的基礎(chǔ)上，配備了空缺儀器，保證每4人能共有一套基礎(chǔ)儀器。

教材建設(shè)也是教學(xué)改革的一部分，教學(xué)效果設(shè)想和試驗最終都要體現(xiàn)和落實在教材建設(shè)上，而作為教學(xué)改革的物化成果，教材的質(zhì)量對學(xué)校教學(xué)改革的效果有很大影響[4]。我校分子生物學(xué)在建設(shè)國家級雙語教學(xué)示范課程建設(shè)項目時，已為理論課程選用和編寫了一批實用教材[5]。為了配合綜合性實驗教學(xué)和雙語教學(xué)，首先應(yīng)將各課程的實驗進(jìn)行優(yōu)化組合編寫一套符合各專業(yè)特點的實驗教材，盡可能地使整個大學(xué)過程的實驗教學(xué)體系完整化、系統(tǒng)化，并分段實施教學(xué)，避免不同課程之間過于獨立，實驗項目重復(fù)等問題；其次，在雙語教師和實驗技術(shù)人員的共同努力下編寫了一本分子生物學(xué)英文實驗教材并投入使用；最后輔以現(xiàn)有的實驗教材作為補(bǔ)充。endprint

3.3 運(yùn)用現(xiàn)代化的教學(xué)手段 分子生物學(xué)實驗課程是一門對操作要求極為嚴(yán)格的實驗，同時綜合性實驗也要求學(xué)生對很多未接觸過的技術(shù)要有直觀的印象。運(yùn)用多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是我院采用的主要教學(xué)手段，課件、操作錄像、網(wǎng)站資源和相關(guān)軟件都是綜合實驗教學(xué)的一部分。課件和操作錄像是指導(dǎo)學(xué)生了解實驗思路的必要條件，也是指導(dǎo)學(xué)生規(guī)范操作的主要手段。網(wǎng)站資源對現(xiàn)代分子生物學(xué)實驗有極大的參考作用，如文獻(xiàn)和基因序列查找時可以應(yīng)用NCBI等網(wǎng)站；在DNA雙酶切實驗時，可以使用試劑公司網(wǎng)站查找最佳反應(yīng)緩沖液、反應(yīng)時間和條件等；國內(nèi)外最新的實驗技術(shù)，既豐富了教學(xué)內(nèi)容，又可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；生物學(xué)軟件是現(xiàn)代分子生物學(xué)實驗中必不可少的，教學(xué)過程中應(yīng)用多媒體可以直接指導(dǎo)學(xué)生對部分軟件和網(wǎng)絡(luò)的使用，如引物設(shè)計軟件、序列比對軟件和統(tǒng)計學(xué)軟件等。

3.4 組建高水平的教學(xué)團(tuán)隊 我院以國家級雙語教學(xué)示范課程建設(shè)項目為依托，組建了一批高素質(zhì)的雙語教學(xué)師資隊伍[5]；課程組堅持讓教授走進(jìn)實驗室指導(dǎo)本科生實驗，并要求各位教師在實驗過程中介紹自己的研究課題，激發(fā)學(xué)生的興趣；每個教學(xué)班級輔以2名相關(guān)專業(yè)研究生協(xié)助指導(dǎo)學(xué)生的操作過程，保證操作規(guī)范性；同時優(yōu)秀的實驗技術(shù)人員是實驗順利進(jìn)行的基本保障。

3.5 建設(shè)綜合的評價體系 實驗課程評價體系是保證教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵之一，構(gòu)建科學(xué)的實驗考核體系，可以提高實驗教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生對實驗課的關(guān)注度與興趣度。實驗成績評定包括平時成績、操作考試和理論考試成績3方面內(nèi)容，其中平時成績占60%、操作考試占20%、理論考試占20%。平時成績包括出勤、實驗報告、課堂態(tài)度、操作規(guī)范程度等。其中，實驗報告改變了單個實驗項目的報告形式，而是要求學(xué)生按照整體思維，用科研論文的形式撰寫實驗的思路，列舉實驗材料和儀器設(shè)備，陳述實驗步驟和方法、分析并討論實驗結(jié)果，著重培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)實驗結(jié)果和撰寫科研論文的能力；操作考試主要考察學(xué)生實驗過程是否規(guī)范，以及在沒有指導(dǎo)下的操作能力；理論考試主要是對實驗理論、方法原理及運(yùn)用等進(jìn)行閉卷考試，促使學(xué)生將理論知識與實際操作相結(jié)合。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)編：張宏民）endprint