高職分子生物學檢驗課程教學改革與實踐①

裴正峰 胥振國 蔡玉華 蔣 斌

(合肥職業技術學院生物工程學院，合肥 238000)

分子生物學是生命科學領域發展最快的學科之一，是由傳統的生物化學、生物物理學、細胞生物學、遺傳學、微生物學及免疫學等專業技術的滲透、綜合而形成的，同時包含了數學、化學、物理學、計算機科學和信息技術的廣泛滲入，并在此基礎上發明和創造了一系列特有的技術手段，如DNA及RNA的印跡轉移、核酸分子雜交、DNA重組技術、基因體外擴增、DNA測序等。分子生物學檢驗是醫學檢驗專業主干課程之一[1]，以分子生物學理論為基礎，以DNA、RNA或蛋白質為診斷材料，通過分析基因的存在、變異或表達，從而為疾病的診斷提供更加直接、更為科學的信息，同時對解決精準醫療的相關問題提供了實驗室檢測依據。目前分子生物檢驗課程主要作為研究生和本科生選修或必修課程[2]。鑒于采用分子水平分析疾病發生的原因、跟蹤疾病發展過程、檢測感染性病原體已成為很多醫學檢驗實驗室的常規工作，尤其在第三獨立檢驗機構廣泛的開展。根據分子生物學檢驗臨床崗位需求，我校于2012年建成了高標準的分子生物學實驗室，并從2013年開始在我校醫學檢驗專業開設分子生物學檢驗課程。

當前我國高職醫學檢驗專業招生是文理兼收[3]，學生生物學基礎薄弱[4]，大部分學生覺得分子生物學檢驗課程內容比較抽象難懂，因此學生產生了厭學情緒，學習效果比較差。我校分子生物學檢驗課程在第四學期開設，課時為24學時，在如此有限的課時內，任課教師要想將理論深奧難懂、內容抽象的分子生物學檢驗課程教好比較困難。為此，我校分子生物學檢驗教學團隊以培養高等“技能型”人才為目標，以職業技能培養為根本，對分子生物學檢驗課程教學進行了大膽的改革與創新，編寫“十二五”校本特色教材《分子生物學檢驗》。教材內容以基本理論、臨床基礎知識、檢驗技能與診斷標準為一體，突出技能。并在精細化教學過程上下足功夫，對課程考核方式進行了改革，確保教學效果。以下是近幾年來對醫學檢驗專業分子生物學檢驗課程教改革內容的一些探索和實踐，與同行切磋。

1 課程改革設計思路

根據“職業人”的培養目標和職業崗位(群)對知識、能力結構要求，以分子生物檢驗崗位工作任務為引領，注重用先進理念和行業規范來組織教學內容。把職業崗位所需知識和實踐能力的培養融匯于教學內容之中，并貫穿始終。兼顧理論知識和實踐知識，緊緊抓住職業技能培養這個目標，從技能應用角度來選擇教學內容。既要選“必需、夠用”的理論內容，又融入足夠的實訓內容，實現理實一體化，使學生能在操作型、管理型崗位上發揮才華。課程設計了三個模塊：首先是基礎知識模塊，學生在課堂進行基礎理論與實踐相結合的學習；其次是基本技能模塊，學生在分子生物實驗室進行綜合知識和技能的學習和實訓；最后是技術應用模塊，學生在分子生物檢驗實訓室進行技術應用實訓，體現教學過程的實踐性、開發性和職業性，實現了學校教學活動與臨床分子生物檢驗實踐活動的無縫對接(見表1)。

2 將抽象理論知識融合于技能訓練項目之中，構建串行課程體系

為了把分子生物檢驗與相關理論知識融合在一起，教學中以分子生物檢驗操作技能為明線，分子生物學理論知識為暗線，將分子生物學檢驗理論知識融入分子生物檢驗各個基本技能訓練項目之中，從而改變了傳統教學中實驗課為理論課服務的從屬關系。如：將基因和基因組、原核生物和真核生物基因組、人類基因組計劃等知識理論穿插于核酸提取、DNA重組技術，將PCR原理、基因工程、蛋白質組學與核酸分子雜交、聚合酶鏈反應、DNA芯片技術結合。在課程改革中，著重基礎理論知識與實踐技能的統一、傳統性與時代性的統一、基礎與臨床的統一，將原有主體結構“并行”課程體系轉化為工作過程的“串行”課程體系，編寫了《分子生物學檢驗》“十二五”特色校本教材，形成了講授的知識前后銜接，所學的技能層層遞進，即工學結合的“串行體系”。如：分子生物的實驗基礎知識-核酸的分離與純化技術-重組DNA技術-PCR技術-核酸分子雜交技術-蛋白質分析技術-鑒定結論-撰寫檢驗報告，從簡單到復雜，單一到全面，形成了互鎖的串行課程體系。

3 教學方法多措并舉，激發興趣，提高教學效果

3.1在精細化教學過程上下足功夫，確保教學效果 在教學過程中盡量多地引用臨床案例，讓學生感受到實際例子就發生在身邊，把神秘深奧的分子生物學檢驗知識變成實實在在的真實感受。在每一次課的最后，針對下一次課的重點與難點，布置復習作業，并在下一次課開始時進行簡短課堂提問，調動學生學習分子生物學檢驗課程的積極性。同時布置思考題，讓學生在針對下一次課的預習中有一個明確的主題，并使之成為下一次課堂討論的題目，開展形式多樣的課堂討論，以問題帶動學習，激發學生學習分子生物檢驗課程的興趣，充分重視學生在教學活動中的主導地位。在每一章課程的最后，利用課堂授課時間，通過大約10道選擇題或5道簡答題的方式，由教師引領學生對本章課程所講授的基本概念與基本理論進行系統復習，對重點難點內容給予集中討論，開展教師與學生之間，以及學生與學生之間的課堂互動，活躍課堂氣氛，讓學生在一個相對輕松愉快的氛圍中加深鞏固對知識的理解與掌握。

表1分子生物學檢驗課程教學模塊化的設計

Tab.1Designofteachingmoduleofmolecularbiologylaboratorycourse

序號模塊內容教學過程設計課時(學時)1基礎知識分子生物學基礎知識理論與實踐相結合62基本技能分子生物學基本操作技能“教、學、做”一體123技術應用分子生物學檢驗項目任務驅動6

3.2結合社會熱點問題，拓寬教學內容，讓學生“睜眼看世界” 讓學生及時了解分子生物學領域的科研成果和最新發現，是這門課程教師的使命之一。近年來，遺傳性疾病、基因突變、腫瘤及更多致命的疾病將于之后的某一天出現，這些讓大眾望而生畏的名詞，在我們分子生物學檢驗課堂上，卻往往是熱烈探討與研究的課題。我們應該要讓學生了解它們、面對它們，生理學和醫學領域已經成為人類健康最后的堡壘，值得慶幸的是，從古至今，有無數先輩曾經在這一領域為之奮斗終生，并將有更多的人繼續投入進這場曠日持久的戰爭。從1901年第一位諾貝爾生理學或醫學獎獲獎者貝林開始，相繼有一批分子生物學研究領域諾貝爾獎得主(表2)。我們對諾貝爾生理或醫學獎研究成果中涉及到的本課程相關的內容都會進行介紹，如在講到重組DNA技術的限制性內切酶時，先介紹20世紀60年代中期，阿爾伯在科學家盧里亞的研究基礎上，發現了細菌體內存在可改變噬菌體DNA結構的限制性內切酶。1968年內森斯和史密斯進一步從流感嗜血桿菌中分離到一類新的限制酶，可以特定部位切斷DNA分子，奠定DNA重組技術關鍵酶的建立。阿爾伯、內森斯、史密斯在限制性核酸內切酶的發明和應用上所做出的卓越貢獻而共同分享了1978年諾貝爾生理學或醫學獎。讓學生了解諾貝爾生理學或醫學獎的科學家的生平，讓學生清晰地看到他們在生命歷程中如何與偉大的科學成就相遇。擴展學生的視野，使其對學科產生更加濃厚學習和探究知識的興趣，并培養學生的醫學使命感。

3.3教學與科研相結合，培養學生創新思維能力 在教學過程中盡量多地引用任課教師等相關科研人員所取得的具體研究成果，有時甚至是實驗中的失敗事例，讓學生在鞏固理論知識的同時感受到實際例子就發生在身邊，同時擴展了學生的知識面，使得學生對科研過程有所了解，培養了學生科研創新思維能力，提高了教學效果。例如， 實驗“目的基因的PCR擴增及其擴增產物的鑒定”共包括：①目的基因選擇；②PCR引物設計；③PCR實驗操作；④PCR產物電泳鑒定等四個部分。很顯然，這四個部分在實驗內容上是相互關聯的，而在實驗操作上又是相互連續的。首先，目的基因選擇任課教師課題組多年來一直研究的納豆芽孢桿菌促進肉雞細胞免疫因子表達影響的相關基因。這充分體現了科研成果轉化促進實驗教學這一創新教學理念。其次，對PCR引物設計部分，主要是要求主講教師以本實驗為例，讓學生懂得如何運用生物信息學專業軟件設計PCR引物。很顯然，本次實驗的綜合設計性特點因為生物信息學知識的融入而得以顯著提升。再次，PCR實驗操作這個部分，主要是在教師的指導下，由學生完成。最后，PCR產物的電泳鑒定這個部分只要求學生利用課余時間完成，并且鼓勵他們按照自己的思考與興趣對這部分實驗內容進行自主設計。這可使本次實驗的綜合性與設計性得到最大限度的發揮。

表2諾貝爾獎在高職分子生物學檢驗教材中體現

Tab.2Nobelprizeinhighervocationalmolecularbiologylaboratorycourseteachingmaterials

序號研究成果獲獎人教學內容獲獎時間1發現遺傳中染色體所起的作用ThomasHuntMorgan染色體19332蛋白質一級結構Fredericksanger蛋白質結構19583人工合成核酸,并發現其生理作用ArthurKornberg,SeveroOchoaDNA與RNA結構19594發現核酸的分子結構及其對生物中信息傳遞的重要性FrancoisHarryCompteonCrick,JamesDeweyWatson,MauriceHughFrederickWilkins核酸結構19625破解遺傳密碼并闡釋其蛋白質合成的作用RobertWHolley,HarGobindKhorana,MarshallWNirenberg蛋白質翻譯19686限制性內切酶技術WernerArber,DanielNathans,Hamil-tonSmiith基因工程19787發現可移動的基因BarbaraMcClintock基因19838發現逆轉錄病毒原癌基因MichaelBishop,HaroldEVarmus腫瘤基因19899發現了RNA(核糖核酸)干擾機制AndrewZacharyFire,CraigCameronMelloRNA提取200610基因打靶MarioRCapecch,OliverSmithies,MartinJEvans基因工程2007

3.4部分實驗內容采用學生自主設計實驗，為學生開啟一扇“自我負責的窗” 為激發學生主動求知的欲望，課程部分實驗內容采用學生自主設計實驗，改進實驗課以往按照實驗指導進行實驗的傳統模式[5]。任課教師先將臨床案例討論引入實驗教學，學生然后根據自己所學的課程內容及興趣愛好，自主設計實驗項目名稱、實驗步驟，并思考實驗過程中可能出現的問題，整個過程讓學生自己完成，為他們開啟一扇“自我負責的窗”，任課教師僅僅起到指導和輔助作用。比如，基因組DNA分離與純化實驗，在分子生物學檢驗研究中，獲得完整性和高純度的基因組DNA，是在基因組DNA水平上進行分析和研究的基本前提，基因組DNA樣品質量的好壞將直接關系到后續實驗的成敗。基因組DNA通常用于構建基因組文庫、Southern雜交、多態性分析以及用PCR方法擴增克隆目的基因組片段等方面的研究，是其他許多分子生物學實驗的基礎。實驗中要求學生按照相應的所學理論知識，課下自主擬定實驗項目名稱、選擇好標本，設計好步驟，在實驗課上任課教師可以先讓學生自講實驗原理和實驗步驟，同時提出自己實驗過程中要解決的問題，之后在教師的指導下確定實驗方案，并獨立完成 DNA分離提取與純化的各種技術和操作。通過這種實驗教學，一方面使學生鞏固所學理論，另一方面培養學生實踐操作技能和方法，同時也訓練了學生運用綜合技能的能力。由于自主設計實驗基本是依靠學生自己去思考、去探索、去驗證想法，學生在每次實驗課前就必須進行預習，這極大地激發了學生們的創造能力，也讓課堂更生動更有活力。

4 改革傳統考核方式，構建終結性評價與形成性評價相結合考核方式

改革傳統考核方式，采用終結性評價與形成性評價相結合的考核方式，構建一套較為合理的分子生物學檢驗課程成績考核評價體系(見表3)，對學生的表現進行全面客觀的評價[6]。傳統的課程考核方式就是在一個學習階段末對學生學習結果的評價，即終結性評價，這種評價主要是學習內容中易于量化的方面，其中包括實踐技能的考核成績和理論考試成績。形成性評價是課程教學整個過程中通過對學生學習過程中的表現、所取得的成績等方面做出的評價，主要包括上課提問、實踐操作、實驗報告、平時考勤等方面。通過考核方式的改革可以幫助學生有效調控自己的學習過程，同時調動了學生的積極性，激發了學生的學習興趣。

表3分子生物學檢驗課程多元化考核體系

Tab.3Diversifiedassessmentsystemofmolecularbiologylaboratorycourse

考核方式考核項目分數形成性考核(50)上課提問成績10實踐操作成績20實驗報告成績10平時考勤情況10終結性考核(50)實驗操作技能的考核成績20課程理論考試成績30總計100

5 效果與評價

分子生物學檢驗課程通過幾年的改革與實踐，課程考核合格率較改革前有顯著的提升，2017年課程合格率達100%，榮獲省級教學成果三等獎1項，1名課程教師被評為省級教學名師，2名課程教師晉級高級職稱，1名課程教師被評為高級雙師型教師，1名課程教師被評為市級專業技術拔尖人才，1名課程教師被評為市級首屆學術和技術帶頭人后備人選等。分子生物學檢驗實驗室已經成為省級名師(大師)工作室和省級大學生創客實驗室。此外，畢業生受到了實習單位或用人單位的廣泛好評，多個學生被實習單位評為優秀實習生，多家第三方獨立檢驗機構企業主動與醫學檢驗專業建立長期的實習或用人關系，2014年開始某企業在我院開始訂單式培養人才，成立“冠名班”等，開展校企深度合作，其成果榮獲省級校企合作典型案例一等獎1項、省級校企合作主題征文一等獎1項。

綜上所述，通過課程改革與實踐，教學效果明顯，一方面培養學生掌握扎實的分子生物學檢驗理論、方法和技能，如基因組DNA提取、PCR技術、核酸雜交技術及DNA、RNA的印跡轉移技術等；另一方面培養學生的實踐動手能力、解決問題能力、團隊合作溝通能力、創新思維能力及對生命科學探索的興趣和愛好，使其具備醫學檢驗工作所必需的職業素質。

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