分子生物學實驗實踐周建設與改革

高健 陳發波 陳平

摘要：《分子生物學實驗》是高等師范院校生物科學師范專業的專業能力實踐課程，在生物科學師范專業類人才專業知識能力與教學能力方面占有重要的地位。本文針對生物科學師范專業《分子生物學實驗》課程特色、當前《分子生物學實驗》實踐教學的現狀，分析了傳統《分子生物學實驗》教學存在的問題。結合學校教學條件、專業培養方案和近年來在《分子生物學綜合實驗》教學中的經驗和感受，提出生物科學師范專業《分子生物學實驗》實踐周教學的建設與改革方法，以期為提高師范生實驗動手能力、實驗教學技能、科研能力和創新意識提供指導。

關鍵詞：分子生物學實驗；生物科學師范專業；實踐周教學；教學改革

中圖分類號：G642.423 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）12-0268-03

生物科學是21世紀的領先學科，大多數高校都設有生物科學學科，該學科的基本理論是在實驗基礎上建構起來的，理論與實踐緊密結合。而作為生命科學的基礎學科，《分子生物學實驗》是一門應用廣泛的學科，涵蓋生物學、醫學、農學乃至藥學，是從事生命科學研究的必備研究技能。分子生物學是在分子水平上研究生命現象的科學，通過研究生物大分子（核酸、蛋白質）的結構、功能和生物合成等方面來闡明各種生命現象的本質?！斗肿由飳W實驗》是生命科學研究領域中融技術前沿性、創新性、挑戰性于一體的大型專業實驗課程，是學生直接接受分子生物學基本技能和前沿技術訓練，培養學生科研技能、科研思維，進而提升學生研究素質?！斗肿由飳W實驗》是生物科學專業的一門重要專業能力實踐課，為必修課程。為了使生物科學專業人才能夠更好地掌握分子生物學的理論知識和實驗操作能力，長江師范學院生物科學專業在很早就開展了《分子生物學實驗》課程，教學內容也隨著學科發展不斷進行改進，但隨著分子生物學的快速發展以及硬件設施的不斷改進，傳統的《分子生物學實驗》課程教學產生了不少問題急需解決。為此，本文以長江師范學院生物科學師范專業為例，針對《分子生物學實驗》教學實踐中存在的不足，根據學生培養目標和課時要求，對高?！斗肿由飳W實驗》教學進行改革，將課程教學改為實踐教學周，以提高分子生物學實驗教學質量，增強師范生的綜合素質。

一、生物科學師范專業《分子生物學實驗》實踐周教學特色

生物科學師范專業《分子生物學實驗》課程特色。分子生物實驗技術自開設以來，成為當今研究生命科學各學科和醫學領域中重要的研究工具，緊跟科學前沿，在分子生物學教學中，實驗教學占有舉足輕重的地位。為了使生物科學專業人才能夠更好地掌握分子生物學的理論知識和實驗操作能力，我校生物科學專業在很早就開展了“分子生物學實驗”課程，教學內容也隨著生物科學的發展而進行創新與改革。實驗內容從起初的幾個相互獨立的簡單實驗項目，逐步演變成綜合性分子生物學實驗。目前的課程內容是依據遺傳信息傳遞的規律及教師的科研內容進行設置，并進一步整合成為系統的綜合性實驗，實驗內容包括基因克隆、遺傳多樣性檢測、分子標記、DNA指紋圖譜構建、基因功能驗證等實驗項目。因此課程實驗所需儀器比較昂貴，實驗周期也相對較長。通過本課程實驗教學的學習，使學生獲得核酸物質的提取、分離、純化與鑒定、電泳技術、引物設計、PCR擴增、分子標記、基因克隆等方面的獨立實驗能力或職業技能。強化學生創新思維、獨立解決問題的能力和分子生物學領域基本操作技能，提高學生在分子生物學領域綜合運用實驗技能或職業技能分析和解決問題的能力，培養學生發現問題、分析和解決問題的創新精神。通過學習本課程使學生從分子水平認識生命現象和生物學規律，能夠對學生的畢業課題研究設計和今后的科研生涯提供極大的幫助，為今后從事相關專業的研究、教學工作奠定堅實的基礎。

二、生物科學師范專業《分子生物學實驗》教學中存在的主要問題

（一）實驗條件差，實驗經費不足

由于《分子生物學實驗》相關儀器和藥品都較昂貴，儀器設備往往有限。而經費是限制《分子生物學實驗》課程教學的重要因素，缺乏經費直接導致設備套數、藥品、耗材數量不足，學生動手機會減少。上課人數較多，但儀器設備等有限，必定影響預期的實驗教學效果，如多組學生共用一套移液器，有的學生上完《分子生物學實驗》，連移液器都不能正確使用。另外，由于缺乏計算機機房，《分子生物學實驗》中生物信息學方面的實驗無法開展。

（二）教學方式單一、學生學習積極性不高

傳統的教學老師講原理和步驟，學生按老師指導進行操作，學生思考和主動參與的過程就被省略了，動手完全與動腦脫節。動手能力的培養是實驗教學的一個重要內容，但不經思考地完成實驗根本談不上能力的培養。另外，實驗室缺乏多媒體設備，許多教學圖片及視頻無法展示。由于被動參與實驗、為了混學分或對分子生物學較陌生，多數學生參與實驗的積極性不高，甚至有的在一旁觀看別人操作自己根本就不動手，最后照抄別人的實驗結果。

（三）實驗教學安排、管理不合理

一是，課時安排少，隨著課程改革及新培養方案的實施，長江師范學院《分子生物學實驗》課程只有18個學時，如此少的課時要學生學習分子生物學實驗技術，給課程教學帶來了新的挑戰。二是，《分子生物學實驗》項目所需實驗時間較長，有時需要較長時間的等待，如PCR擴增，需要3—4小時，而許多實驗可以連續做完。傳統《分子生物學實驗》教學按周和學時劃分實驗，使實驗連貫性差，學生在實驗中不知道做的實驗有什么用。而老師為了在規定時間或更短時間完成實驗，往往選擇簡單的實驗，或一些實驗過程老師只向學生進行講解，不要求學生進行操作，學生不參與實驗的全部過程，導致學生只知其一、不知其二。三是，實驗分組不合理，一般4—5個人一組共同完成一個實驗，而實驗儀器相對較少，有些儀器或實驗只有部分同學進行操作，其他學生只能觀望，嚴重影響實驗的效果。

（四）課程考核單一

教師對實驗教學要求較低，考核方式一般是通過學生的平時成績結合期末實驗理論及操作考試進行考核。其中，平時成績包括：驗預習報告、原始記錄和實驗態度；實驗技能；實驗報告。各部分成績的比例如下：實驗預習報告、原始記錄、實驗態度和實驗技能占20%，實驗報告占40%，實驗理論及操作考試占40%。這種單一的考核方式不易調動學生的學習積極性，靠抄取他人實驗結果和實驗報告、臨時反復操作儀器和背誦實驗原理，一樣可以取得較好的實驗成績，使實驗課程在促進學生能力發展方面的作用有限。

三、生物科學師范專業《分子生物學實驗》實踐周教學建設與改革

（一）加強實驗室建設，增加實驗經費

實驗室依托中央與地方共建特色優勢學科實驗室——作物遺傳育種實驗室、武陵山特色植物資源保護與利用重慶市重點實驗室以及武陵山片區綠色發展協同創新中心的建設，購置了大量分子生物學儀器設備，教學與科研共用相關儀器設備，以科研促進教學的提升，如購置50套移液器，保證上課時每位學生人手一套移液器。建立生物科學專用機房、在實驗室安裝多媒體設備，可以進行生物信息學相關實驗及實驗課多媒體教學。同時向學校申請《分子生物學實驗》實踐周專用經費，保證實驗相關藥品的購置。

（二）多元化教學，提高學生學習積極性

實驗教學以大組單位，每大組人數不超過30人，將學生分成1人1小組，獨立完成實驗內容。實驗教學采用實驗現場操作、多媒體課件教學、專題講座、專題討論及機房上機的方式。第一次上課時可以組織學生觀看相關科幻電影或進行專題講座，以提起學生的學習興趣，實驗中等待的過程可以組織學生就大家關心的分子生物學技術進行討論，如轉基因及安全性、你能否接受克隆人和生物武器等?！叭蝿镇寗雍蛦栴}導向”，鼓勵學生自主進行課前學習、獨立思考，發現問題，積極解決問題，再通過課堂與教師交流，完成知識的內化。并且全天候開放實驗室，作為實驗教學的課外延伸，增加學生實驗訓練的機會，實驗結果不理想時，也有機會利用課外時間快速重做，提升學生學習積極性，增強學生的動手能力，提高教學質量。實施教學科研一體化，將教師最新的課題研究內容引入實驗教學。同時鼓勵部分優秀學生參與教師科研項目，教師指導學生開展分子生物學方面的創新創業訓練項目和科研項目。

（三）實踐周教學，提升實驗的連貫性

實驗教學改為實踐周，實驗共40個學時，在一周之內完成一個綜合性實驗，如“玉米rDNA ITS序列克隆及分析”、“胭脂蘿卜花青素生物合成結構基因克隆”、“榨菜種質資源遺傳多樣性的SSR分子標記檢測”、“胭脂蘿卜新品種DNA指紋圖譜構建”、“胭脂蘿卜DFR基因過量表達效應分析”和“參與調控胭脂蘿卜花青素生物合成轉錄因子MYB的篩選”等來源于教師科研的實驗，提高實驗的連貫性和教學質量。每學期開學之前相關老師必須討論制定好詳細的分子生物學綜合實驗實踐周的實施方案。

（四）加強教師指導和課程考核，提高教學質量

教學需要4—5名相關教師，將學生分成兩大組交叉進行相關教學。1人一個小組進行實驗，多環節評價學生實驗操作的過程，注重實驗基本操作能力的評價?？己藘热莅▽嶒烆A習及原始記錄、實驗操作、實驗報告、實驗態度和學術報告5個部分，其中實驗預習及原始記錄占10%，實驗操作占30%，實驗報告占30%，實驗結果占20%，學術報告占10%，實驗成績總分100分。新的考核方式更注重實驗過程的考核，能有效地保證教學的質量。

四、結語

分子生物學是一門實踐性較強的前沿學科，實驗教學是其重要組成部分，在生命科學中發揮著日益重要的作用。要提高《分子生物學實驗》課程教學質量，需要我們不斷地積累和改革，通過以上教學改革，不但避免了實驗周期過長、實驗不連貫等問題，而且提高了課程培養學生能力的效果，達到真正的學以致用。只有這樣才能培養出更為優秀的復合型人才，為今后的發展打下堅實的基礎，為生物學的發展打好人才基礎。但課程改革任重而道遠，仍需在不斷的實踐與總結中提升學校、教師、學生的綜合水平，以期在分子生物學實驗實踐周教學建設與改革中取得長足發展。

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Reform of Molecular Biology Experiment Using Practice Weeks Construction Teaching Method

GAO Jian，CHEN Fa-bo，CHEN Ping

（School of Life Science and Biotechnology，Yangtze Normal University，Chongqing 408100，China）

Abstract：Molecular biology experiment is a required course for students in Biology department of teachers colleges，as a basic theory and practical course，plays vital roles in knowledge and ability educational，as well as educational teaching ability for Biology department of teachers colleges.In this article，we focused on course features，actuality of practical teaching of Molecular biology experiment for Biology department of teachers colleges.In addition，the problems existed in traditional experimental teaching were also analyzed.Based on teaching conditions，specialty-training plan，as well as our experiences and feelings on Molecular biology experiment teaching for years，we put forward practice weeks construction teaching method for Molecular biology experiment，we aim to improve the student's ability in test skill，the teaching skills of the experimental，the strengthening scientific research capacity，as well as creative imagination for course teaching.

Key words：molecular biology experiment；biology department of teachers colleges；practice weeks construction teaching method；Teaching reform