農學類專業《分子生物學實驗》課程體系的優化

【摘要】本文在比較國內高校《分子生物學實驗》課程體系基礎上，結合我校農學類專業本科教學計劃，將《分子生物學實驗》實驗教學項目進行整合，重新設置了綜合性的實驗課程體系，并運用多種教學方法，改革實驗課程考試方式，使學生全面掌握分子生物學基本實驗技術，為本科畢業論文或讀研深造等打下良好的基礎。

【關鍵詞】分子生物學實驗? 課程體系? 設計性實驗

【中圖分類號】Q7-4 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）48-0204-02

2019年6月28日，全國涉農高校共同發布了《安吉共識——中國新農科建設宣言》，宣言指出原有傳統農業知識體系已不能適應未來“三農”發展的需要，而涉及生物技術等交叉融合的一些知識將會進入“新農科”的知識范疇，新農科建設將構建農林教育質量新標準，主動布局新興農科專業，用生物技術等現代科學技術改造提升現有涉農專業，推進課程體系、實踐教學、協同育人等方面的改革，推進農科與理、工、文學科的深度交叉融合，為鄉村振興發展提供更強有力的人才支撐。

分子生物學技術作為一門新興學科，已滲透到生命科學的各個領域，極大地推動了生命科學的發展。為了適應新農科的發展和滿足國家對農業領域人才的需求，我們在重基礎、求創新的思想指導下，不斷加大教學改革力度，逐步建立了一套全新的分子生物學技術實驗課程體系，全面注重對學生綜合實驗能力和素質的培養，獲得了較好的成效，對推動高校農林類專業課程實驗教學的改革和實驗教學體系的完善起到了借鑒作用。

一、課程體系的建立

《分子生物學實驗》課程體系的設計圍繞分子生物學DNA、RNA和蛋白三個層次設計連續性的綜合實驗。實驗體系強調由淺入深、循序漸進、注重創新的原則，以作者科研課題中的一個水稻轉錄因子BZR1基因為主線展開，實驗內容包括以下八個實驗：實驗一、水稻基因組DNA的提取;實驗二、水稻基因敲除載體的構建;實驗三、水稻總RNA的提取;實驗四、水稻總RNA的反轉錄及基因表達鑒定;實驗五、水稻基因在原核細胞中的誘導;實驗六、水稻基因在原核細胞中的表達;實驗七、水稻小苗總蛋白的提取;實驗八、Western blot檢測水稻BZR1蛋白。實驗一和實驗二是DNA層次上對DNA進行提取和改造，既有傳統的CTAB法提取植物總DNA，又融入了最新的基因敲除技術，使得學生對DNA的存在和改造有更深的認識。實驗三和實驗四是RNA層次上對RNA進行提取和鑒定，既有傳統的Trizol法提取植物RNA和反轉錄RNA，還融入了實時熒光定量PCR技術鑒定RNA，讓學生對基因的選擇性表達有更深的理解。實驗五和實驗六是在原核細胞中實現水稻基因的表達，通過這兩個實驗，學生將對原核生物基因表達調控有更深的了解。實驗七和實驗八是水稻基因在水稻中的蛋白表達檢測，使得學生對蛋白翻譯這一過程了解將更加深刻。

二、教學方法的應用

實驗教學方法的選擇直接影響到學生的興趣和學習效果，且對學生科學思維和創新意識的啟迪起到重要作用。本實驗課主要教學方法如下：

1.板書補充：以往的實驗教學是教師做實驗準備，學生在實驗中“照方抓藥”，不利于培養獨立工作能力。本實驗教學中省去了實驗原理和實驗儀器部分的板書，學生需要認真聽講，并通過放電影回顧、查閱書籍和網絡資料等方式在實驗報告中寫出實驗原理和實驗儀器。這樣的板書形式，不僅使學生上課能夠更好地認真聽講內容，還讓他們能夠及時復習實驗原理，同時還培養了他們在實驗過程中做個仔細觀察的有心人。

2.多媒體視頻協助：根據8個實驗項目，每兩個連續的實驗由一位分子生物學實驗課相關老師拍攝實驗的全過程視頻，重點包括實驗目的、實驗原理和實驗具體步驟，配備帶字幕的講解，這樣在給學生預習或復習時既形象又生動，使實驗全程變得具體化、形象化，從而化難為易，起到事半功倍的效果。

3.開放式教學：由實驗員老師在工作日開放教學實驗室，為學生開展自選式、設計型、研究性實驗提供必要的條件，必要時實驗員老師和其他任課教師進行跟蹤指導，為學生實驗技術的鞏固和提升提供了機會。同時，任課教師還組織班級學生參觀各個科研實驗室，了解各個實驗室的科研動向，這樣既開闊了學生的眼界，也激發了學生自主學習熱情，使學生有更多的機會提高實驗技能訓練，也為學生將來進入各個課題組進行本科論文和研究生學習鍛煉提供了機會。

4.研究式教學：任課教師上課布置本課程需要提供課程論文作為期末考核，形式是一個實驗相關的主題寫一個綜述論文或實驗專題報告。學生通過教材、文獻和網絡資源，廣泛收集綜述或專題的相關文獻，是一種結合課程進行的模擬科學研究。通過課程論文的寫作，考查了學生分析問題和運用基本理論解決問題的能力，能夠引起學生對該課程前沿理論和熱點問題的關注，鍛煉學生的寫作能力，提高學生的科學素養和水平。

5.分組教學：隨著教學手段的更新與發展，如何激發學生的學習積極性以及讓學生獲得更好的學習效果變得越來越重要，而分組教學作為一種廣受關注的手段在實驗課中也可以進行應用。《分子生物學實驗》項目多為綜合性的實驗，在實驗過程中，將兩個同學分為一小組，共同使用一套微量移液器，同一電泳槽，共同完成文獻綜述和專題報告，在實驗中相互幫助、相互監督，共同完成實驗結果，可以培養相互協作精神和良好科研習慣。

通過這些教學手段的應用，使學生全面掌握好分子生物學技術，為學生即將開展的本科畢業或讀研深造打下良好的基礎。該體系鍛煉了學生動手能力，分析問題、解決問題的能力，發揮了學生的主觀能動性，提高了學生的文獻檢索能力，解決了本科教育中在基本技能訓練與發展創新能力方面存在的銜接問題，有效地提高人才培養質量。

三、考核方法的創新

實驗課程主要訓練學生實驗技術、科學素養和良好習慣，科學、公正、客觀地全面評價學習效果，對于調動學生學習的積極性起到重要的作用。《分子生物學實驗》考查的內容不僅有所學的知識和技能，還有運用知識的能力及實驗中表現出的合作精神、認真與實事求是的科學態度等。

本課程考查包括以下四個方面：（1）平時成績（占30%）：包括實驗技能（占10%）、實驗態度（占10%）、實驗常識、習慣和合作精神（占10%）等;（2）實驗報告（占40%）：包括實驗原理完整性（占10%）、實驗結果完整性（占10%）、實驗結果分析（占10%）、思考題作答（占10%）;（3）課程論文（占20%）：注重培養學生的知識加工和獲取能力，文獻綜述類型主要考查文獻檢索的廣度和深度（占10%）、文字表達和寫作格式（占10%）;專題報告主要考查實驗結果系統總結（占10%）、文字表達和寫作格式（占10%）;（4）期末口試（10%）：教師在最后一次課給學生20個題目，涵蓋分子生物學各個項目的實驗原理，關鍵操作步驟和儀器使用細節，讓學生在課下準備好答案，兩周后每個學生隨機抽取5道題，進行面對面一對一的脫稿口試，相關成績匯總記錄到期末考核的成績中。

上述考核方法涵蓋平時和期末全過程，環節分布合理，對課程論文和期末口試的應用，培養了學生思考問題和解決問題的能力，同時對實驗關鍵步驟動手操作和文字表達能力提高都有很大的幫助。

通過上述《分子生物學實驗》課程的系統改革和探索，有效推進了分子生物學與農學類本科專業的深度融合，著力提升了農業類課程的高階性、創新性和挑戰度，在實踐平臺中打造了農學類本科《分子生物學實驗》金課。

參考文獻：

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[3]張蓋倫.50余所涉農高校達成《安吉共識》 新農科建設有了“施工圖”[N]. 科技日報，2019-07-04（8）.

作者簡介：

方中明 （1984.9-），男，漢族，安徽省黃山市人，現職稱：特聘教授，學歷：博士，研究方向：植物分子生物學。