以RT-PCR為主題的“小綜合”分子生物學(xué)實驗課程設(shè)計與實踐

遲彥 王仁軍 王歡 韓曉菲 侯義龍 曹陽 付常振

[摘 要] 本著進一步完善和優(yōu)化分子生物學(xué)實驗課程的教學(xué)內(nèi)容，加強本科生實驗操作技能，提高本科生生物學(xué)綜合創(chuàng)新思維能力，該文總結(jié)設(shè)計了以實時熒光定量PCR（Real-time PCR，RT-PCR）為主題的“小綜合”實驗，以期通過課程的實施，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量，取得良好的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞] 分子生物學(xué)實驗;實時熒光定量PCR;綜合實驗

[基金項目] 大連大學(xué)教改立項“虛擬仿真配套分子生物學(xué)實驗教學(xué)體系的設(shè)計與實踐”“‘互聯(lián)網(wǎng)+背景下學(xué)科平臺課‘分子生物學(xué)的

混合式教學(xué)模式改革與實踐”;2018年度遼寧省教育廳教改立項“基于雙一流建設(shè)背景下生物技術(shù)專業(yè)課程體系的改革與

探索”（遼教辦〔2018〕165號）

[作者簡介] 遲 彥（1974—），女，博士，大連大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院副教授，主要從事生物技術(shù)專業(yè)教學(xué)與研究;付常振（1986—），男，博士，大連大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院講師（通信作者），主要從事分子生物學(xué)教學(xué)與研究。

[中圖分類號] G642? ? [文獻標識碼] B? ? [文章編號] 1674-9324（2020）23-0200-02? ? [收稿日期] 2020-01-06

分子生物學(xué)是一門理論知識與實驗技術(shù)并重的學(xué)科，尤其是分子生物學(xué)實驗技術(shù)，是推動生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)、畜牧獸醫(yī)、新材料研制等相關(guān)研究領(lǐng)域蓬勃發(fā)展的關(guān)鍵核心技術(shù)之一[1-2]。對于從事生命科學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域的工作及科研技術(shù)人員來說，全面系統(tǒng)地掌握分子生物學(xué)實驗技術(shù)變得越來越重要[3]。“分子生物學(xué)實驗”作為筆者所在學(xué)校生物技術(shù)與生物工程專業(yè)本科教學(xué)的關(guān)鍵核心課程，對學(xué)生分子生物學(xué)實驗操作技能及創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)奠定了良好的基礎(chǔ)。本著進一步完善和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，著力提升學(xué)生操作技能及生物學(xué)綜合創(chuàng)新思維能力。我們總結(jié)設(shè)計了以RT-PCR為主題的“小綜合”實驗。

一、“小綜合”實驗內(nèi)容設(shè)計

以RT-PCR為主題的“小綜合”實驗課程主要包括小鼠肝、腎、脾和肌肉等組織總RNA的提取，RNA電泳檢測與濃度測定，cDNA合成，引物設(shè)計，RT-PCR儀使用，2-ΔΔCt法結(jié)果計算及組織（肝、腎、脾和肌肉）表達譜的構(gòu)建。在內(nèi)容上，“小綜合”實驗包含了從RNA提取到靶基因表達相對定量一套完整的實驗技術(shù)流程。相對于以往的單項實驗，沒有了DNA提取相關(guān)內(nèi)容，考慮到DNA提取的重要性，為彌補這一缺陷，在綜合考慮DNA提取與RNA提取在原理及操作上的相似之處，我們在課程設(shè)計上應(yīng)用視頻及虛擬材料等輔助對DNA提取詳細講授，將DNA提取與總RNA提取有機的結(jié)合起來[4-5];在PCR技術(shù)方面，“小綜合”實驗將單項實驗的菌落PCR改成了RT-PCR;新增了總RNA濃度測定、cDNA合成、引物設(shè)計及定量數(shù)據(jù)分析方面的內(nèi)容。總體來說，“小綜合”實驗的設(shè)計在內(nèi)容上更加豐富，并且圍繞一條主線進行設(shè)計和展開，更有利于學(xué)生從總體上把握實驗過程、掌握實驗內(nèi)容，深刻理解實驗?zāi)康募耙饬x。

二、課堂教學(xué)過程及實施

以往以單項實驗上課時，每周1次課，每次課4學(xué)時，時間安排較分散，盡管有些單項實驗之間存在緊密聯(lián)系，比如總RNA提取與瓊脂糖凝膠電泳兩個實驗，提取的總RNA是電泳的材料，這兩個實驗分兩次課進行，且時間間隔至少一周，也就是總RNA提取后至少要存放一周才能電泳檢測，考慮到實驗室條件不夠完善，實驗耗材、試劑等RNA酶滅活不徹底，提純后的RNA容易降解，故總RNA提取實驗并未提純總RNA，而是保存在75%的乙醇中，在電泳前再提純、溶解，即便如此，RNA仍然降解嚴重，達不到理想的教學(xué)效果。另外還存在單項實驗的內(nèi)容不均一，個別實驗內(nèi)容較多，導(dǎo)致拖堂，個別實驗中間過程等待時間較長，課堂教學(xué)不緊湊等。“小綜合”實驗的實施則有效克服了上述不足。

為保持“小綜合”實驗的整體性和完整性，取得良好的教學(xué)效果，課程在連續(xù)的兩天內(nèi)完成（16學(xué)時），在教學(xué)資源有限及多個教學(xué)班時，則實行各教學(xué)班分批上課。

三、考核方式及成績評定

實驗教學(xué)考核方式改革是實踐教學(xué)內(nèi)涵建設(shè)的重要組成部分，好的實驗教學(xué)考核方式不僅能夠有效反映學(xué)生的實驗技能，甚至可以轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，有效提升實驗教學(xué)質(zhì)量[6]。

（一）適當(dāng)增加操作考核占分比重

掌握相關(guān)分子生物學(xué)實驗技術(shù)并熟練操作是開設(shè)該課的重要目的之一，操作考核是檢驗學(xué)生掌握程度的重要途徑，適當(dāng)增加實驗操作考核的占分比重，不僅能夠提高學(xué)生對實驗操作技能的重視程度，還能督促學(xué)生在實驗過程中認真操作，增強動手操作能力，同時也保障了教學(xué)效果。

（二）探討隨堂操作考核機制

操作考核以往是選擇最為重要且易單獨操作的幾個環(huán)節(jié)設(shè)置題目，學(xué)生隨機抽取其中一題現(xiàn)場操作，并輔以回答一些問題，整個過程在5～10分鐘內(nèi)完成。這種方式在一定程度上反映了學(xué)生的實驗操作技能，起到了督促學(xué)生課上認真操作、課后認真復(fù)習(xí)及反饋學(xué)生掌握程度的目的。但也存在考核面窄、考核過程短、不能真實反映實際掌握程度等問題。

隨堂考核則是隨機查看學(xué)生正在進行的操作內(nèi)容，然后對該操作過程進行評分。該考核機制相當(dāng)于時刻提醒學(xué)生每一步操作都可能是考核，時刻督促學(xué)生認真操作。該方式顯著加強了學(xué)生對實驗操作的重視程度，同時提高了實驗結(jié)果的成功率。鑒于隨堂考核評分標準難統(tǒng)一、主觀判斷影響大等問題，故隨堂考核成績暫未納入總評成績，僅作為平時成績評定的參考材料。盡管如此，學(xué)生在實驗過程中的認真程度明顯提高，課堂紀律也顯著改善。

優(yōu)化和制定完善的隨堂操作考核機制，適時將隨堂操作考核成績納入總評成績，是我們急需解決的難題。

（三）優(yōu)化實驗報告評分機制

實驗報告的質(zhì)量在一定程度上反映了學(xué)生對實驗的理解和掌握程度。通常學(xué)生對實驗?zāi)康摹⒃怼⒉僮鞑襟E等在實驗指導(dǎo)上有詳細介紹的內(nèi)容寫得較好，結(jié)果分析與討論部分沒有可以摘抄的范本，這部分內(nèi)容撰寫的質(zhì)量，基本體現(xiàn)了學(xué)生對該實驗的理解和掌握程度，適當(dāng)提高此部分的占分比重，不僅可以實現(xiàn)對學(xué)生實驗綜合能力的檢驗，同時督促學(xué)生認真思考，加深對實驗內(nèi)容的理解。

高質(zhì)量結(jié)果分析與討論內(nèi)容的撰寫，不僅要求學(xué)生深刻理解實驗內(nèi)容，同時還要充分查閱相關(guān)資料及有效拓展。因此，我們還準備了系列的拓展材料，引導(dǎo)學(xué)生課后研讀。

四、總結(jié)

我們課程組通過廣泛調(diào)研，根據(jù)學(xué)院實際情況，總結(jié)過去，不斷嘗試和完善，設(shè)計了以RT-PCR為主題的“小綜合”實驗。“小綜合”實驗的實施顯著激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了教學(xué)質(zhì)量，取得了良好的教學(xué)效果。

分子生物學(xué)實驗課程的教學(xué)及改革是一項不斷完善與提高的過程，盡管現(xiàn)階段取得了一定的教學(xué)成果，但依然存在及在教學(xué)中還會不斷出現(xiàn)諸多問題，需要我們進一步去研討和改進。

參考文獻

[1]孫曉明，蘇超，任媛媛，等.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)專業(yè)分子生物學(xué)實驗教學(xué)改革與實踐[J].基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育，2019，21（07）：538-541.

[2]趙美愛，趙春梅.農(nóng)學(xué)類專業(yè)分子生物學(xué)實驗教學(xué)改革探索[J].安徽農(nóng)學(xué)通報，2019，25（01）：149-157.

[3]李紅民，李冬民，步懷宇，等.生物學(xué)本科生必須練就的分子生物學(xué)實驗基本功[J].高等理科教育，2019（01）：81-88.

[4]張輝，余婷，王光利，等.虛擬仿真技術(shù)在分子生物學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].宜春學(xué)院學(xué)報，2018，40（09）：115-118.

[5]曾晶.基于虛擬仿真平臺的分子生物學(xué)實驗教學(xué)改革探索[J].科教導(dǎo)刊（上旬刊），2019（10）：142-143.

[6]沈喜，馮虎元.分子生物學(xué)實驗課程的內(nèi)涵式發(fā)展策略[J].高校生物學(xué)教學(xué)研究（電子版），2018，8（06）：3-8.

Design and Practice of? "Small-scale Comprehensive" Molecular Biology Experiment Course with the Theme of RT-PCR

CHI Yan，WANG Ren-jun，WANG Huan，HAN Xiao-fei，HOU Yi-long，CAO Yang，F(xiàn)U Chang-zhen

（College of Life Science and Technology，Dalian University，Dalian，Liaoning 116622，China）

Abstract：In order to further improve and optimize the teaching content of Molecular Biology Experimental course，strengthen the experimental operation skills of undergraduates，and improve the comprehensive creative thinking ability of undergraduates，this article summarizes and designs a "small-scale comprehensive" experiment with the theme of RT-PCR.Through the implementation of the course，the students' learning interest is significantly stimulated，the teaching quality is improved，and a good teaching effect is achieved.

Key words：Molecular Biology Experiment;RT-PCR;comprehensive experiment