以科研帶動課程分層分類教學的改革與實踐
——以“生物技術大實驗”課為例

陳燕飛，易道生，包英華，岳 強，劉靜華，劉 主

（韶關學院 英東生物與農業學院，廣東 韶關 512005）

為響應科技部推進生物技術人才隊伍建設的倡導［1］，各高校都在努力提高生物技術專業的培養力度［2-3］.韶關學院也對“生物技術大實驗”課程，尤其是課程內容，進行了多次優化和調整.“生物技術大實驗”課程旨在培養學生常規操作技術、相關儀器設備的使用技巧和保養方法，鍛煉獨立的實驗操作和分析解決問題的能力［4］.在對雞防御素［5］進行研究的同時，課程組開展學生能力和課程要求銜接性的研究，結合分層分類教學，將科研工作與實驗課程的教學進行結合，讓學生在學習生物技術的同時，體會科學研究的魅力，產生科研使命感，為我國的生物技術事業培養可用之才.

1 從科研工作中發掘適用于課程的題材

生物技術主要包括基因工程、細胞工程、酶工程、蛋白質工程等技術［6］.作為綜合性實驗課程，“生物技術大實驗” 將各門技術進行有機整合，使生物技術專業學生所掌握的知識與技能更貼近生產實踐，同時要求實驗難度適宜該階段學生進行學習.一個適合的實驗對象更能使課程目標的實現起到事半功倍的效果.

防御素是一類重要的抗菌肽［7］，能有效滅殺細菌、真菌以及病毒等病原微生物［8］.雞體內命名為Gal-7的雞β-防御素7，主要存在于雞骨髓中［9］，在抵抗微生物侵害的防御過程中發揮重要作用［10］.課程通過RT-PCR克隆基因gal-7，構建pET32a-gal7表達載體，通過原核表達系統大量表達Gal-7融合蛋白，并確定了融合蛋白具有很好的抑制細菌生長的效果，是當今養殖業急需的抗菌藥物［5］. 基因gal-7及其表達蛋白質Gal-7的分子量不大，實驗的成功率高，其終產物蛋白易于純化，且抗菌性能通過簡單的細菌培養即可體現，是“生物技術大實驗”課的一個良好的材料.此外，該研究工作也有本科學生的參與，為其在調整為本科生實驗教學內容提供了極其有益的參考.

2 優化科研成果為實驗課內容，分層分類規劃生物技術實驗技能的訓練

“生物技術大實驗”共80個學時，包括動物組織總RNA提取，目的基因的獲得，重組子的構建、轉化及鑒定和目的蛋白的原核表達與鑒定等4大模塊，融入了生物化學、遺傳學、分子生物學、基因工程、生物工程下游技術等學科的實驗技術.該課程對雞防御素研究的相關實驗進行了改良和整合，使其既覆蓋生物技術研究所需的基本實驗技能，又能使實驗之間相互銜接.經過對2008—2018級多個年級學生的實施并將課程內容和體系進行逐步修改、優化，最終確定文中的課程內容體系（見表1）.

表1 生物技術大實驗課程內容體系及設計思路

3 基于優化的實驗內容，分層分類實現生物技術實驗技能的訓練

3.1 實驗前，開放實驗室鍛煉學生實驗準備技能

在課程安排上用4個課時對課程的實驗體系進行介紹.先介紹防御素的抗菌優勢，而后為學生確定“通過原核表達量產防御素”的目標，再以任務型教學［11］的方式將實驗框架（詳見第2部分）展開講解.

在構建好整個大實驗的理論框架后，利用實驗準備的機會鍛煉學生試劑配制等實驗準備技能、培養周密的實驗思維.先將大實驗中各個實驗項目的準備工作指定給各實驗小組，課余開放實驗室，各小組學生自行安排時間為所負責實驗完成準備工作，包括藥品試劑的配制、儀器的調試以及其它儀器耗材等的準備、整理和保存，實驗員則負責提供原始藥品試劑和工作液配制方法等.實驗準備工作要求學生提前預習實驗內容，形成良好實驗室風氣，養成良好實驗習慣和禮儀，提升學生在實驗中所獲得的成就感.既可拓寬學生就業方向，又能幫助學生確立考研方向并為此打下更扎實的基礎.為鼓勵同學們積極地進行實驗準備，實驗準備工作的完成情況計入期末總評成績.

3.2 以周密的課程安排保證教學效果

為保證課程有序且高效地鍛煉學生的生物技術實驗能力，筆者采用分層分類教學的方式，周密地對課程各實驗內容進行組織安排.

在實驗操作前，對實驗原理、實驗儀器的使用、實驗操作等細節內容進行詳細地講解或示范，讓學生準確地理解實驗中各個操作步驟背后的原理和機制，以便更規范地進行操作.實驗過程中，有條件地開放實驗室，為學生進行實驗準備工作或重復實驗提供便利條件，更是學術型、應用型學生完成選修實驗的黃金時間.在實驗完成后，要求學生在實驗報告冊上及時詳實地記錄實驗步驟及現象、數據等，并進行分析.教師在仔細評改后，對存在的問題進行個別或課上的講評.

為幫助實驗失敗的小組能繼續完成后續的實驗，除開放實驗室允許其再次嘗試外，在其能透徹分析失敗原因的前提下，將雞防御素研究過程中所存留的相應實驗樣品（如成功構建的質粒、篩選的菌種等）提供給學生［5］.借此契機說明生物技術的優勢、實驗材料存留的方法和必要性，充分進行實驗記錄的習慣養成等問題.為考研的同學培養實驗思維，幫助準備就業的同學養成本專業求職必備的實驗習慣.

3.3 形成發展性評價體系，激發學習積極性

為引導學生更合理地分配學習時間，形成了一套獨有的發展性評價體系，并細化每個環節的得分權重.評價體系中，將實驗準備納入評價體系，全面培養實驗能力：在課上以小組為單位對其實驗準備工作，尤其是衛生整理方面進行點評，并將此量化為成績，以10%的比例計入小組成員的期末總評成績；提高實驗報告的撰寫要求，培養良好的實驗習慣：實驗報告冊成績中，“實驗過程”部分分值提高為50以促進學生養成及時詳細進行實驗記錄的良好習慣，實驗準備和實驗結果部分分值分別為20和30；操作考試中增設了筆試部分，答卷包括“實驗項目”“所需儀器設備”“實驗原理”及“操作過程”等4個部分.評分包括操作規范性、操作熟練性、理論理解度和答卷認真度等4個維度，分值分別為30、20、30和20.其中，前3項根據學生現場的操作進行評分，然后學生閉卷形式完成答卷，主考教師再根據答卷完成情況進行“答卷認真度”的評分.在操作考試的過程中，除要求學生完成課程內指定的實驗操作外，還會從題庫中選取如“如果目的蛋白是蛋白酶，還可以用抑菌圈的形式來檢驗嗎？”等拓展性問題的提問，考察學生對實驗的理解情況的同時，引發學生課余的思考和討論，達到發展性評價的目的.

4 結語

對雞防御素的研究原是市級科研項目，后延伸為“大學生創新創業”項目，根據教學需要調整后，2014年將改良后的“雞防御素研究”作為“生物技術大實驗”課程的內容用于教學，再經過數年教學實踐的磨合，將研究中的實驗內容劃分為必修和選修內容，最終構成文中的課程體系.

課程基于多元智能理論應用分層分類教學模式以滿足學術型、應用型等不同類型學生的需求，運用任務型教學法，通過開放實驗室的方式，為學生進行實驗準備、重復實驗和選修實驗提供條件［11］；細化了教學過程的設計與安排；構建了發展性評價體系，引導學生合理選擇學習方式、全面鍛煉生物技術實驗能力、養成良好實驗習慣、創設積極和諧的實驗室氛圍.努力為生物學、生物技術領域培養具有較高綜合實驗素質的人才.

隨著課程體系的發展和成熟，學生的實驗能力得到全面的提升，不但拓寬了學生的就業方向、提高了就業率，更得到了就業單位的認可.課程在生物技術專業學生養成優良實驗習慣、端正實驗態度、形成科學思維、激發科研靈感、培養獨立分析和解決問題能力等方面都起著積極的作用，為生物技術專業學生的培養提供了參考，是以科研帶動教學的優秀范例.