地方高校農學專業分子生物學實驗課程教學改革探索

摘要為培養高素質創新型人才，提高學生的實驗操作能力，對農學專業分子生物學實驗課程教學現狀進行分析，提出教學改革策略。通過改變教學思路，更新教學內容，優化教學方法，以及創新評價體系，對該實驗課進行改革探索。并通過調查研究，對改革實踐成效進行分析。目的在于激發學生學習的主動性，提高動手能力和專業科研素養，提升教學質量和水平。

關鍵詞農學；分子生物學；生命科學；科學素養

中圖分類號G642.0；S188 文獻標識碼A 文章編號1007-7731（2024）20-0113-04

DOI號10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.20.023

Exploration of teaching reform in course for Agricultural majors in local university

LIU Fang¹HE Hao¹LIU Dasong²YANG Youwei¹

（¹College of Life and Environmental Sciences， Hunan University of Arts and Sciences， Changde 415000， China；

²Changde Rice Duck Ecological Agriculture Development Co.， Ltd.， Changde 415000， China）

Abstract In order to cultivate high-quality innovative talents and improve students’ experimental operation ability， the current situation of course teaching in Agricultural majors was analyzed. and the teaching reform strategies were proposed. By changing the teaching approach， updating the teaching content， optimizing the teaching methods， and innovating the evaluation system， the experimental course was explored and reformed. And through investigation and research， the effectiveness of reform practices was analyzed. The purpose was to stimulate students’ initiative in learning， improve their hands-on ability and professional research literacy， and enhance the quality and level of teaching.

Keywords agricultural; ; life sciences; scientific literacy

遲彥等^[1]研究認為，分子生物學是生命科學領域的基礎性前沿學科之一，在各領域得到廣泛應用。王維佳等^[2]研究指出，農業育種領域普遍應用基因編輯類技術，因此對農業生物類人才培養提出了更高要求，高校農學專業的教學改革也隨之進行。王祎玲^[3]研究認為，分子生物學課程內容較為抽象，理論知識通過實驗操作更有利于具象化，以幫助學生加深理解。高利臣等^[4]、常華等^[5]研究指出，該實驗課程對培養學生分析、解決問題能力及創新能力等科學素養具有重要作用，也是提高學生綜合素質的有效途徑之一。薛聯青等^[6]研究認為，實驗教學作為高等學校教學體系的一個重要組成部分，是培養學生科學思維、創新意識的重要途徑之一，也是培養學生實踐能力的重要環節之一。當前，部分高校分子生物學實驗課程面臨學生人數較多、資源條件（理論知識教學資源與實驗空間資源投入等方面）有限的情況。王瑛華等^[7]研究認為，線上線下混合式教學以網絡教學平臺為載體，有機結合線上線下課堂，有利于解決部分實體課堂資源有限的問題，成為高等教育應用較為廣泛的一種教學模式。本文對分子生物學課程實驗教學內容的選擇、教學方法的創新以及評價體系的優化改革等進行探索，從實驗教學的各個環節入手培養學生的綜合素質，以提高整體教學水平和質量。

1 分子生物學實驗課教學現狀分析

該課程理論課學時有所減少，主要以實驗課的形式開展。學生理論知識體系有待進一步完善、儲備量有待進一步增加，對理解實驗原理、學習操作技能等方面的掌握有待進一步增強，對相關知識及技術重點的掌握程度有待進一步提升。隨著學生人數的增加，課時設置有待進一步調整優化，而實驗空間、實驗資源有限，導致人均資源有待進一步豐富，學生實際操作的鍛煉機會有待進一步增加。肖長生等^[8]研究認為，在教學過程中，學生的主體地位有待進一步充分凸顯，實驗項目設置的系統性有待進一步增強，教學內容有待進一步優化。在實驗操作過程中，人員流動量大，實驗結果的可靠性有待進一步增強，學生對操作技能的掌握度和熟練度有待進一步提升，以培養其嚴謹的科研精神。

實驗課程通常需要結合現有教學資源開展教學，教學內容的內在聯系有待進一步銜接，內容的邏輯連貫性有待進一步考量，以幫助學生建立系統化的知識體系。教學內容設計對于培養學生邏輯思維能力、科研能力的效果尚有進一步提升的空間。部分課堂的教學方法以教師講解為主，部分實驗課的準備工作由實驗室管理教師完成，學生在教師的指導下完成實驗步驟，其主觀能動性有待進一步發揮，對實驗全過程的了解程度有待進一步提升，獨立思考和解決問題的能力有待進一步加強。馮慶玲等^[9]研究認為，當前的部分考核評價方式操作步驟簡單，考試結果區分不明顯，因時間限制，部分考核內容較簡單，如平板制作、移液槍使用和凝膠制備等。此外，實驗課成績的評定以實驗報告為標準，過程性考核方案有待進一步建立，對學生實操技能、思考解決突發狀況以及團隊合作精神等基本素養的培養成效的考核指標有待進一步補充。

2 分子生物學實驗課教學改革策略分析

2.1 改變教學思路

更新教學內容，以學生為中心，教師通過問題導向，讓學生提出解決思路，其中涉及的內容作為課堂實驗，引導學生自主思考、自行解決問題，培養其獨立思考能力和科研素養。在實驗準備過程中，涉及的具體操作細節由學生事先查找資料、自行準備。楊超等^[10]在實驗開始前，把實驗室規則、學習目標、微課視頻和需要討論的問題等上傳到線上教學平臺，要求學生學習實驗具體操作的視頻，并在實驗課的實際操作過程中進一步講解遇到的問題。對學生普遍出現的問題進行原因分析與糾正，以提高其整體思維邏輯性，培養獨立分析和解決問題的能力，加深對理論知識的理解和應用。

2.2 更新教學內容

農學專業開設的分子生物學專題實驗課內容以基礎性、連貫性實驗為主，為學生提供完整的基礎科研過程。高媛等^[11]刪除了驗證性實驗和陳舊性實驗項目，建立以問題為導向的大型綜合性實驗項目；合理組合實驗項目，將一些分散、獨立的小實驗整合成綜合性實驗，且注重實驗內容的連續性和系統性。張永芳等^[12]基于分子生物學實驗課教學內容整體性、連貫性較強的特點，結合當地特色農產品，將實驗教學內容進行優化和整合，以需求為基礎，增加設計型、探究型和創新性實驗，設計DNA提取、PCR擴增等實驗。

教研團隊結合實際情況，設計具有連續性的實驗，即將上個實驗的結果作為下個實驗的材料，環環相扣，督促學生認真完成每個實驗操作步驟，如圖1所示。以油菜基因這一實驗主題為例，對教學內容進行更新與優化。該基因與油酸的強度密切相關，針對其功能展開實驗研究。首先，獲得基因的完整序列，依據核酸序列開展進一步研究。獲得基因序列即克隆基因，克隆即為整個實驗課的內容，其中的具體細節便是學生需要解決的問題。其次，采用問題導向、倒推實驗等方法，完成整個實驗過程。教師提出第一個問題“獲得目的基因序列要借助的實驗方法是什么”，引導學生回答“PCR擴增”，PCR擴增需要用到模板、引物、Buffer、dNTP和Taq polymerase，其中，模板和引物由學生自行準備，后三者通過試劑盒獲??；第二個問題“如何獲得模板”，引導學生回答“以油菜基因組DNA或RNA反轉錄成cDNA作為模板”，這涉及DNA或RNA的提取實驗；第三個問題“怎么設計引物”，引導學生回答“在NCBI網站上比對得到基因序列，根據該序列設計引物”，其涉及NCBI的使用、引物設計的原則和設計軟件的使用，可作為上機操作實驗課開展教學；第四個問題“獲得線性片段后如何將其連接到載體長期保存”，其中涉及T-A連接、大腸桿菌感受態的制備、轉化大腸桿菌、篩選重組子以及菌落PCR鑒定陽性重組子等內容。根據這一思路設計內容層層遞進的6個實驗，依次為引物設計、DNA提取及電泳、PCR擴增及目的片段的純化、大腸桿菌感受態的制備、T-A連接并轉化大腸桿菌和篩選重組子并進行菌落PCR鑒定。以真實案例入手，提高學習積極性，有助于培養學生解決實際問題的能力。

2.3 優化教學方法

將學生分為不同小組并進行針對性教學?？紤]課程的專業性，可采取選修形式，充分融合教師授課、實驗室資源和學生學習的主動性。王瑛華等^[7]充分利用網絡教學平臺，采用線上線下相結合的教學模式，通過“課前線上自學+課中線下實操/課堂交流+課后線上復習”的教學設計，提高學生學習的主動性、積極性和綜合素質。

2.3.1 課前 以線上預習為主，借助線上交流群等作為課前預習、討論的平臺。楊超等^[10]在實驗課開始的前2～3 d，將操作視頻、實驗步驟和考察的理論知識點思維導圖等相關教學資料發放給學生觀看學習，使其提前了解實驗流程，并將學習過程中遇到的疑難問題反饋至線上交流群，師生在群內開展討論。通過討論，教師了解學生對知識點的理解和掌握程度，并進行補充；或在課堂上對其展開重點講解，適時調整教學內容和方法。同時，課前完成對學生的分組工作，每次實驗開始前，要求學生以小組合作的形式共同完成實驗準備工作，如準備本組實驗所需的耗材、試劑等。

2.3.2 課中 以學生實際動手操作為主，教師輔助指導學生完成實驗內容。主要以線下“學生課堂實操+教師具體指導”的教學方式在實驗室完成教學，并對實驗課的重難點展開針對性的講解，集中解答學生反饋的疑難點；實驗完成后進行小組討論，教師參與其中并進行深層次的分析和解答，實現對理論知識的鞏固與復習，鍛煉學生的動手能力，使其將理論轉化為實踐，在思考中用實踐行動解決問題，將抽象的理論知識變成具象化的實驗結果。

2.3.3 課后 張永芳等^[12]通過課后學生提交實驗報告、互相批閱報告等方式，加深其對理論知識的理解，了解學生學習效果。通過學生撰寫的實驗報告及時總結，對實驗過程中出現紕漏的地方進行原因查找和分析，并進行有針對性的教學優化設計，調整教學內容，以提高教學效果。

2.4 創新評價體系

馮慶玲等^[9]通過拓展過程性綜合評價方式，補充完善教學評價體系，將測試成績、實驗室操作和實驗報告成績結合起來，對理論知識及實驗操作技能加以考評，使學生成績更有區分度。教研團隊結合相關教學經驗，采取多環節的考核評價模式，即實驗操作考試（50%）+實驗記錄（20%）+課堂表現（20%）+實驗報告（10%）。實驗操作考核學生的動手能力，培養其獨立實驗的能力；實驗記錄考核有助于學生養成實驗記錄的良好習慣，通過記錄的具體步驟查擺問題，成功完成實驗；課堂表現包括考勤、團隊協作以及良好的實驗習慣（實驗器具的歸零、實驗室衛生的保持等）；實驗報告的考核占比較小，作為書面材料以及對實驗記錄的補充，重點考察學生對實驗報告中結果的描述和分析，了解其學習狀況。

3 改革實踐成效分析

對該學期授課的110名學生進行問卷調查，調查內容包括教學形式與教學方法、獨立查找資料與解決問題的能力以及科研習慣和科研素養等方面，分析其對課程改革的滿意度。共發放問卷110份，收回問卷107份，有效率97%。調查問卷顯示，85%的學生反饋該教學模式更加生動，對于知識的獲取有較大幫助。調查學生在自主進行實驗工作時的表現，指導教師認為大部分學生均具有較好的實驗習慣，綜合科研素養普遍較高。在教學過程中，教師要不斷豐富知識結構，提升科研素質，加強與學生的交流，不斷完善教學模式，提升教學水平。

綜上，本文以學生為主體，從課前、課中和課后3個方面對分子生物學課程實驗教學內容的選擇、教學方法的創新以及評價體系的優化改革等進行探索，從實驗教學的各個環節入手培養學生的綜合素質，激發其自主思考，提升其動手操作、解決問題能力，增強其科研興趣。在改革過程中，要求教師不斷探索更加合適的教學方法，以提高整體教學水平和質量，培養高素質人才。

參考文獻

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（責任編輯：楊歡）

基金項目湖南文理學院教學改革研究一般項目“任務驅動模式下作物栽培學實驗課程的改革探索”（JGYB2317）；常德市技術創新引導項目（一般）“千畝香稻綠色高產栽培技術示范與推廣”（CDKJJ20231505）；湖南省普通本科高校教學改革研究項目“基于新農科建設的傳統農學專業改革研究”（202401001170）。

作者簡介劉芳（1988—），女，山東棗莊人，博士，講師，從事油菜分子育種、本科分子生物學課程教學研究。

通信作者楊友偉（1981—），男，四川南充人，博士，副教授，從事專業綜合改革與課程體系構建研究。