醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探

席守民，馬靈筠，楊五彪，李三強(qiáng)

(河南科技大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室，河南洛陽 471003)

基礎(chǔ)教學(xué)

醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探

席守民，馬靈筠，楊五彪，李三強(qiáng)

(河南科技大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室，河南洛陽 471003)

闡述了分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性，分析了傳統(tǒng)分子生物學(xué)教學(xué)的弊端。為加強(qiáng)本科生的綜合素質(zhì)和實(shí)驗(yàn)技能，對(duì)醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、開放實(shí)驗(yàn)室及評(píng)價(jià)方式進(jìn)行了初步改革，提出了分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路。實(shí)踐證明通過開展綜合性實(shí)驗(yàn)可很好地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和動(dòng)手能力，鞏固和加深對(duì)理論知識(shí)的掌握與理解，更進(jìn)一步提高了學(xué)生獨(dú)立分析問題及解決問題的能力。

分子生物學(xué);綜合實(shí)驗(yàn);改革

分子生物學(xué)是在分子水平上研究生命活動(dòng)及其規(guī)律的科學(xué)。作為一門新興學(xué)科，分子生物學(xué)雖起步晚，但發(fā)展迅速，已經(jīng)滲透到生命科學(xué)各個(gè)學(xué)科之中，它是分子遺傳學(xué)、生物技術(shù)、基因工程等的理論基礎(chǔ)，成為21世紀(jì)生命科學(xué)領(lǐng)域的重要學(xué)科，得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。分子生物學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的科學(xué)，而分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)成為生命科學(xué)各學(xué)科重要的研究工具。為適應(yīng)生命科學(xué)發(fā)展的需要，近年來國(guó)內(nèi)各大高校紛紛對(duì)生物、醫(yī)學(xué)類研究生開設(shè)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，但對(duì)本科生的課程設(shè)置而言，考慮到較高的經(jīng)費(fèi)需求，我國(guó)的許多院校只停留在實(shí)驗(yàn)理論的講授和實(shí)驗(yàn)演示階段[1]。實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)質(zhì)量直接影響學(xué)生對(duì)分子生物學(xué)及相關(guān)理論課程的理解程度，它不僅是培養(yǎng)學(xué)生掌握基本理論、基本知識(shí)和基本技能的重要手段，而且對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和科學(xué)作風(fēng)，建立研究問題的科學(xué)方法和喚起學(xué)生的求知欲望都是十分重要的。隨著科學(xué)與技術(shù)的進(jìn)步，當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)不能滿足大學(xué)本科生對(duì)實(shí)驗(yàn)理論與技術(shù)，尤其是分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)際操作的需求。為緊跟時(shí)代的步伐，醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)在教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法上都需要進(jìn)行改革。

2 改革的必要性

分子生物學(xué)是一門主要研究微觀世界知識(shí)的學(xué)科，也是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，如生命物質(zhì)的分子組成、基因的結(jié)構(gòu)與功能、遺傳物質(zhì)、遺傳信息表達(dá)和遺傳病等。這些內(nèi)容不僅十分抽象，而且許多細(xì)微結(jié)構(gòu)，生理、生化過程，即使借助顯微鏡及有限的實(shí)驗(yàn)也無法進(jìn)行準(zhǔn)確觀察和認(rèn)識(shí)[2]。因此，實(shí)驗(yàn)課是分子生物學(xué)課程教學(xué)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。這不僅能鞏固所學(xué)的理論基礎(chǔ)，而且能夠培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的實(shí)際能力。

學(xué)校醫(yī)學(xué)院現(xiàn)只開設(shè)了分子生物學(xué)理論課的教學(xué)，實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)由于經(jīng)費(fèi)、場(chǎng)地、儀器等諸多因素，暫未開設(shè)。僅僅在生物化學(xué)、遺傳學(xué)及免疫學(xué)等實(shí)驗(yàn)課程中夾雜了一些與分子生物學(xué)知識(shí)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。如動(dòng)物肝組織DNA的提取、PCR技術(shù)、酶聯(lián)免疫技術(shù)等，而且所開的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基本上都是驗(yàn)證型、演示性和示范性實(shí)驗(yàn)。教師按照實(shí)驗(yàn)教材把設(shè)計(jì)好的內(nèi)容、步驟寫給學(xué)生，學(xué)生只按照教師和教材的指導(dǎo)去操作、驗(yàn)證，教師對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求也僅限于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完成。各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間相對(duì)獨(dú)立，關(guān)聯(lián)度不夠，缺乏實(shí)驗(yàn)的連續(xù)性、綜合性。學(xué)生沒有充分的思考時(shí)間和空間，不懂得實(shí)驗(yàn)本身的思想內(nèi)容，這種教學(xué)方式限制了學(xué)生的思維發(fā)展，扼殺了學(xué)生的創(chuàng)造性，違背了“培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力和創(chuàng)新精神”的教學(xué)目標(biāo)[3]。

3 改革方法

所謂綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，是介于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與科學(xué)研究之間的一種實(shí)驗(yàn)形式，具有模擬科研實(shí)驗(yàn)的性質(zhì)，是指導(dǎo)教師提出難易適度的問題，學(xué)生在充分理解基本原理的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用所掌握的基本理論知識(shí)、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能以及各種技術(shù)原理與方法，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，獨(dú)立完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告或?qū)嶒?yàn)論文的過程[4]。與傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)相比，綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)芨玫劐憻拰W(xué)生綜合分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和科研思維，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性，對(duì)學(xué)生的全面發(fā)展具有重要意義。

就如何提高分子生物學(xué)教學(xué)質(zhì)量的問題，國(guó)內(nèi)許多高校都提出了很好的教改方法，也收到了不錯(cuò)的效果。筆者在借鑒其他院校教學(xué)成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合本校分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀和條件，對(duì)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)室開放、教學(xué)方法和手段、考核方式等方面進(jìn)行了改革嘗試。

3.1 以科研中心為平臺(tái)，吸引優(yōu)秀本科生參與開放性實(shí)驗(yàn)

醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室擁有開展分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的儀器設(shè)備，是一個(gè)理想的進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的平臺(tái)。平時(shí)主要用于教師和研究生的科研，利用率不高，為了能使這些儀器發(fā)揮其最大作用，同時(shí)也為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合思維能力，我們計(jì)劃以此為平臺(tái)，建立一個(gè)開放性實(shí)驗(yàn)室，針對(duì)醫(yī)學(xué)類本科生開展綜合設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系的研究。

首先做好宣傳工作，吸引那些對(duì)分子生物學(xué)理論知識(shí)有了一定的基礎(chǔ)，并對(duì)本學(xué)科實(shí)驗(yàn)技術(shù)感興趣的大二以上本科生參與。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過開放實(shí)驗(yàn)室，開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、開放實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、開放實(shí)驗(yàn)儀器等措施將學(xué)生推上主體位置，讓學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)教師是指導(dǎo)者，實(shí)驗(yàn)教材中的項(xiàng)目不再是必須的，而是參考，實(shí)驗(yàn)報(bào)告不再是簡(jiǎn)單的傳抄，而是學(xué)生研究成果的匯報(bào)。通過這種方式來鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力、思維能力與科研能力，從而提高分子生物學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。

3.2 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方法，開設(shè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

教育部頒發(fā)的高等學(xué)校教學(xué)工作水平評(píng)估方案把綜合性實(shí)驗(yàn)解釋為“實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及本課程的綜合知識(shí)或與本課程相關(guān)課程知識(shí)的實(shí)驗(yàn)”。按照這個(gè)定義，綜合性實(shí)驗(yàn)不僅是課程內(nèi)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的綜合，而且是相關(guān)課程內(nèi)容的綜合[5]。

優(yōu)化實(shí)驗(yàn)課程體系，重組實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將相關(guān)內(nèi)容或相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)“聯(lián)合共建”形成“大概念”的綜合性實(shí)驗(yàn)。分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)就是將原來的分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)和基因工程原理實(shí)驗(yàn)合并為一門課程的實(shí)驗(yàn)。我們對(duì)以往的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了優(yōu)化，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排從組織細(xì)胞出發(fā)，從核酸技術(shù)、蛋白質(zhì)技術(shù)以及基因工程技術(shù)三條主線展開(見圖1)。由學(xué)生自己選擇設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，教師按照實(shí)驗(yàn)教材內(nèi)容把好關(guān)。通過這一系列模擬科研的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，既解決了實(shí)驗(yàn)重復(fù)、課程結(jié)構(gòu)無系統(tǒng)性與完整性的矛盾，又實(shí)現(xiàn)了資源的共享，提高了儀器設(shè)備的利用率，使學(xué)生能受到本專業(yè)系統(tǒng)的、完整的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，為開設(shè)綜合性、設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目創(chuàng)造了條件。同時(shí)對(duì)加強(qiáng)課程之間的互相滲透，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力均發(fā)揮了較大的作用。

在設(shè)計(jì)分子生物學(xué)大實(shí)驗(yàn)時(shí)要考慮到:①課程的綜合，因?yàn)楸鹃T課涉及到分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)和基因工程原理，因此一定要抓住主線，從綜合實(shí)驗(yàn)中體現(xiàn)分子生物學(xué)技術(shù)和分子遺傳技術(shù);②實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的綜合，以核酸技術(shù)、蛋白質(zhì)技術(shù)以及基因工程技術(shù)為主線，可將實(shí)驗(yàn)無限擴(kuò)充，綜合了分子雜交、基因表達(dá)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。③實(shí)驗(yàn)方法和手段的綜合，比較了不同實(shí)驗(yàn)方法和手段的實(shí)驗(yàn)效果。在強(qiáng)調(diào)綜合性的同時(shí)，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的連續(xù)性，整個(gè)實(shí)驗(yàn)采用了系統(tǒng)性連續(xù)實(shí)驗(yàn)，類似一個(gè)比較完整的科研過程，前一實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是后一實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的基礎(chǔ)，沒有前一實(shí)驗(yàn)的成功，也就無法開展后一實(shí)驗(yàn)，前一實(shí)驗(yàn)有可能為后一實(shí)驗(yàn)提供實(shí)驗(yàn)材料，也有可能為檢驗(yàn)前一實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，為后一實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行并得到滿意結(jié)果提供保障。這樣可以較好的開發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維能力，提高學(xué)生的獨(dú)創(chuàng)精神以及分析問題和解決問題的能力。

圖1 分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)方法線路圖

3.3 強(qiáng)調(diào)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的自主性，增強(qiáng)實(shí)踐操作能力和分析問題、解決問題的能力

實(shí)驗(yàn)課程著重于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在實(shí)驗(yàn)開始前向?qū)W生說明實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路、基本過程、關(guān)鍵步驟及其原理。只有掌握了這些關(guān)鍵的知識(shí)與技能，才有可能在今后的研究中分析自己實(shí)驗(yàn)成敗的原因，根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)條件靈活應(yīng)用這些技術(shù)。

學(xué)生根據(jù)自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，領(lǐng)取所需的實(shí)驗(yàn)材料后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程全部由學(xué)生自己掌握，包括實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備，開始的時(shí)間，實(shí)驗(yàn)進(jìn)展，實(shí)驗(yàn)材料的取放、標(biāo)記及結(jié)果的記錄。每一步實(shí)驗(yàn)學(xué)生都獨(dú)立操作，對(duì)實(shí)驗(yàn)中遇到的問題先自己解決或與小組成員討論，解決不了的與教師溝通，共同商討解決。教師根據(jù)實(shí)際情況，可以只提供解決問題的可能途徑，讓學(xué)生自己想辦法解決。教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員在實(shí)驗(yàn)過程中要進(jìn)行巡視和指導(dǎo)，及時(shí)糾正學(xué)生錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)操作，與學(xué)生研討實(shí)驗(yàn)中遇到的困難。無論實(shí)驗(yàn)是否達(dá)到預(yù)期結(jié)果都要詳細(xì)認(rèn)真地記錄每個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟和每次實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

如果獲得預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可讓學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵步驟和體會(huì)，如未得到預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果，指導(dǎo)教師要和學(xué)生一起對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深入分析，找出實(shí)驗(yàn)失敗的原因，有針對(duì)性地重做實(shí)驗(yàn)。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，每一步驟成功的關(guān)鍵。可能導(dǎo)致失敗的原因，結(jié)果的意義，所說明的問題等。

在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的每個(gè)過程中，學(xué)生能獲得真實(shí)的體驗(yàn)、活躍思維、鍛煉能力，逐步形成和培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)、研究意識(shí)、動(dòng)手能力和收集信息、整理信息的能力。同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、團(tuán)結(jié)協(xié)作的科學(xué)精神。綜合性沒計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。使學(xué)生在綜合利用所學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行大膽創(chuàng)新，重在訓(xùn)練思維、提高創(chuàng)新能力，是一種有利于學(xué)生全面發(fā)展，適應(yīng)時(shí)代要求的教學(xué)形式。

3.4 評(píng)價(jià)方式

在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，力求使設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)從形式到內(nèi)容接近一次真正意義上的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生真正得到鍛煉和提高，可以要求學(xué)生寫一般的實(shí)驗(yàn)報(bào)告或?qū)嶒?yàn)中的心得體會(huì)，也可以要求學(xué)生將實(shí)驗(yàn)結(jié)果以論文形式寫出。這部分內(nèi)容對(duì)學(xué)生來說難度很大，需要教師精心指導(dǎo)。

3.5 實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)多元化

分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)所需試劑的劑量較小，但一般價(jià)格較高，這種高消耗和實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的相對(duì)不足，造成了許多高校對(duì)此實(shí)驗(yàn)一般都停留于演示階段，但這種教學(xué)方式嚴(yán)重影響了教學(xué)質(zhì)量的提高，因此增加分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的投入以保證每個(gè)學(xué)生都能在實(shí)驗(yàn)中親自操作已成為當(dāng)務(wù)之急。我們通過以下途徑解決了經(jīng)費(fèi)不足問題:①申請(qǐng)?jiān)黾臃肿由飳W(xué)實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi);②申請(qǐng)學(xué)校教學(xué)改革基金;③讓學(xué)生參與有基金資助的教師的科研中去;④申請(qǐng)大學(xué)生研究訓(xùn)練計(jì)劃(SRTP)項(xiàng)目。

4 結(jié)語

經(jīng)過分子生物學(xué)綜合性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革，其內(nèi)容豐富、新穎，集綜合性、應(yīng)用性和研究性為一體。實(shí)踐表明學(xué)生普遍反映教學(xué)效果良好，對(duì)分子生物實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了極大的興趣。這樣的教學(xué)使他們真正地學(xué)到了實(shí)驗(yàn)技術(shù)，切實(shí)可行，而不是囫圇吞棗。同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)思維的能力和創(chuàng)造性。為學(xué)生今后從事科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本次改革不足之處在于不能使所有的本科生都能參加，這也是我們今后要努力實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

[1]楊 昆，朱利泉，李幫秀，等.分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探討[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2010，8(4):109-110.

[2]施 江，辛 莉，史國(guó)安，等.提高《基礎(chǔ)分子生物學(xué)》教學(xué)質(zhì)量的幾點(diǎn)體會(huì)[J].洛陽師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2010(5):195-197.

[3]張偉偉，邵淑麗，付學(xué)鵬.分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].今日科苑，2010，16:45 -47.

[4]孫艷影，姚淑娟，孫 艷，等.綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)在醫(yī)學(xué)微生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用構(gòu)想[J].醫(yī)學(xué)研究雜志，2008，37(9):121-122.

[5]何 鋼，葉翠層，王義強(qiáng)，等.分子生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2006，25(11):1401-1404.

Reform of Medical Molecular Biology Experiment Teaching

XI Shou-min，MA Ling-jun，YANG Wu-biao，LI San-qiang
(Department of Biochemistry and Molecular Biology，Medical School of Henan University of Science and Technology，Luoyang 471003，China)

This paper expounds on the importance of teaching of molecular biology experiments and analyzes the disadvantages of the traditional teaching.In order to improve undergraduates’comprehensive quality and medical experiment skills，we put forward some reforms in design ideas of molecular biology experiments，including experiment teaching content，teaching method，open laboratory and evaluation method.Practice proves that integrated experiments of molecular biology can increase students’learning initiative and operating ability，solidify and deepen their mastering and understanding of theories，and further improve their abilities of independent analysis and problem solving.

molecular biology;integrated experiment;reform

G642.423

A

1006-2769(2011)06-1214-04

2011-10-19

河南科技大學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目(SY0809052)

席守民(1968-)，男，碩士，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)樯锘瘜W(xué)與分子生物學(xué)。