生物科學專業分子生物學實驗教學改革探討

楊冬梅，陶雙倫（等）

摘要：本文通過完善實驗教材建設、加強基本實驗技能培訓、優化實驗教學方法、完善實驗考核體系等方面，探討生物科學專業分子生物學實驗的教學改革，并重點探討分子生物學實驗的教學方法。

關鍵詞：生物科學專業；分子生物學實驗；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）11-0038-02

21世紀是生命科學的世紀，作為生命科學的重點學科，分子生物學有著舉足輕重的作用，而實驗教學作為理論教學的重要補充和發展，是培養學生理論與實踐相結合、掌握基本技術、提高科學思維能力和獨立操作能力的有效方法。高等教育實施素質教育要以培養學生的創新精神和實踐能力為重點，培養學生的科學精神和創新思維習慣，重視培養學生收集處理信息、獲取新知識、分析和解決問題的能力。本文旨在結合當前高等教育改革形勢，以及現代生物科學理論與技術的迅速發展，對所開設的分子生物學實驗在技術方法水平、培養學生綜合素質及創新思維能力、實驗考核體系等方面進行改革，使我校生物科學專業分子生物學實驗教學更上一個臺階。

一、針對生物科學專業特點完善實驗教材

生物科學專業人才培養是發展國家生物高新技術產業的關鍵，同時與農業、林業、畜牧業、漁業、輕工業和醫藥衛生的發展密切相關，因此，生物科學專業人才培養質量的好壞，與國家的經濟建設密切相關。長期以來，各重點綜合性大學對生物科學專業人才的培養，根據培養目標與培養規格，進行了有益探討，形成了相對合理的人才培養方案。而目前國內出版的分子生物學實驗指導教材多側重于基因重組與蛋白表達方向的實驗項目，沒有專門針對生物科學專業方向的學生編寫的實驗教材，不適合在生物科學專業本科生教學中應用。我們通過多年的實踐教學并結合生物科學專業特點，結合生物科學專業教學大綱和生物科學技術發展狀況，使教材更加符合生物科學專業方向學生的認識和發展規律，又具有新穎性、趣味性和一定的綜合難度；同時我們改變傳統教材的編寫模式，增加新的編寫思路，將經典的驗證性實驗，與代表學科前沿或從生產實際中轉化而來的綜合性、設計性實驗內容結合，從單純的驗證理論轉移到加強學生的實踐訓練上來。使實驗背景資料、實驗原理、基礎技能、實驗目標、材料準備等內容更加描述詳盡并通俗易懂，更加適合學生閱讀并實踐。

二、加強分子生物學基本實驗技能培訓

分子生物學實驗是實踐性非常強的一門課程，加強分子生物學“基本知識、基本理論、基本技能”方面的能力訓練是提高生物科學專業學生綜合素質的前提和必要條件。基本實驗技能主要是培養學生正確規范扎實的實驗技能、嚴謹科學的實驗態度和良好的實驗習慣。因此我們針對生物科學專業的學生開設了分子生物學基礎實驗技能實驗，將微量可調移液槍的使用，PCR儀的使用，電泳槽的使用，高速離心機的使用，LB基礎培養基的配制、植物基因組DNA的提取、PCR反應程序的設置及PCR反應的運行、瓊脂糖凝膠的制備、加樣、電泳以及凝膠成像、結果觀察等基礎技能編寫到學生實驗課教材中，圖文并茂地詳細闡述操作方法、操作步驟、技能要點、儀器設備等，此外組織錄制實驗操作演示錄像，制作多媒體實驗課件等作為教材的輔助材料。專門設置基礎技能開放訓練室，配制必要的實驗儀器和藥品，全天開放，學生可以利用業余時間練習，并且安排專門時間對學生進行基礎實驗技能考核。結合分子生物學課程體系的總體規劃和目標，創建了一個以科研探索為主體的開放性實驗教學平臺。以學生實驗小組的形式開展靈活多樣的業余科研活動。首先制定切實可行開放性實驗計劃，由學生以小組的形式在老師指導下查閱資料、設計實驗方案。在此基礎上，進行實驗項目的匯總，然后準備開放內容及相關實驗項目，擇優進行多層次的學生研究性和探索性實驗。優化整合分子生物學基本實驗技術，要求學生完成藥品準備、培養基制備等過程，讓學生理解和明白實驗的原理和完成實驗的關鍵點，做到充分讓學生自己動手、自己觀察、自己討論、自己總結，加強學生“三基”培養。這樣一個全過程綜合了微量可調取液器、旋渦振蕩器、高壓滅菌鍋、PCR儀、臺式高速離心機及微量離心機的使用、微波爐、電泳槽和電泳儀、凝膠成像儀等儀器設備的操作和溶液制備。通過綜合性、設計性實驗不僅調動起學生學習的主動性和積極性，而且可以培養學生的科學創新精神和實際動手能力，有利于學生個性的發展和素質的提高。此外，指導老師課前認真備課，做好預備實驗，明確每個實驗的重點和難點，對實驗的基本技術、操作要領和注意事項要重點講解，對關鍵技術環節和操作要進行示范，使學生做到規范操作，達到提高學生“基本知識、基本理論、基本技能”能力的目的。

三、結合生物科學專業特點優化實驗教學方法

目前分子生物學實驗指導書中的實驗內容大都是驗證性的，學生按照實驗指導書按部就班地操作，實驗報告按固定格式填寫。使學生的能力培養受到限制，因此我們在教學方法方面進行了改革。每次實驗前要求學生進行預習，了解實驗要求、步驟等。在實驗前我們對實驗中的一些主要內容和一些容易出錯的問題進行提問。并且把回答問題的情況記下來，以便以后給成績時作參考。實驗前進行30分鐘左右的講解，主要解釋實驗中出現的關鍵概念，使學生更加明確實驗目的。同時利用實驗間隙對個別同學進行單獨輔導，盡量使學生在課堂上產生的疑惑在課堂上解決。每次實驗前，集中講解實驗原理，把本質問題講解透徹，同時分析實驗步驟，并針對關鍵操作、技術難點或容易誤解之處進行演示，使學生能更好地掌握實驗原理和技術，并在實驗前做到“胸有成竹”。這樣不但調動了學生的學習主動性，還培養了學生的獨立思維和判斷性思維能力。重視實驗原理、方法步驟和注意事項的講解，用簡單的比喻來加強學生對抽象理論的理解，做到通俗易懂。對于儀器臺套數有限、指導教師少、學生人數多等突出問題，減少每組開課人數可有效緩解眾多學生與有限的教學資源之間的矛盾，提高實驗教學的質量。

四、針對生物科學專業，完善實驗考核體系

目前我校分子生物學實驗還沒有納入單獨考核范圍內，在實驗項目分類、教學內容、考核方式以及成績劃分等環節上缺乏整體布局設計，制約了實驗教學內容的整合，影響考核體系的建立。實驗教學考核是客觀評價學生所掌握的理論和技能的重要手段，也是提高實驗教學質量的有效措施。分子生物學實驗應注重全面考查生物科學專業本科生的素質，不僅要考查學生所掌握的基本知識和技能，還要考查學生獨立思考和綜合運用的能力，以及在實驗操作中表現出來的認真的態度、實事求是的科學作風和團隊合作精神等。以“公平、公正”為原則，不斷探索和完善實驗考核體系。針對生物科學專業特點我們建立了一套較為科學合理、客觀公正的實驗成績考核體系。針對平時成績制定了課堂成績、實驗報告成績的考核標準；對實驗考試制定了操作考試題目的出題思路和筆試各題型的適用范圍，給出了考核體系的實施，增強了教師的責任感，激發了學生的學習熱情，調動了學生學習的積極性，提高了實驗教學質量。過去，學生只要來實驗室做實驗，實驗成績就通過了。這樣做顯然是很片面的，很難調動學生的積極性。針對這種情況我們改革了考核辦法。評定考核成績（占40%），書寫實驗報告成績（占40%），實驗前的預習、提問的成績（占10%），在實驗考試中學生的獨立操作能力和熟練程度（占10%），綜合以上幾個方面客觀地評定成績。由于成績評定過程比較客觀，減少了教師的主觀隨意性，學生感到公平、合理。近3年來，我們進行的一系列的實驗教學改革，取得了一定的成績。我們對學生進行了問卷調查，調查結果顯示，95%以上的學生歡迎和支持實驗教學改革，并對以后的教學改革提出了寶貴的建議。

參考文獻：

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基金項目：吉首大學校級教改項目（2012020），吉首大學生物資源與環境科學學院教改項目（生物科學專業分子生物學實驗教學改革）。

作者簡介：楊冬梅（1971-），女，碩士，副教授，從事分子生物學和基因工程實驗教學。