分子生物學實驗課程教學改革

孫林 張彪 潘志明 周福才

摘要：分子生物學是生命科學的重要組成部分，是生命科學快速發展的基石。針對當前分子生物學教學過程中教學效率不高、質量差、學生學習興趣不濃、學生動手操作能力差等現象，作者對分子生物學實驗課的教學內容、教學形式及教學方法做了大膽的改革嘗試，取得了顯著的效果，并將積累的經驗歸納總結，完成了此篇文章。

關鍵詞：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（2015）30-0058-02

分子生物學這門學科具有發展速度快、對生物的生存及自身發展意義遠大等特點，是生命科學中最具影響力的學科之一，其研究領域也十分寬泛，包括核酸類、蛋白類等生物體中所有的大分子結構、表達、調控及其功能，將人們對生物體的認知水平由表觀提升到分子水平，其發展程度因現代科學的進步而變得越來越活躍。對于生命科學這門學科及相關專業的本科生而言，對分子生物學實驗技術的掌握及相關原理的熟練運用是必備的基本功，這也造就了分子生物學實驗課不同于其他生命學科實驗課的重要地位。

一、分子生物學實驗課程的重要性

隨著分子生物學在教學過程中的不斷推進，越來越多的教學實踐者意識到為了能夠引起學生們對這門課的足夠重視需要把實驗部分的教學內容從單純的理論教學中剔除出來，獨立形成一門課程，設置與之相匹配的學分。這種做法不僅能讓學生加固對理論知識的掌握，而且能讓學生接觸到更多的分子生物學實驗內容，從而鍛煉學生的實踐動手能力。相比之下，在原來理論教學囊括實驗教學的情況下，由于學分的限制及課時的約束，往往只能開設6個有代表性的演示實驗；而實驗教學脫離理論教學獨立成科之后，則可以2～3個“綜合性”實驗來牽頭，“綜合性”實驗又下設幾個“子”實驗組成完善的實驗課體系。這就為學生創造了更多的實際操作機會，加深學生對理論知識的理解，提高學生動手能力及分析解決問題的能力，為以后的科研實踐及專業課的學習奠定了基礎。

二、分子生物學實驗課程教學現狀

由于各學校的教學硬件設施不同及實驗課所具有的特殊性（周期性、成本大）等原因，一些較為重要的科研實驗不好與教學實驗相結合，實踐中的分子生物學實驗課存在著一些不足：教學形式過于單調，學生只能被動接收，不能發揮其積極性及主動性；驗證性實驗居多，實驗方式單一，很難培養學生創新性；實驗內容設計不夠合理，過于單一，不能形成一個完整體系，不利于學生綜合素質的提升。此外，分子生物學實驗課對實驗設備要求較高，實驗材料過于昂貴，導致好多很有必要的實驗不能順利開展。這種教學模式將嚴重阻礙教學質量的提升，改革是大勢所趨。

三、分子生物學實驗課程教學改革方法

1.完善實驗內容，對教材進行更新。分子生物學是一門升級換代較快的學科，其實驗內容及實驗操作技術也不斷在更新完善，急需將陳舊的內容剔除并建立周期性更新的機制。在教學實踐過程中有必要刪除一些過時的實驗技術，引進一些現在常用的實驗技術。對于新的實驗教材編寫原則應是：可以使學生在實驗操作中對基礎知識加深理解，提高動手能力，分析、解決問題的能力等綜合素質，可以讓學生了解當前分子生物學的發展趨勢及系統地學習分子生物學實驗技術原理及方法。

2.實驗準備工作要充分。分子生物學實驗是一門精致的學科，其對實驗條件如環境、儀器及材料等要求非常高，實驗儀器的操作不當及實驗試劑的略微偏差都可能導致實驗結構的失敗。對此，在進行實驗教學之前，教師的預先實驗是必不可少的。準備工作內容有：實驗材料的制備（耗材、試劑、生物材料），器皿的洗滌，試劑的配制，儀器的準備及檢查。通過預實驗，教師可以對實驗過程中可能出現的問題提前有所準備，并對實驗結果有所掌握。

3.完善實驗體系，開設綜合性實驗。與其他科目的基礎實驗有所不同，分子生物學實驗有周期長、緊密結合性、連貫性等特點，很難在2～3課時內完成。因此，對分子生物學實驗的課程設計要周密詳盡，建立完整的體系，集中在一個比較大的時間段來完成。結合我們的教學實踐，建議把分子實驗課安排在周五下午和星期六、日進行，這樣2～3天的時間能夠給學生足夠的時間完成一個較大的綜合性實驗，便于學生形成一個完整的實驗概念和對理論知識體系有一個深入的了解，并加深學生對實驗內容的印象，便于學生在短期內形成對分子生物學的實驗方法及技能的認知。對于實驗內容的編寫，我們強調實驗的完整性和條理性。如在基因工程部分將DNA重組技術為主線貫穿整個實驗。教材在實驗授課上的順序是以基因分離克隆，片段與載體的連接，載體選擇、酶切，質粒重組及轉化，重組子表達及鑒定等，以基因工程的內容為主線。這樣的實驗內容編排，不僅能將實驗內容更加豐富完整，而且整個實驗變得更加有調理，前后銜接緊密，彌補了傳統實驗安排中的不足，使學生在實踐過程中能對理論體系有更深的理解，增強了學生的動手能力及學習興趣，變被動接收為主動探究，提升了學生的綜合素質及創新思維。

4.豐富分子生物學的教學方式。對于傳統的分子生物學教學模式，其中針對實驗部分的內容、原理、方法一般都是教師通過文字語言對其進行描述，學生很難對其充分地理解和掌握，對于記憶也是死記硬背。若能將現代的多媒體設備廣泛地應用到實驗教學過程中，可以使較為難理解的知識變得更加具體和形象，便于學生更好地理解和掌握。為了配合實驗教學，我們初步建立了分子生物學二維虛擬仿真實驗室，以動畫的形式對實驗的原理和步驟進行展示。對于一些較為抽象和難理解的實驗，教師可以借助動畫演示來為學生講解，不僅可以讓學生更好地理解實驗內容，還能活躍課堂氣氛，豐富教學內容，激發學生的學習興趣，從而使得實驗教學效果得到有效的提高。

5.重視和培養學生的動手能力以及創新意識。通過實驗課程，可以很好地鍛煉學生的科研能力，并樹立良好的科研作風。然而，由于學生人數較多，使得實驗課程教學效果并不是很理想。為此，我們將學生分為多個小組，進行實驗教學，這樣可以很好地讓學生學習和掌握分子生物學的實驗原理和操作技能。

6.重視實驗過程，考核采取綜合成績評定。鑒于對以前分子生物實驗教學中所出現的問題進行分析和總結，我們將實驗教學的效果考核視為工作的重點。具體的考核內容包括：實驗態度、基本操作技巧、實驗報告、實驗綜合效果，其成績分為兩個部分：采用百分制，平時成績占70%，考試成績占30%。其中，平時成績的1/3，主要是對學生的上課出勤率和實驗課上表現進行考核，如果曠課一次，則對其提出警告；如果次數達到兩次以上，取消該生平時成績；此外，平時成績剩余的2/3是對學生所做的實驗操作和實驗報告兩部分進行考核，如果在實驗操作中出現失誤或者沒有得到實驗結果，該生可向指導教師提出申請，可以跟著下一個班重新做實驗，如果沒有重做的學生則沒有這部分相應的成績。考試的形式，我們將根據課程特點將其分成操作考試和筆試兩個部分，均在所有教學實驗都結束之后再進行考試。其中，操作考試為學生在根據實驗指導教師提出的題目進行現場的實驗操作；筆試為實驗指導教師根據上課的實驗內容出一些實驗原理題。通過采用此種教學考核方式，不僅可以有效地控制實驗過程，還能轉變學生的實驗態度，督促其能夠認真仔細地完成每一個實驗，從而掌握相關的實驗技能。

分子生物學實驗的技能是學生必須要掌握的技能之一，為以后從事科研工作奠定實踐基礎。現如今，無論是社會還是高校，都越來越重視對復合型人才的培養，而我們所提出的這種實踐教育理念與當代高校培養各種人才的主題都是十分契合的。筆者還希望能夠通過對分子生物學實驗課程的教學改革，可以拋磚引玉，給本院校或者其他院校的相關實驗課程的教學改革提供一些參考。

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