工科院校分子生物學實驗課教學淺談

周麗　劉中美　崔文璟　周哲敏

摘要：分子生物學技術已發展成為生命科學領域的重要研究方法和手段，學習和掌握這門技術對于學生的本科學習和未來從事科研和生產工作都具有重要意義。本文結合工科院校人才培養的特點，從教學組織方式、講授方式、考核機制等方面淺談對工科學校分子生物學實驗課教學的改進。

關鍵詞：分子生物學實驗；工科院校；教學

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）07-0189-02

分子生物學是研究核酸、蛋白質等所有大分子的形態、結構特征及其重要性、規律性和相互關系的科學。隨著分子生物學新理論和技術的大量出現，其應用已滲透到生命科學的各個領域，不再是神秘、難以操作的實驗技術，而成為生命科學相關教學和科研過程中的一項基礎技術。例如，許多本科課程教學中以及畢業論文實驗過程中都涉及分子生物學技術，同時，工業上進行菌株選育工作，也多采用了分子生物學技術，并已形成了一種發展趨勢。因此，開設本科分子生物學實驗課程，讓學生掌握基礎分子生物學操作，培養學生分析問題和解決實際問題的能力，可促使學生在畢業論文環節快速開展實驗并獲得結果，對于完成本科階段學習具有重要作用，也為學生在畢業后快速投入和開展有關的科研和實際生產工作打下堅實的基礎。

工科院校的培養目標就是為社會和工程應用培養工程師，培養具有堅實的基礎知識和較強應用能力的人才。針對這一培養目標并結合發酵工程學科專業特色，在實際教學中不但要讓學生充分理解實驗的原理，對其實驗操作的技術能力也提出較高的要求，同時還需要培養學生分析和解決實際應用問題的能力，以應用于未來科研和生產工作中。本文結合實際教學經歷，淺談對工科學校分子生物學實驗課教學改革的探索。

一、改進教學組織方式，提高教學效率

（一）培養學生自學能力，提高課堂效率

在以往的實驗課上，學生等、靠、要的思想嚴重泛濫，一切都等著老師傳授，一旦離開老師就不知所措，不能形成良好的自學能力。針對這一問題，并根據分子生物學實驗的特點，我們將實驗集中安排在一段時間內完成。制定了詳細的時間表，并注明每天實驗的操作內容，讓學生充分了解每節課要進行的內容，形成連貫的思路。同時，將詳細的講義提前發給學生，督促學生進行充分的預習，查閱有關文獻資料，了解最新研究進展。在課堂上通過提問和分析式的講解讓學生理解每步操作的原理和目的。這樣可激發學生的研究興趣，不僅知道應該怎樣去操作實驗，還可以達到知其所以然的目的。對于不理解的知識，也可以在課堂上詢問老師，問題的解決可以激發學生的興趣，變被動學習為主動學習，形成良性循環，這不僅可提高課堂效率，還有助于培養學生形成良好的學習習慣。在課程完成后，有興趣的同學還可在課余時間加入研究室的課題研究中，鞏固實驗操作能力，讓抽象的理論變為可見的事物，培養學生的科研精神，豐富學生的課余生活，尤其是對于參加各種本科生科技競賽活動的同學有極大的幫助，同時也可輔助研究生的研究，減輕研究生的工作負擔。

（二）對必要操作進行演示

由于多數同學完全沒有接觸過分子生物學實驗，實驗的操作步驟又較為煩瑣，難免操作失誤，使后續實驗受阻。而上課的時間有限，幾乎沒有重復操作的可能性。因此，需要對必要的操作步驟進行演示，讓學生由抽象的想象轉變為具體認識，減少了學生實驗操作出錯的概率。

（三）盡量增加每位同學的操作機會

由于分子生物學實驗試劑通常較昂貴，以往實驗常以小組為單位進行，不能充分鍛煉學生的動手能力，也為那些有偷懶思想的同學提供了置身于實驗之外的機會。我們在實驗條件容許的情況下，盡量增加每個同學的動手機會，將以小組為單位進行的實驗改為每人一次的實驗。例如，讓每個同學都進行PCR操作，并親自將自己擴增的PCR產物加入瓊脂糖凝膠中，使他們能夠充分體會到分子生物學實驗操作是微量的，需要準、穩。然后，從瓊脂糖凝膠電泳中確定擴增出目的DNA片段的PCR樣品，用以進行下一步實驗。這樣，不但可以提高同學參與實驗的熱情和興趣，而且可以避免以小組為單位實驗時操作失敗導致后續實驗受影響的現象。

二、改進課堂講授方式，培養工科學生分析和解決問題能力

（一）培養學生分析和解決實際問題的能力

分子生物學是一項精巧的技術，其發展速度快，大量新技術不斷涌現，而課堂上時間有限，僅能實踐學習一些基礎的分子生物學實驗技術。在這有限的過程中，讓學生形成分析問題和解決問題的能力，以應用于未來的科研或者生產過程中，這對于學生的發展更有長足發展意義。分子生物學實驗操作需要“心靈手巧”。“心靈手巧”則可一次操作成功，否則多次重復操作仍不能獲得理想結果。所謂“心靈”是指學生需要充分理解實驗原理，掌握操作注意事項。例如，讓學生懂得分子生物學操作要注意避免環境以及人所攜帶的酶類對操作對象（如DNA、RNA）的降解作用；同時，實驗過程中用到的試劑極為微量，多一點、少一點可能就導致成倍數的誤差。這不僅可避免他們課堂上實驗的失敗，在未來進行其他實驗時還可以事先設想出操作的注意事項，形成分析問題的習慣和能力。即使在不能獲得理想實驗結果時，引導其分析實驗操作過程失誤的原因，提出改進的辦法，可培養他們獨立思考和解決問題的能力。這正可達到“授人以魚，不如授人以漁”的效果。所謂“手巧”則要求學生有較高的動手能力。我們將操作要領總結成口訣的形式，并對口訣進行詳細的解釋。例如，在進行感受態細胞制備的實驗中，用“冷”、“輕”兩個字概括其操作的要領，也就是所有操作盡量在冰上進行，并輕柔操作防止這種處于脆弱狀態的細胞破碎，以充分保證細胞的活性。這樣既容易讓學生理解，又方便他們記憶。此外，第一次操作過程難免出現各種問題，鼓勵學生多加練習，熟能生巧，在實踐中掌握真知。這對于培養同學的耐心和毅力，在未來勝任更為復雜的工作同樣重要。

（二）培養學生具有“量”的工程概念endprint

工科學校有為企業提供工程人才的義務。工業上追求高產量、高轉化率、高生產速率，利用分子生物學改造生物體，也是為了追求這三高。因此，我們在教學過程中應為學生灌輸“量”的概念。例如，讓學生懂得所獲得的重組酶，酶活越高越有應用價值，而所應用的底物價格越低越有利于工業應用。此外，讓同學懂得生命體是復雜的，在不同環境下表現出的性能也不一樣，經過實驗摸索可獲得一個最優的實驗條件，從而將產量提高。進一步通過提問和布置課后思考題的方式，引導學生利用已學知識并通過查閱文獻，設計、改進實驗方案，展望未來可進行研究的方向，這也有助于學生在未來快速適應企業科研、生產等工作。

三、改進考核機制，綜合評價學習效果

以往教學多以實驗報告形式進行實驗課的考核，但往往發現多份同一版本的實驗報告。這些抄襲別人實驗報告的同學顯然不能完全掌握實驗內容。另一方面，有的同學實驗報告寫的非常仔細、全面，但實驗操作過程并不理想。因此，僅憑實驗報告的質量不能夠綜合評價同學對實驗的掌握程度。

針對上述問題，我們對實驗考核機制進行了改進，增加以下考核方式：首先，在課堂上進行提問，考察學生的預習情況和對以往知識的掌握情況，并進行評分。其次，實驗過程中為每個學生對操作注意事項的理解程度、操作的熟練程度以及獲得結果的好壞程度進行評分，避免了不動手、靠同組同學做實驗的現象，提高了學生實驗的積極性。再次，對實驗報告中實驗數據處理、分析清晰以及對思考題討論詳盡、有創新思路的同學給予加分。促使學生通過查閱資料解決問題，增強其學習主動性和分析問題的能力，也可減少實驗報告抄襲的現象。

總之，通過分子生物學實驗的教學過程，引導、鼓勵學生通過網絡資源、圖書館資源進行擴展學習，促進學生開闊思路，形成創新性思維，形成連貫、有序的研究思路。同時，引導學生形成產量意識和工業化的思維方式，對其今后在科研和工程領域的發展都有幫助。

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