園林植物與觀賞園藝專業研究生分子生物學實驗室建設與教學改革

崔金騰　張克中　李月華

摘要：分子生物學是以分子水平研究生命本質為目的的一門新興學科。目前，分子生物學實驗技術已廣泛應用到農業院校各類生物學專業的教學和科研工作中。在當前高等教育改革不斷深入的大形勢下，研究生的分子生物學實驗教學改革也隨之深入，對教學工作也提出了新的要求。近些年，我們為此調研過多所院校，再結合園林植物與觀賞園藝專業自身所存在的問題，對分子生物學實驗教學優化其實驗教學內容、考核方式并完善研究生分子生物學綜合實驗教學平臺。在分子生物學實驗教學一線實驗教師的不斷努力下，在此方面也取得了一定的改革成效。

關鍵詞：園林植物與觀賞園藝；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）08-0244-03

園林植物與觀賞園藝是一個蓬勃發展的學科，本學科在經濟建設和生態環境保護中起著重要作用。國家及北京市都對本學科給予高度重視。目前，北京城市化進程的加速和城市環境壓力的提升，使得北京市對園林綠化越來越重視。北京市為了調整農業產業結構，增加農民收入，將大力發展園林花卉產業。在上述形勢下，全國園林植物與觀賞園藝學科發展形勢良好。在國內該學科的招生、就業以及科研投入形勢喜人。為了在全國“園林植物與觀賞園藝”學科中占有一席之地，為了更好地發揮位居首都的區位優勢，我們將努力將我校“園林植物與觀賞園藝”學科辦成一個具有特色、不斷向前發展的學科。分子生物學是以分子水平研究生命本質為目的的一門新興學科，它以核酸和蛋白質等生物大分子的結構及其在遺傳信息和細胞信息傳遞中的作用為研究對象，是當前生命科學中發展最快并正在與其他學科廣泛交叉與滲透的重要的前沿學科。目前，分子生物學實驗技術已廣泛應用到農業院校各類生物學專業的教學和科研工作中。怎樣開展分子生物學實驗課程的教學，以什么樣的形式開展，如何正確地全方面地考核在分子生物學實驗課程中研究生的學習效果，最大可能地發掘研究生自身科研潛力和提高自身創新能力，是我們在近年的分子生物學實驗教學改革中面臨的緊迫問題。近些年，我們為此調研過多所院校，如北京大學、中國農業大學、北京科技大學、河北農業大學、安徽農業大學等多所院校。探討學習各個單位的改革精華，再結合北京農學院園林專業自身所存在的問題，對分子生物學實驗教學優化其實驗教學內容、考核方式并完善研究生分子生物學綜合實驗教學平臺，在此方面也取得了一定的改革成效。在此，為廣大從事分子生物學教學工作者提供改革經驗和思路以供參考。[1]

一、園林植物與觀賞園藝專業分子生物學實驗教學的常遇問題

1.實驗教學內容缺乏整體性和連貫性。高等農業院校中，除了生物科學等相關專業外，包括農學、林學、園藝、畜牧獸醫、食品科學等專業，在本科生階段開設的分子生物學內容較為簡單，主要表現在課時數少和實驗內容簡單缺乏連貫性。園林植物與觀賞園藝專業在研究生階段開設分子生物學課程的主要目的，一方面是在先前的學習基礎上在學習過程中掌握分子生物學國際動態和前沿知識，更加充實自己的理論知識；另一方面是利用先進的科研儀器進一步提高和完善研究生的分子生物學實驗操作能力。另外，研究生來源較為廣泛，當前我院本專業的研究生，本科專業有園林植物、農學、林學、生物科學和園藝等多專業的學生，不同院校不同專業的本科階段分子生物學課程教學內容略有偏差，側重點不同，尤其體現在實驗課教學內容上，所造成的學生知識儲備的實際差異對研究生分子生物學實驗教學帶來較大影響。再加上分子生物學這門課程理論知識比較抽象和微觀，尤其是分子作用的原理內容抽象性較強，在理論教學過程中需要結合大量的實驗教學進行講解和演示。為達到對學生實驗動手能力，創新能力和探索精神的培養，需要增加綜合性實驗和研究性實驗。然而在這方面當前的教學過程中明顯不足，現在的實驗內容主要包括一些基本的實驗操作技術：如植物和質粒的核酸提取、DNA酶切與重組、感受態細胞制備、目的基因連接與轉化、常規PCR和熒光定量PCR擴增技術等，缺少綜合性實驗和研究性實驗。這種教學方式不利于培養學生的學習興趣，更不利于培養學生的創新能力和探索精神，與研究生教學目標不符。[2-5]

2.實驗室建設投入不足。近年來研究生招生人數逐年增長和分子生物學領域的飛速發展，實驗室建設上投入表現出明顯的不足，主要體現在以下幾方面：第一，在研究生實驗教學中，由于上課人數較多，實驗儀器設備數量上的不足，不能滿足每個研究生都能進行實驗操作的需求；第二，已有的實驗儀器設備更新較慢，由于儀器設備老舊，造成的實驗精度和準確性上的問題常有發生，得不到預期的實驗結果，使授課教師在實驗教學過程中陷入尷尬；第三，實驗室購置大型儀器和先進儀器的進度較慢，與分子生物學科研領域的飛速發展形成了鮮明的對比，沒辦法滿足傳授學生分子生物學國際最新動態和前沿知識的教學要求，在開展綜合性實驗和研究性實驗的教學過程中，常遇到技術障礙，不利于運用最新的實驗技術方法開展教學，對培養研究生的學習興趣和探索精神產生不良影響。

二、園林植物與觀賞園藝專業分子生物學實驗教學改革的內容

1.創新實驗課程授課形式，優化實驗教學內容和考核方式。在基礎實驗的基礎上，增加綜合性實驗和研究性實驗。在研究生分子生物學實驗課程中，適當縮減技術實驗內容，絕大部分研究生在本科階段已經修過分子生物學實驗課程，此部分內容的教學目的只為補平由于生源的差異引起的知識儲備的差異，不宜占去大量的課時安排。利用較少課時進行完植物和質粒的核酸提取、DNA酶切與重組、感受態細胞制備、目的基因連接與轉化和常規PCR等基礎實驗，使研究生熟悉實驗原理和實驗操作，然后重點開展綜合性實驗和研究性實驗。開展綜合性實驗和研究性實驗過程中，任課教師可以讓研究生根據自己的課題科研需要進行合理分組組成研究小組，充分發揮研究生的主觀能動性根據已學內容查閱參考資料和自己設計實驗，利用基礎實驗的常規技術進行綜合和研究性實驗。在此階段實驗過程中，任課教師可以Seminar討論會的形式讓學生進行匯報，讓學生參與討論相互學習，在此過程中，指導教師可以將前瞻性、先進性的科研技術引入到研究生的實驗教學中去，使研究生了解和掌握現代最先進的技術思想，全面提升實踐能力和科研創新能力。重點把關學生的實驗設計合理性與可行性，經過反復討論和修改，確定優化后的實驗設計，指導教師可以從新穎性、科學性以及可行性幾方面去評價各個研究小組的實驗設計。實驗進行過程中，指導教師可以定期組織Seminar討論會，共同討論和分析各個研究小組實驗過程中遇到的問題和解決方案，鍛煉研究生解決問題和分析問題的能力，并以作業的形式定期檢查各個研究小組的實驗記錄，關注每個實驗過程，檢查研究生的科研動手能力。在本階段實驗結束后，重點考核各個研究小組的實驗報告，實驗報告應按照科研論文的格式撰寫（包括題目、作者、中英文摘要、關鍵詞、綜述及實驗設計、實驗方法、實驗結果、討論分析及參考文獻等內容），根據實驗報告的規范性、討論的充分性以及觀點的創新性等方面對該部分進行評價。這樣的分子生物學實驗課程授課形式既做到了在研究生分子生物學實驗教學過程中分層次和分階段的多元化考核，也鍛煉了研究生解決問題和分析問題的能力，培養了研究生的獨立思考查閱科研資料和書寫科研論文的能力。從選題到實驗設計，從實驗材料準備到實驗設備使用，從實驗結果的分析到實驗報告的撰寫，全方位地讓研究生參與其中，提高學生運用分子生物學實驗技術的能力，起到最大可能地發掘自身科研潛力和提高自身創新能力的效果。[4，6-8]endprint

2.完善研究生分子生物學綜合實驗教學平臺。隨著園林植物與觀賞園藝專業方向碩士點的獲批，2007年開始招收第一屆碩士研究生，園林植物與觀賞園藝專業研究生實驗室建設還處于起步階段，大部分情況下與本科教學共用教學資源，教學和研究基礎都較薄弱。在2010年園林植物與觀賞園藝被授予北京市重點（建設）學科，在學校各級領導的支持下建立了園林植物與觀賞園藝專業方向的研究生實驗室，并配套連棟溫室等現代農業設施。經過多年的設備更新和補充，添置了研究生科研實踐所需部分試劑與耗材；提供經費供研究生導師外出調研及參加學術會議；提供經費供學科導師發表高水平論文、申請專利、購買文獻資料，提供專家咨詢費供學科聘請專家對學科發展方向調整進行把關。從硬件建設和軟件建設兩個方面加強學科建設。我們研究生分子生物學綜合實驗教學平臺逐步得到完善。能夠開展核酸提取、基因擴增、分子標記、Southern和Northern雜交、基因重組與轉化、蛋白質分離與純化、蛋白質體外表達和酶聯免疫等一系列分子生物學實驗。既滿足了分子生物學綜合性實驗和探索性實驗課程的開設要求，也為學生的實驗教學與科研構建了一個良好的平臺。表1中詳細闡述了滿足20人左右的研究生實驗教學平臺所需要的儀器設備的配置。實驗室建設得到升級優化后教學效果的提升也是顯而易見的，從2007級17人碩士研究生中只有1人從事利用分子生物學實驗技術的研究并發表核心論文1篇，到2010級18人碩士研究生中只有10人從事利用分子生物學實驗技術的研究并發表核心論文10余篇和申報發明專利3項，其中已經授權1項，可見實驗室硬件設施的升級改造是與教學質量成正比的。教學質量和科研質量的提高，反過來也為實驗室建設爭取更多的資源和提供更多的有力支持，進而為園林植物與觀賞園藝專業的分子生物學實驗課教學改革提供了有力的配套保障。[9]

近些年，我們雖然在園林植物與觀賞園藝專業研究生分子生物學實驗教學改革中，經過大量調研和經驗積累取得了一些成效，申報并授權功能基因方向的發明專利1項，主編生物化學與分子生物學實驗技術指導（省部級“十二五”規劃教材）1部，發表SCI收錄的論文6篇，但與“211”大學等院校仍存在一定差距，這就要求我們一線的實驗課教師要在教學過程中，本著對教學質量高度負責的責任感，把培養學生作為日常工作中的首要任務，必能將園林植物與觀賞園藝專業研究生的分子生物學實驗教學質量不斷提高。在當前隨著高等教育改革的不斷深入的大形勢下，在校、院、系各級領導的大力支持以及分子生物學實驗教學一線實驗教師的不斷努力下，研究生的分子生物學實驗教學改革也會更加深入，教學質量也會向著教育部公布的人才培養目標邁入新的階段。

參考文獻：

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[9]文靜，申玉華，趙冰.高等學校分子生物學教學改革初探[J].吉林農業，2013，（8）：92-93.endprint