研究生分子生物學實驗教學改革與實踐

李雅麗, 趙秀娟, 鞏東輝, 趙宏宇, 王晶妍

(內蒙古科技大學 數理與生物工程學院, 內蒙古 包頭　014010)

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研究生分子生物學實驗教學改革與實踐

李雅麗, 趙秀娟, 鞏東輝, 趙宏宇, 王晶妍

(內蒙古科技大學 數理與生物工程學院, 內蒙古 包頭014010)

實踐能力是研究生培養質量的重要指標。分子生物學實驗教學是培養生物學科研究生科研思維和動手能力的重要實驗平臺。該文主要介紹內蒙古科技大學生物學科研究生學位課“研究生現代分子生物學實驗”的設計思路與改革實踐,就實驗課的實施過程、實驗內容安排、教學團隊的組建,以及實驗結果評價等幾方面進行了陳述與討論，為培養創新型人才、建設高素質的研究生實驗教學師資隊伍開辟了有效的途徑。

研究生培養； 分子生物學； 實驗教學

分子生物學是從分子水平上研究生命現象、生命本質、生命活動及其規律的科學,是當前生命科學中發展最快并與其他學科交叉滲透最廣泛的前沿學科之一。進入21世紀,分子生物學的實驗技術與方法已經應用到了生物學各個分支學科的研究中[1]。研究生教育是培養具有科學精神和創新能力高層次人才的主要方式,培養碩士研究生創新思維和科學研究能力,將是作為研究生階段的研究工作和將來作為科研人員所必備的素質。近年來,很多高校在研究生的培養上采取了重大舉措,如浙江大學、中國科技大學、西安交通大學、中國農業大學等,實現了研究生的理論教學、實驗教學和學位論文研究三階段的培養模式[2]。在加強研究生理論教學和學位論文研究的同時,注重研究生實踐能力的培養,增加了實驗教學環節,實現研究生實踐能力的寬領域培養,再通過學位論文的研究,形成研究生實踐能力的立體全方位培養。作為一個生物學研究生,把本科所學的基礎知識與科學研究的最新進展聯系起來,學好、學通分子生物學是必需的一步。基于此,2012年起我校在生物學科研究生學位課中設置“分子生物學實驗”課,3年來雖然取得了明顯的成效,得到了研究生與指導教師的認可,但在實際運行過程中也發現了一些問題,還需要通過不斷的改革和實踐,使生物學科的研究生更系統、更全面地掌握分子生物學的實驗技術和技能,為后續的研究性實驗工作和今后走上工作崗位提高科研水平打好一個堅實的基礎。

1　課程定位及理念

分子生物學在20世紀取得了理論和技術的飛速發展。分子生物學技術越來越廣泛地應用于生命科學的各個研究領域當中。隨著越來越多的理論突破,分子生物學技術也日新月異。在高等院校的生物相關學科的研究生教學中,越來越廣泛地注重分子生物學的教學。分子生物學理論課教學內容多,范圍廣,有一定深度,學生很難透徹理解和掌握,如果不做實驗,只學習理論,往往會事倍功半,理不出頭緒。分子生物學實驗課能給學生親自動手參與實驗全過程的機會,便于學生加深對相關理論的理解[3]。

研究生來自不同的院校,由于各院校課程設置不同,研究生接受的本科階段的教育差別很大,這種差別在實驗操作能力上體現最為明顯。對于已經進入分子時代的生命科學來說,不熟練分子生物學實驗操作的學生就很難快速適應課題研究的科研工作。在研究生學位課中設置分子生物學實驗課,合理安排實驗課內容,建立常規操作與科研課題相結合的實驗課程體系,是提升研究生實踐能力的重要途徑,同時也能為學生完成碩士學位論文及將來從事科研工作打下良好基礎。內蒙古科技大學生物學碩士研究生學位點于2006年經批準設立,2007年起招收首批碩士研究生,近10年來,已為內蒙古自治區及全國輸送了一批從事生物學研究與開發的優秀人才。“加強專業技術教學、緊跟學科發展前沿、全面提升研究生培養質量”一直是本學科研究生培養工作的重點和目標。為適應新形勢下高等院校研究生教育與創新型人才培養的目標,對研究生分子生物學教學的改革勢在必行。2012年以來,我們通過在研究生學位課中設置“分子生物學實驗”課,不僅顯著地提高了研究生對分子生物學課程的學習熱情,而且明顯提升了研究生的科研能力。

2　課程建設及特色

2.1課程建設的過程與方法

每學年的秋學期初新錄取的研究生入學,根據對新生分子生物學知識背景和實驗動手能力的詳細調研合理安排實驗課內容,建立常規操作與科研課題相結合的實驗課程體系,并根據學科發展不斷更新和完善,力求促進研究生科研工作的順利開展。研究生分子生物學實驗教學的改革分為3個階段進行。

2.1.1準備階段

組織相關人員成立課題小組,對小組人員進行具體分工,以2015年新入學的碩士研究生為研究對象,采用問卷調查方式對他們的分子生物學基礎知識與實驗操作能力進行摸底,撰寫調查報告[4]。

2.1.2實施階段

(1) 制定教學大綱。根據準備階段的調查結果討論研究生分子生物學實驗課教學大綱,實驗項目實行多層次、模塊化管理,分為基礎性、綜合設計性、創新性3個模塊。基礎性實驗項目以基本的分子生物學操作技術為主,如:質粒DNA的提取、限制性內切酶酶切DNA分子、瓊脂糖凝膠電泳分離DNA片段、大腸桿菌感受態細胞的制備、重組DNA分子的構建與轉化等、PCR擴增目的基因等。對沒有任何分子生物學常規操作基礎的研究生要逐個開出；對本科階段已經接觸并熟悉這些基礎性實驗的研究生可直接開出綜合設計性實驗,如:多種方法獲得目的基因、動植物中某關鍵基因的克隆、重組質粒的構建等。創新性實驗項目全部由本學科教師承擔的科研課題轉化而來,研究生可根據自己的研究方向與興趣愛好選擇項目完成，包括植物細胞中MYB類轉錄因子的篩選、與人類遺傳病相關的核苷酸重復序列的克隆等。

(2) 學生選課。將全部實驗教學內容及具體開出安排提前公布,學生根據實際情況與自己的研究方向進行實驗內容的選擇,這一環節須由指導教師協助完成。選課結束后根據每個項目的選課情況準備實驗,包括學生分組、準備實驗材料、儀器設備、耗材試劑和實驗講義與實驗報告冊分發等。

(3) 預實驗。指導教師根據學生分組情況,每組安排組長一名,副組長一名,在實驗開出前協助指導教師完成預實驗。

(4) 實驗課開出。按計劃認真組織研究生開出實驗。實驗操作階段,要求學生熟練掌握實驗操作流程,嚴格按規范進行操作。同時指導教師要充分調動學生的學習積極性和主動性,增強學生獨立完成實驗的能力和實際動手能力,使學生能夠盡可能主動地、獨立地完成實驗的整個過程,為以后獨立從事科研設計和科學實驗打下良好的基礎。

(5) 課程考核。實驗課結束后進行成績考核,綜合學生的預習報告、實驗操作、實驗結果與實驗報告撰寫情況給出實驗課成績。

(6) 編寫研究生實驗教材。基于教學實踐的積累,編寫研究生實驗教材“研究生現代分子生物學實驗”,重點面向研究生的實驗教學,將分子生物學基本實驗技術和近年來發展起來的新技術、新方法有機融合。

2.1.3總結階段

跟蹤調查,了解研究生在分子生物學實驗課結束進入課題研究后的情況,掌握他們在分子操作各個環節上的操作熟練程度,對取得的研究資料做全面的整理分析。在學科內部推出“研究生分子生物學實驗”示范課,并完成相應的資料庫與光盤制作,并進一步在全校范圍內推廣。同時課程改革小組的成員要不斷討論項目實施過程中存在的問題,并及時與兄弟院校溝通學習,提出切實可行的辦法[5]。

2.2指導教師隊伍建設

自2012年生物學科碩士研究生開設分子生物學實驗課以來,該課程的教學任務一直由我校外聘的留美分子生物學專家王建英教授負責,另配2名講師作為助手。經過3年來的教學實踐體會,加上學生與研究生導師的意見反饋,我們發現這種單一的指導教師模式是需要改進的,需要建設一支由長期工作在科研、教學一線教師組成的研究生實驗課教學團隊。教學任務分配上,根據團隊內每位教師主要從事的科研領域和專業特長,分配相應的實驗教學內容,每個項目安排2名指導教師,他們不僅熟悉所指導實驗的技術要點,及時解決實驗過程中出現的各種問題,還能將本領域相關的科研前沿、熱點問題介紹給學生,以開闊學生視野,使每次實驗均能獲得預期結果。同時,指導教師在教學實踐過程中也不斷發現和審視自己,包括對自身專業知識的把握與實驗技能熟練程度的反思,這樣也能促使他們緊密跟蹤學科發展前沿不斷提高[6]。

本課程經各方面協調討論,現已逐漸組建了一支人員穩定、業務基礎全面、具有團結協作精神的教學團隊。其中教授3 人、副教授2 人、講師2 人。其中大多數教師承擔國家自然科學基金、內蒙古自然科學基金、內蒙古高校基金等科研項目,在努力完成這些科研任務的同時,有意識地將許多科研工作中的思路和先進的技術轉化到研究生分子生物學實驗的教學實踐中。實驗課教學團隊的建設極大地提高了研究生實驗教學質量,并申請得到了我校研究生教學改革項目建設立項資助。

2.3實驗課成績考核與結果評價

經過教學團隊的調研討論,針對分子生物學實驗考核形式的問題,提出實驗課評價體系多層次評價的管理制度,包含預習報告、平時考勤、實驗操作、實驗結果與實驗報告撰寫情況5個部分,分別所占比例為1∶2∶4∶1∶2；針對設計性與創新性實驗,要加上實驗方案制定與實驗論文撰寫環節。針對研究生各實驗組人數較少、時間較靈活、學生專業多樣化等特點,在考核中更加注重實驗的具體操作過程。在課程開課初要將考核方案告知學生,讓他們明確各環節的評分標準,在實際考核過程中如實記錄作為評價依據。

實驗課結束后,通過“問卷調查與后期跟蹤相結合”的模式及時對教學效果進行評價[7]。通過發放問卷調查表的方式綜合調查研究生對本門實驗課的內容設置、教學方法及授課教師的教學效果等信息的評價。另外,在實驗課結束一個學期后,我們對研究生指導教師進行問卷調查,對上一年度的實驗教學效果進行了后期跟蹤評價,對研究生進入到各自實驗室工作后的科研思維、實驗設計、操作能力等進行調研,綜合評價實驗教學效果[8]。

3　結語

分子生物學實驗技術是生物學各分支學科科學研究必備的手段,在研究生入學后進入課題研究之前開設“分子生物學實驗”課,熟練掌握基本的分子生物學操作技術，這是生物學研究生快速進入科研課題與順利完成碩士學業的基本保證[9]。研究生經過基本實驗技能培訓、全面綜合實驗及自主設計實驗的鍛煉及創新實驗平臺的全方位提升,科研能力得到大幅度提高。學生普遍反映研究生分子生物學實驗為他們順利進行課題研究、完成學位論文和未來的科研工作奠定了良好基礎,一部分學生在碩士期間就發表了高水平的SCI 論文。

為生物學研究生開設分子生物學綜合實驗,在內蒙區內外兄弟院校進行此類設置的尚不多見，需要我們更加努力創立并逐步完善研究生實驗教學平臺,全面提升我校碩士研究生培養水平[10-12]，及時將教師的科研成果提煉引入實驗教學,提高指導教師的教學能力，使實驗內容不斷更新,為研究生進行課題研究及畢業以后從事相關的科研工作打下堅實的基礎。

References)

[1] 張淑平,李鵬,李英姿,等. 分子生物學基礎實驗課雙語教學探索與實踐[J]. 實驗技術與管理,2010,27(12):180-183.

[2] 鄭冬梅,王悅. 構建研究生實驗教學體系,培養研究生創新能力[J]. 實驗技術與管理,2010,27(5):146-150.

[3] 文瑩,李大偉,李穎. 微生物專業研究生實驗課設計思路與特色[J]. 微生物學通報,2011,38(1):123-126.

[4] 郭淑貞,李麗娜,張前,等. 基于問卷調查的中醫院校研究生分子生物學實驗課程改革探索[J]. 內蒙古中醫藥,2014(12):138-139.

[5] 杜聯峰,孫萬邦,夏嬙,等. 研究生免疫學實驗教學改革與探索[J]. 教育教學論壇,2015,16(4):263-264.

[6] 鄭源強,包玉龍,丁楓. 研究生醫學免疫學實驗教學改革與探索[J]. 中國免疫學雜志,2015,31(4):548-550.

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[10] 王雅梅,李寶紅,于培蘭,等. 醫學研究生分子生物學實驗教學體會[J]. 醫學教育探索,2008,7(2):173-174.

[11] 孟照俊,俞小瑞,韓燕,等. 醫學分子生物學實驗教學改革的初步探索與實踐[J]. 西北醫學教育,2006,14(2):86- 87.

[12] 宋嵐,徐朝軍,張波,等. 高等中醫藥院校研究生分子生物學實驗教學改革初探[J].中醫教育,2014,33(1):48-51.

Reform and practice on molecular biology experimental teaching for postgraduates

LiYali, Zhao Xiujuan, Gong Donghui, Zhao Hongyu, Wang Jingyan

(School of Mathematics,Physics and Biology Engineering,Inner Mongolia University of Science and Technology,Baotou 014010,China)

Molecular biology experiment teaching is an important experimental platform for cultivating scientific thinking and hands-on ability of biology graduates. This article mainly introduces the design ideas and reform practice about “Modern Molecular Biology Experiment” which is a biological graduate degree course in Inner Mongolia University of Science and Technology. The presentation and discussion are concerned with the implementation process of experiment,the arrangement of experiment content,teaching team construction, the evaluation of experimental results, etc. An effective way is opened to cultivate innovative talents and build high-caliber experimental teaching team for graduates.

cultivation of postgraduates; molecular biology; experimental teaching

DOI:10.16791/j.cnki.sjg.2016.06.002

2015-12-17修改日期:2016-01-24

內蒙古自治區研究生教改項目(YJG20151012707)；內蒙古科技大學研究生教改項目(YJSJGX2015001)；內蒙古科技大學“分子生物學實驗”精品課建設

李雅麗(1976—)，女，內蒙古赤峰，博士，教授，主要研究方向為植物次生代謝調控.

E-mail:btliyali@126.com

G642.0；G643

A

1002-4956(2016)6-0004-03

實驗室創新