分子生物學(xué)綜合性實驗教學(xué)體系的建設(shè)與研究型人才的培養(yǎng)

于靜娟　王娜　趙倩　胡劍

摘要：實驗教學(xué)在生物學(xué)科知識體系中具有重要作用，是培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。實驗教學(xué)體系的建設(shè)是高素質(zhì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的保障。在這里我們介紹了對《分子生物學(xué)實驗》課程體系的建設(shè)，詳細(xì)闡述了綜合性實驗體系的建設(shè)目標(biāo)和建設(shè)內(nèi)容，探討了綜合性教學(xué)實驗體系與人才培養(yǎng)的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：實驗教學(xué)體系；課程建設(shè)；研究型人才培養(yǎng)

中圖分類號：G642.41 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）38-0170-02

一、引言

生物學(xué)在農(nóng)業(yè)院校本科生的培養(yǎng)中具有舉足輕重的地位。生物學(xué)是一門實驗型學(xué)科，包括理論知識和實驗技能關(guān)鍵的兩部分。實驗教學(xué)在生物學(xué)科知識體系中具有重要作用，是培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。蔡幸生在2008年發(fā)表的“論高等學(xué)校實驗教學(xué)系統(tǒng)改革”一文中提出了實驗教學(xué)的分層次系統(tǒng)化實驗教學(xué)的模式。將實驗教學(xué)分成基礎(chǔ)實驗、設(shè)計性和綜合性實驗。體現(xiàn)了實驗教學(xué)不只是理論教學(xué)的輔助，而是作為一個相對獨立的教學(xué)體系。實驗教學(xué)作為一個獨立的實驗教學(xué)體系進行開設(shè)和建設(shè)，驗證性實驗已經(jīng)不再占主導(dǎo)地位，正在逐步形成以基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗和設(shè)計性實驗的分層教學(xué)體系（錢潔等2014）。在這個體系中，綜合性實驗起著承上啟下的作用，把基礎(chǔ)知識和基本的實驗技能有機結(jié)合（王少剛等2009）。綜合性實驗教學(xué)體系的設(shè)立，將能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識的能力，為其將來從事科學(xué)研究奠定基礎(chǔ)。

二、綜合性實驗教學(xué)體系《分子生物學(xué)與基因工程實驗技術(shù)》的建立

《分子生物學(xué)與基因工程實驗技術(shù)》是將分子生物學(xué)實驗、細(xì)胞工程實驗及基因工程實驗綜合在一起，以分子生物學(xué)和基因工程涉及的基本實驗技術(shù)為主，將現(xiàn)代實驗技術(shù)與科研緊密結(jié)合的綜合性實驗教學(xué)體系。課程內(nèi)容的設(shè)置承上啟下，各個實驗聯(lián)系密切，形成一個完整的連貫性實驗教學(xué)體系，包括了質(zhì)粒DNA的提取、酶切、連接等DNA的重組技術(shù)，農(nóng)桿菌介導(dǎo)的植物遺傳轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)化植株的篩選與再生和目的基因整合和表達的分子檢測技術(shù)。這使學(xué)生能夠?qū)W到完整流暢的基因工程實驗設(shè)計思路，使學(xué)生對基因工程的認(rèn)識不再停留在支離破碎的技術(shù)上，而是清楚地認(rèn)識到其內(nèi)部有機的聯(lián)系，從而完成了從思維方式到技術(shù)手段的全面完整培養(yǎng)過程。學(xué)生在實驗過程中通過不斷地發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題，將理論和實踐很好地結(jié)合，使研究思路得到科學(xué)訓(xùn)練，促進學(xué)生知識、能力和素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，掌握從事現(xiàn)代分子生物學(xué)研究的綜合實驗技能。

三、《分子生物學(xué)實驗》課程建設(shè)

《分子生物學(xué)實驗》是生物科學(xué)專業(yè)本科生的必修課程，是獨立于分子生物學(xué)理論課程的實驗教學(xué)體系，是生物學(xué)科專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)中非常重要的一門課程，屬于《分子生物學(xué)與基因工程實驗技術(shù)》綜合性實驗體系的第一個模塊。這樣一個綜合性、連貫性強的實驗教學(xué)體系，涉及班級多、人數(shù)多、上課教師多，要想取得好的教學(xué)效果，需要很好的建設(shè)。課程建設(shè)以規(guī)范綜合性教學(xué)實驗體系的各環(huán)節(jié)，實現(xiàn)綜合性教學(xué)實驗體系在學(xué)生能力和科研素質(zhì)方面的培養(yǎng)目標(biāo)。培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)術(shù)規(guī)范，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)學(xué)生的團結(jié)協(xié)作能力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力。課程建設(shè)的內(nèi)容可以用書、案、題、測、管和績六個字概括。

1.書：實驗指導(dǎo)的編制和修訂。承擔(dān)實驗課程的教師都是一直從事科研，具有豐富的科研經(jīng)驗，編制的實驗指導(dǎo)充分體現(xiàn)了這一點。修訂后的自編的指導(dǎo)有扎實的理論知識，注重思維的引導(dǎo)、簡捷優(yōu)化的實驗操作步驟和準(zhǔn)確的表達。

2.案：教案建設(shè)。由于實驗課程作為獨立的教學(xué)體系，需要在課程當(dāng)中對于實驗中涉及的相關(guān)理論知識進行講授，使學(xué)生能夠充分理解實驗設(shè)計的內(nèi)容及要實現(xiàn)的目標(biāo)。需要建設(shè)全套課程教案，明確課程講授內(nèi)容、實驗安排等。

3.題：針對各個實驗的教學(xué)關(guān)鍵點，建立了課堂測試題庫，包括基礎(chǔ)知識題和能力提高題。注重考察學(xué)生對基本理論知識、基本實驗技術(shù)的掌握，以及分析和解決問題的能力。

4.測：加強課堂小測驗。以測驗提升學(xué)生的積極性，增加評分的客觀性。設(shè)置靈活的開放試題，避免學(xué)生死記硬背，讓學(xué)生充分理解實驗中觀察到的現(xiàn)象，并能運用理論知識解釋所獲得的結(jié)果。

5.管：課程管理。建立了完整的課程管理制度。包括課堂紀(jì)律要求、實驗記錄和實驗報告的寫作要求以及實驗操作和儀器使用的規(guī)范性，細(xì)化課程成績組成、實驗報告評分標(biāo)準(zhǔn)、助教的崗位要求。

6.績：建立了實驗課程評價標(biāo)準(zhǔn)，包括實驗報告的評價標(biāo)準(zhǔn)和課程總成績的組成，對學(xué)生可以進行客觀全面的評價。

四、《分子生物學(xué)實驗》綜合性課程建設(shè)與研究型人才培養(yǎng)

1.綜合性實驗課程，能夠培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方式。課程內(nèi)容由一個個獨立的實驗轉(zhuǎn)變?yōu)橛啥鄠€緊密聯(lián)系的實驗組成的一個完整的實驗，可以培養(yǎng)學(xué)生全面思考的能力。分子生物學(xué)實驗的核心是對基因的操作，以往驗證性實驗強調(diào)對每一個實驗原理和技術(shù)的掌握，導(dǎo)致學(xué)生的思維割裂，即使在每一個實驗中學(xué)到了扎實的原理和操作技巧，但是當(dāng)他們真正面對科學(xué)問題的時候還是無法順利地著手開展科研工作。

針對這個問題，在《分子生物學(xué)與基因工程實驗技術(shù)》課程的講授時，我們首先將整體思路給學(xué)生講清楚，讓學(xué)生了解如何實現(xiàn)將一個目標(biāo)基因在植物細(xì)胞中表達并獲得轉(zhuǎn)基因植株的全過程：從基因獲得、重組載體構(gòu)建及鑒定，重組載體轉(zhuǎn)化宿主、篩選培養(yǎng)、基因鑒定等主要環(huán)節(jié)給學(xué)生建立整體思維，并且在課程中不斷強化，讓學(xué)生理解每一個實驗在整個實驗中的作用和意義。經(jīng)過此綜合性實驗的學(xué)習(xí)，學(xué)生不但可以完全掌握基本的知識和技能，而且培養(yǎng)了整體全面的科學(xué)思維方式。

2.綜合性實驗課程，能夠培養(yǎng)學(xué)生思考和解決問題的能力。學(xué)生在學(xué)習(xí)分子生物學(xué)實驗之前已經(jīng)系統(tǒng)學(xué)習(xí)過了化學(xué)類實驗和生物化學(xué)實驗等基礎(chǔ)性實驗，因此已經(jīng)掌握了規(guī)范的儀器、器材操作技術(shù)以及實驗室的相關(guān)要求和注意事項。所以，在此基礎(chǔ)上，《分子生物學(xué)實驗》已不再需要訓(xùn)練學(xué)生的相關(guān)基本訓(xùn)練，而是注重更高層次的思考和解決問題的能力。此外，分子生物學(xué)實驗因其操作中微量和不直觀可見等特點，對于前期只接受過基本實驗訓(xùn)練的學(xué)生來說，操作中易因看不到樣品而產(chǎn)生疑慮，特別是學(xué)生如果得到意料之外的實驗結(jié)果，就束手無策。針對學(xué)生的以上特點和培養(yǎng)需求，我們在本課程中重點培養(yǎng)學(xué)生設(shè)置對照、根據(jù)對照實驗現(xiàn)象分析實驗結(jié)果、根據(jù)全部結(jié)果綜合分析原因解決問題的能力。課程的重點不在于學(xué)生獲得實驗結(jié)果，而在于通過一系列提問和討論的形式，訓(xùn)練學(xué)生能夠正確設(shè)置實驗對照組，并根據(jù)實驗組和對照組的實驗結(jié)果分析問題、解決問題的能力。

3.綜合性實驗課程，能夠培養(yǎng)學(xué)生團結(jié)協(xié)作意識。在綜合性實驗課程中，簡單的操作已經(jīng)不再是我們關(guān)注的重點，培養(yǎng)學(xué)生通過團隊討論獨立分析問題、解決問題成為課程的重要組成部分，因此我們采用24人班容量制，便于根據(jù)實驗特點靈活地組織獨立操作、2人小組合作、4人小組討論、8人大組討論等多種團隊組合形式，在訓(xùn)練學(xué)生獨立能力的基礎(chǔ)上培養(yǎng)團隊協(xié)作意識。具體來說，在整個實驗體系中，每個學(xué)生必須獨立操作完成個人實驗，充分訓(xùn)練個人獨立開展科研工作的能力；對于相同操作的不同樣品（如基因和質(zhì)粒載體的酶切連接實驗），為避免重復(fù)操作，由2人小組，每人獨立完成一個樣品，互相公用完成后續(xù)實驗；對于課堂開放性問題，由同實驗臺4人開展小組討論，而對拓展知識，則由8人大組分工合作完成小組合作學(xué)習(xí)。

以學(xué)生需求為核心的靈活協(xié)作，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)原理、操作的同時，充分鍛煉團結(jié)協(xié)作意識，為其未來順利開展科學(xué)研究奠定堅實的基礎(chǔ)。

綜上所述，《分子生物學(xué)實驗》在課程設(shè)計中精心組織，建立完整的連貫性實驗教學(xué)體系，強調(diào)課程各部分內(nèi)部有機的聯(lián)系，從而完成了從思維方式到技術(shù)手段的全面完整培養(yǎng)過程；在課程組織中，通過書、管、案、題、測五大環(huán)節(jié)多管齊下，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和學(xué)術(shù)規(guī)范；在課堂授課環(huán)節(jié)，從學(xué)生的實際特點和培養(yǎng)需求出發(fā)，注重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方式、思考問題和解決問題的能力、團結(jié)協(xié)作的意識，促進學(xué)生多種能力全面發(fā)展，為其未來獨立開展科學(xué)研究奠定堅實的基礎(chǔ)。endprint