生物學類專業(yè)五大核心課程實驗項目設計與實踐①

姬國杰 胡煥煥 石曉衛(wèi) 劉瑞 田存章 張靖 張晗 陶娟 盧龍斗

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?對新鄉(xiāng)醫(yī)學院三全學院生命科學技術學院三個專業(yè)五門核心課程的原有實驗項目進行分析，找出缺陷和不足，在此基礎上對實驗項目進行重新設計，并在實際運用中取得了良好的實踐效果。

[關 ? ?鍵 ? 詞] ?核心課程;實驗項目;實踐效果

[中圖分類號] ?G712 ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼] ?A ? ? ? ? ? ?[文章編號] ?2096-0603（2019）17-0106-02

我校生命科學技術學院設置有生物技術、生物工程和生物制藥三個本科專業(yè)，遺傳學、細胞生物學、生物化學、微生物學、分子生物學是這三個生物類專業(yè)的五大核心課程。學生對這五大核心課程基礎理論和基本技能的掌握程度，直接影響到學生將來的就業(yè)和發(fā)展。《普通高等學校本科專業(yè)類教學質量國家標準》也對這五門課實踐課程的開設提出了基本要求。根據教育部的文件精神和人才就業(yè)市場對人才的要求，很有必要對這五門核心課程的原實驗項目進行總結和分析，并在此基礎上設計出能培養(yǎng)創(chuàng)新應用型人才的實驗課程體系。

一、實驗改革設計

（一）遺傳學實驗項目設計

遺傳學是生物學的核心學科也是帶頭學科，遺傳學實驗項目的設計依據培養(yǎng)目標而不同。生命科學技術學院培養(yǎng)的是同時具有技術、技能的應用型人才，因此，遺傳學實驗要求學生掌握驗證遺傳學定律、染色體分析、生物雜交、遺傳統(tǒng)計分析和基因表達分析等技能。而原開設的植物有絲分裂、減數(shù)分裂，動物染色體標本制備，多倍體誘導與微核檢測，果蠅的形態(tài)、雜交、唾液腺染色體標本制備，人類遺傳性狀調查分析，PTC嘗味和系譜分析等實驗項目不能實現(xiàn)這五種技術技能的培養(yǎng)。根據所傳授技能對原開設項目進行分析，實驗設計存在以下問題：實驗項目偏少、內容簡單，技術技能性弱，與細胞生物學重復3個，缺微生物遺傳、雜交技能，缺基因分析技能，與實驗目標符合度低。

針對課程存在的問題與學生培養(yǎng)目標設計了定律驗證、基因分析、染色體技術、生物雜交和統(tǒng)計分析五個實驗模塊。定律驗證模塊有分離定律、自由組合定律、連鎖互換定律驗證三個實驗項目;基因分析模塊有人類遺傳標記、人類遺傳病基因分析兩個實驗項目;染色體技術模塊有植物染色體標本、果蠅唾腺染色體標本、小白鼠染色體標本、人類染色體標本、人類SCE標本制作和分析五個實驗項目;生物雜交模塊有小白鼠、小麥、玉米、果蠅、細菌、粗糙鏈孢霉雜交技術六個實驗項目;統(tǒng)計分析模塊有小麥遺傳力測定、人類苯硫脲味嘗基因頻率測定和人類ABO血型的群體遺傳學分析三個實驗項目。

（二）微生物學實驗項目設計

微生物學也是生物學的核心學科，微生物學實驗項目的設計依據培養(yǎng)目標而不同。生命科學技術學院培養(yǎng)的是同時具有技術、技能的應用型人才，因此，微生物學實驗要求學生掌握微生物的分類鑒定、染色、分離、培養(yǎng)、保存、生理生化分析等技能。而原開設的無菌操作技術及油鏡的使用，細菌的簡單染色和革蘭氏染色，酵母和絲狀真菌的形態(tài)觀察，培養(yǎng)基的制備與消毒滅菌技術，微生物的分離與純化、生理生化實驗，微生物數(shù)量的測定和死活細胞鑒定和環(huán)境因子對微生物生長的影響等實驗項目不能實現(xiàn)對這六種技術技能的培養(yǎng)。根據所傳授技能對原開設項目進行分析，實驗設計存在以下問題：實驗項目偏少、內容簡單，技術技能性弱，實驗模塊不清，缺微生物分類鑒定、保存技能，與實驗目標符合度低。

針對課程存在的問題與學生培養(yǎng)目標設計了微生物的分類與鑒定、分離與純化、培養(yǎng)、保藏與活化、生理生化和創(chuàng)新型實驗六個實驗模塊。微生物的分類與鑒定模塊有細菌的分類鑒定技術，放線菌、酵母菌、霉菌的鑒定技術四個實驗項目;微生物分離與純化模塊有固體培養(yǎng)基、液體培養(yǎng)基、單細胞（孢子）、選擇培養(yǎng)基分離技術四個實驗項目;微生物的培養(yǎng)模塊有微生物接種技術、大腸桿菌生長曲線的制作、厭氧微生物的培養(yǎng)和微生物生長繁殖測定技術四個實驗項目;微生物的保藏與活化模塊有低溫斜面、液體石蠟油、沙土管、超低溫冰箱、液氮、麥麩干燥保藏法、真空冷凍干燥法七個實驗項目;微生物的生理生化模塊有大分子物質的水解、微生物糖發(fā)酵檢測和IMViC檢測技術三個實驗項目;創(chuàng)新型實驗模塊有化學誘變法、物理誘變法篩選高產突變菌株兩個實驗項目。

（三）生物化學實驗項目設計

生物化學也是生物學的核心學科，生物化學實驗項目的設計依據培養(yǎng)目標而不同。生命科學技術學院培養(yǎng)的是同時具有技術、技能的應用型人才，因此，生物化學實驗要求學生掌握核酸、蛋白質、糖類、脂類、維生素的分析鑒定技能和創(chuàng)新精神。而原開設的考馬斯亮藍G-250法測蛋白質濃度，溫度、PH、激活劑和抑制劑對酶活性影響，淀粉酶活力測定，肝糖原提取和定性，醋酸纖維素薄膜電泳分離血清蛋白，酵母RNA的分離與組分鑒定和植物基因組DNA的提取與鑒定等實驗項目不能實現(xiàn)對這六種技術技能的培養(yǎng)。根據所傳授技能對原開設項目進行分析，實驗設計存在以下問題：實驗項目偏少、內容簡單，技術技能性差，門類模塊不清，缺脂類、缺維生素類分析技能，缺創(chuàng)新模塊內容，與實驗目標符合度低。

針對課程存在的問題與學生培養(yǎng)目標設計了蛋白質分離技術，糖提取、鑒定和含量測定，脂類提取、鑒定和含量測定，維生素含量測定，核酸分離技術和創(chuàng)新設計與技能六個實驗模塊。蛋白質分離技術模塊有氨基酸紙層析技術、考馬斯亮藍G-250測蛋白質含量、淀粉酶的提取與活力鑒定、醋酸纖維薄膜電泳分離血清蛋白質、SDS-PAGE電泳測蛋白質含量和蛋白質印跡技術六個實驗項目;糖提取、鑒定和含量測定模塊有肝糖原的提取與鑒定，總糖和還原糖的含量測定和人類血糖含量測定三個實驗項目;脂類提取、鑒定和含量測定模塊有卵磷脂的提取鑒定，油脂酸價的測定和粗脂肪的定量測定三個實驗項目;維生素含量測定模塊有熒光法測定維生素C含量，酶反應動力學的影響因素和維生素B1、 B2、 E含量測定三個實驗項目;核酸分離技術模塊有酵母RNA 的提取與組分鑒定、質粒DNA的提取、定磷法測定核酸含量、紫外吸收法測定核酸含量、植物基因組DNA的提取和瓊脂糖凝膠電泳六個實驗項目;創(chuàng)新設計與技能模塊有不同溫度對PCR反應的影響和底物濃度對酶促反應速率的影響—米氏常數(shù)的測定兩個實驗項目。

（四）細胞生物學實驗項目設計

細胞生物學也是生物學的核心學科，細胞生物學實驗項目的設計依據培養(yǎng)目標而不同。生命科學技術學院培養(yǎng)的是同時具有技術、技能的應用型人才，因此，生物化學實驗要求學生掌握細胞結構、細胞增殖觀察技能、細胞化學物質鑒定技能、細胞生理生化測定技能、創(chuàng)新精神與意識。而原開設的DNA和RNA顯示，顯微測量，酸性、堿性蛋白顯示，酸性磷酸酶的顯示，高爾基體、線粒體和中心體的觀察，細胞生理活動、有絲分裂過程、減數(shù)分裂過程觀察，小鼠骨髓細胞CS標本制備，細胞的分級分離，細胞培養(yǎng)，凍存與復蘇和細胞計數(shù)等實驗項目不能實現(xiàn)這五種技術技能的培養(yǎng)。根據所傳授技能對原開設項目進行分析，實驗設計存在以下問題：與遺傳學重復3個實驗，與細胞工程重復1個實驗，技術技能性差，內容偏少，門類模塊不清，缺細胞分化與凋亡模塊，缺創(chuàng)新模塊內容，與實驗目標符合度有差異。針對課程存在的問題與學生培養(yǎng)目標設計了細胞結構、細胞化學、細胞生理、細胞增殖、細胞分化與凋亡和創(chuàng)新性實驗六個實驗模塊。

細胞結構模塊有細胞形態(tài)觀察和顯微測量、細胞器超活染色與觀察和細胞組分的分級分離，共三個實驗項目;細胞化學模塊有 DNA和RNA的顯示，酸性、堿性蛋白的顯示，酸性、堿性磷酸酶的顯示，過氧化物酶、ATP酶的顯示，糖類、脂類的定位顯示六個實驗項目;細胞生理模塊有細胞的吞噬活動、草履蟲纖毛運動及食物泡的形成、細胞膜的滲透實驗和細胞的凝集反應、死活細胞鑒定四個實驗項目;細胞的增殖模塊有植物細胞、動物細胞有絲分裂觀察，植物細胞、動物細胞減數(shù)分裂觀察和草履蟲無絲分裂觀察五個實驗項目;細胞分化和凋亡模塊有骨髓造血干細胞、腫瘤細胞的誘導分化，DNA電泳檢測細胞凋亡，凋亡細胞原位末端標記和細胞膜磷脂酰絲氨酸熒光顯示五個實驗項目;創(chuàng)新性實驗模塊有誘導腫瘤細胞凋亡的有效成分篩選和誘導腫瘤細胞增殖的有效成分篩選兩個實驗項目。

（五）分子生物學實驗項目設計

分子生物學也是生物學的核心學科。分子生物學實驗項目的設計依據培養(yǎng)目標而不同。生命科學技術學院培養(yǎng)的是同時具有技術、技能的應用型人才，因此，生物化學實驗要求學生掌握基因獲得、基因轉化、基因鑒定等技能，創(chuàng)新精神和創(chuàng)新意識。而原來開設的哺乳動物基因組DNA提取、水平板瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA，PCR擴增制備目的基因，擴增目的基因片段的回收與純化，大腸桿菌感受態(tài)細胞的制備，外源基因在大腸桿菌中的轉化，蛋白質印跡（Western blotting）等實驗項目不能實現(xiàn)這四種技術技能的培養(yǎng)。根據所傳授技能對原開設項目進行分析，實驗設計存在以下問題：實驗內容偏少、項目單一，門類模塊不清，實驗儀器利用率偏低，技術技能性差，缺創(chuàng)新模塊內容，與實驗目標符合度有差異。針對課程存在的問題與學生培養(yǎng)目標設計了基因獲得、基因轉化、基因鑒定和創(chuàng)新性實驗四個實驗模塊。

基因獲得模塊有總DNA的制備、聚合酶鏈式反應（PCR）、水平式瓊脂糖凝膠電泳法檢測DNA和DNA的限制性內切酶酶切四個實驗項目;基因轉化模塊有感受態(tài)細胞的制備、DNA的重組與連接和重組DNA的轉化三個實驗項目;基因鑒定模塊有DNA酶切片段的分離與回收和轉化子DNA的快速鑒定兩個實驗項目;創(chuàng)新性實驗模塊有引物設計對PCR退火溫度的影響、感受態(tài)細胞制備及轉化中影響因素分析和聚合酶鏈式反應（PCR）體系的優(yōu)化三個實驗項目。

二、改革后的應用實踐

實驗項目改革實施后，學生的核心競爭力和綜合素質明顯提高，社會認可度大幅度攀升，改變了以往實習難、就業(yè)難的局面。合作企業(yè)每年上半年爭相到學院選拔學生組建以自己企業(yè)冠名的“訂單班”，并設立獎學金。每年從暑期開始接納“訂單班”的學生頂崗實習，并為優(yōu)秀實習生預留工作崗位供其選擇就業(yè)，學生就業(yè)率和滿意度明顯提高，2016年以來，學生初次就業(yè)率一直穩(wěn)定在95%以上。多名學生在實習單位舉辦的實驗技能大比武中榮獲一等獎、二等獎。學生考研率連年攀升，從2016年的21.1%提升到2018年的39.5%。河南科技報、河南日報、河南衛(wèi)生報、新鄉(xiāng)晚報等多家媒體連續(xù)報道了我院實驗教學改革的成果，有多個兄弟院校到我院參觀學習，起到了實踐教學改革的示范和引領作用。

參考文獻：

普通高等學校本科專業(yè)類教學質量國家標準[S].北京：高等教育出版社，2018：222-229.

編輯 王 敏