以RT-PCR為主題的“小綜合”分子生物學實驗課程設計與實踐

遲彥 王仁軍 王歡 韓曉菲 侯義龍 曹陽 付常振

[摘 要] 本著進一步完善和優化分子生物學實驗課程的教學內容，加強本科生實驗操作技能，提高本科生生物學綜合創新思維能力，該文總結設計了以實時熒光定量PCR（Real-time PCR，RT-PCR）為主題的“小綜合”實驗，以期通過課程的實施，激發學生的學習興趣，提高教學質量，取得良好的教學效果。

[關鍵詞] 分子生物學實驗;實時熒光定量PCR;綜合實驗

[基金項目] 大連大學教改立項“虛擬仿真配套分子生物學實驗教學體系的設計與實踐”“‘互聯網+背景下學科平臺課‘分子生物學的

混合式教學模式改革與實踐”;2018年度遼寧省教育廳教改立項“基于雙一流建設背景下生物技術專業課程體系的改革與

探索”（遼教辦〔2018〕165號）

[作者簡介] 遲 彥（1974—），女，博士，大連大學生命科學與技術學院副教授，主要從事生物技術專業教學與研究;付常振（1986—），男，博士，大連大學生命科學與技術學院講師（通信作者），主要從事分子生物學教學與研究。

[中圖分類號] G642? ? [文獻標識碼] B? ? [文章編號] 1674-9324（2020）23-0200-02? ? [收稿日期] 2020-01-06

分子生物學是一門理論知識與實驗技術并重的學科，尤其是分子生物學實驗技術，是推動生命科學、醫學、農學、畜牧獸醫、新材料研制等相關研究領域蓬勃發展的關鍵核心技術之一[1-2]。對于從事生命科學及相關領域的工作及科研技術人員來說，全面系統地掌握分子生物學實驗技術變得越來越重要[3]。“分子生物學實驗”作為筆者所在學校生物技術與生物工程專業本科教學的關鍵核心課程，對學生分子生物學實驗操作技能及創新思維能力的培養奠定了良好的基礎。本著進一步完善和優化教學內容，著力提升學生操作技能及生物學綜合創新思維能力。我們總結設計了以RT-PCR為主題的“小綜合”實驗。

一、“小綜合”實驗內容設計

以RT-PCR為主題的“小綜合”實驗課程主要包括小鼠肝、腎、脾和肌肉等組織總RNA的提取，RNA電泳檢測與濃度測定，cDNA合成，引物設計，RT-PCR儀使用，2-ΔΔCt法結果計算及組織（肝、腎、脾和肌肉）表達譜的構建。在內容上，“小綜合”實驗包含了從RNA提取到靶基因表達相對定量一套完整的實驗技術流程。相對于以往的單項實驗，沒有了DNA提取相關內容，考慮到DNA提取的重要性，為彌補這一缺陷，在綜合考慮DNA提取與RNA提取在原理及操作上的相似之處，我們在課程設計上應用視頻及虛擬材料等輔助對DNA提取詳細講授，將DNA提取與總RNA提取有機的結合起來[4-5];在PCR技術方面，“小綜合”實驗將單項實驗的菌落PCR改成了RT-PCR;新增了總RNA濃度測定、cDNA合成、引物設計及定量數據分析方面的內容。總體來說，“小綜合”實驗的設計在內容上更加豐富，并且圍繞一條主線進行設計和展開，更有利于學生從總體上把握實驗過程、掌握實驗內容，深刻理解實驗目的及意義。

二、課堂教學過程及實施

以往以單項實驗上課時，每周1次課，每次課4學時，時間安排較分散，盡管有些單項實驗之間存在緊密聯系，比如總RNA提取與瓊脂糖凝膠電泳兩個實驗，提取的總RNA是電泳的材料，這兩個實驗分兩次課進行，且時間間隔至少一周，也就是總RNA提取后至少要存放一周才能電泳檢測，考慮到實驗室條件不夠完善，實驗耗材、試劑等RNA酶滅活不徹底，提純后的RNA容易降解，故總RNA提取實驗并未提純總RNA，而是保存在75%的乙醇中，在電泳前再提純、溶解，即便如此，RNA仍然降解嚴重，達不到理想的教學效果。另外還存在單項實驗的內容不均一，個別實驗內容較多，導致拖堂，個別實驗中間過程等待時間較長，課堂教學不緊湊等。“小綜合”實驗的實施則有效克服了上述不足。

為保持“小綜合”實驗的整體性和完整性，取得良好的教學效果，課程在連續的兩天內完成（16學時），在教學資源有限及多個教學班時，則實行各教學班分批上課。

三、考核方式及成績評定

實驗教學考核方式改革是實踐教學內涵建設的重要組成部分，好的實驗教學考核方式不僅能夠有效反映學生的實驗技能，甚至可以轉變學生的學習方式，有效提升實驗教學質量[6]。

（一）適當增加操作考核占分比重

掌握相關分子生物學實驗技術并熟練操作是開設該課的重要目的之一，操作考核是檢驗學生掌握程度的重要途徑，適當增加實驗操作考核的占分比重，不僅能夠提高學生對實驗操作技能的重視程度，還能督促學生在實驗過程中認真操作，增強動手操作能力，同時也保障了教學效果。

（二）探討隨堂操作考核機制

操作考核以往是選擇最為重要且易單獨操作的幾個環節設置題目，學生隨機抽取其中一題現場操作，并輔以回答一些問題，整個過程在5～10分鐘內完成。這種方式在一定程度上反映了學生的實驗操作技能，起到了督促學生課上認真操作、課后認真復習及反饋學生掌握程度的目的。但也存在考核面窄、考核過程短、不能真實反映實際掌握程度等問題。

隨堂考核則是隨機查看學生正在進行的操作內容，然后對該操作過程進行評分。該考核機制相當于時刻提醒學生每一步操作都可能是考核，時刻督促學生認真操作。該方式顯著加強了學生對實驗操作的重視程度，同時提高了實驗結果的成功率。鑒于隨堂考核評分標準難統一、主觀判斷影響大等問題，故隨堂考核成績暫未納入總評成績，僅作為平時成績評定的參考材料。盡管如此，學生在實驗過程中的認真程度明顯提高，課堂紀律也顯著改善。

優化和制定完善的隨堂操作考核機制，適時將隨堂操作考核成績納入總評成績，是我們急需解決的難題。

（三）優化實驗報告評分機制

實驗報告的質量在一定程度上反映了學生對實驗的理解和掌握程度。通常學生對實驗目的、原理、操作步驟等在實驗指導上有詳細介紹的內容寫得較好，結果分析與討論部分沒有可以摘抄的范本，這部分內容撰寫的質量，基本體現了學生對該實驗的理解和掌握程度，適當提高此部分的占分比重，不僅可以實現對學生實驗綜合能力的檢驗，同時督促學生認真思考，加深對實驗內容的理解。

高質量結果分析與討論內容的撰寫，不僅要求學生深刻理解實驗內容，同時還要充分查閱相關資料及有效拓展。因此，我們還準備了系列的拓展材料，引導學生課后研讀。

四、總結

我們課程組通過廣泛調研，根據學院實際情況，總結過去，不斷嘗試和完善，設計了以RT-PCR為主題的“小綜合”實驗。“小綜合”實驗的實施顯著激發了學生的學習興趣，提高了教學質量，取得了良好的教學效果。

分子生物學實驗課程的教學及改革是一項不斷完善與提高的過程，盡管現階段取得了一定的教學成果，但依然存在及在教學中還會不斷出現諸多問題，需要我們進一步去研討和改進。

參考文獻

[1]孫曉明，蘇超，任媛媛，等.基礎醫學專業分子生物學實驗教學改革與實踐[J].基礎醫學教育，2019，21（07）：538-541.

[2]趙美愛，趙春梅.農學類專業分子生物學實驗教學改革探索[J].安徽農學通報，2019，25（01）：149-157.

[3]李紅民，李冬民，步懷宇，等.生物學本科生必須練就的分子生物學實驗基本功[J].高等理科教育，2019（01）：81-88.

[4]張輝，余婷，王光利，等.虛擬仿真技術在分子生物學實驗教學中的應用[J].宜春學院學報，2018，40（09）：115-118.

[5]曾晶.基于虛擬仿真平臺的分子生物學實驗教學改革探索[J].科教導刊（上旬刊），2019（10）：142-143.

[6]沈喜，馮虎元.分子生物學實驗課程的內涵式發展策略[J].高校生物學教學研究（電子版），2018，8（06）：3-8.

Design and Practice of? "Small-scale Comprehensive" Molecular Biology Experiment Course with the Theme of RT-PCR

CHI Yan，WANG Ren-jun，WANG Huan，HAN Xiao-fei，HOU Yi-long，CAO Yang，FU Chang-zhen

（College of Life Science and Technology，Dalian University，Dalian，Liaoning 116622，China）

Abstract：In order to further improve and optimize the teaching content of Molecular Biology Experimental course，strengthen the experimental operation skills of undergraduates，and improve the comprehensive creative thinking ability of undergraduates，this article summarizes and designs a "small-scale comprehensive" experiment with the theme of RT-PCR.Through the implementation of the course，the students' learning interest is significantly stimulated，the teaching quality is improved，and a good teaching effect is achieved.

Key words：Molecular Biology Experiment;RT-PCR;comprehensive experiment