本科分子生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革與實(shí)踐

程春紅 蔡兆明

（長(zhǎng)江師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川重慶 408000）

分子生物學(xué)是在分子水平上研究生命現(xiàn)象的科學(xué)，通過研究生物大分子（核酸、蛋白質(zhì)）的結(jié)構(gòu)、功能和生物合成等方面來闡明各種生命現(xiàn)象的本質(zhì)[1-4]。分子生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)是生命科學(xué)研究領(lǐng)域中融技術(shù)前沿性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)性于一體的專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程，引導(dǎo)學(xué)生接受分子生物學(xué)的基本技能和前沿技術(shù)訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生科研技能、科研思維，進(jìn)而提升學(xué)生的科研素質(zhì)[5-6]。分子生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)是生物科學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)能力實(shí)踐課，為必修課程。

1 現(xiàn)有教學(xué)體系中存在的主要問題

現(xiàn)有的教學(xué)體系存在以下不足：教學(xué)內(nèi)容不連續(xù)，為多個(gè)相互獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)單元，實(shí)驗(yàn)之間邏輯性差，不連續(xù)；教學(xué)模式以教師講授和實(shí)驗(yàn)演示為主，教學(xué)模式單一，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性調(diào)動(dòng)不高，未體現(xiàn)出學(xué)生主體地位；課堂互動(dòng)較差，學(xué)生提問不積極，課堂學(xué)習(xí)氛圍不活躍，學(xué)習(xí)效率不高；教學(xué)中教師制定實(shí)驗(yàn)方案，學(xué)生參照實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行簡(jiǎn)單的重復(fù)操作，不能很好地鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和思考能力；考核體系模式單一，僅根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告、預(yù)習(xí)報(bào)告與原始記錄來計(jì)算學(xué)生成績(jī)，考核評(píng)價(jià)不全面。

2 分子生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容優(yōu)化

課程內(nèi)容從最初的多個(gè)相互獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)單元，改為由若干個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)組成的完整體系。目前的課程內(nèi)容依據(jù)遺傳信息傳遞的規(guī)律及教師的科研內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置，并進(jìn)一步整合成為系統(tǒng)的綜合性實(shí)驗(yàn)，主要內(nèi)容包括植物基因組DNA的提取、核酸的電泳檢測(cè)、基因序列查找及PCR引物設(shè)計(jì)、PCR擴(kuò)增基因特異片段、DNA 片段的回收與純化、植物轉(zhuǎn)基因操作、質(zhì)粒DNA的提取、大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞的制備以及DNA 酶切和連接反應(yīng)等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)類型為綜合型，研究型和基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)，選做和必做相結(jié)合，教師演示性實(shí)驗(yàn)和學(xué)生探究性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合（表1）。基于上述實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行教學(xué)，有助于學(xué)生系統(tǒng)地掌握分子生物學(xué)研究相關(guān)的基本技能和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，為學(xué)生今后從事生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)、分子生物學(xué)相關(guān)研究或相關(guān)工作等打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

表1 分子生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容設(shè)計(jì)

3 分子生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊改革

3.1 基于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的教學(xué)準(zhǔn)備及實(shí)施

翻轉(zhuǎn)課堂是指重新調(diào)整課堂內(nèi)外的時(shí)間，將學(xué)習(xí)的決定權(quán)從教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生。筆者通過翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，課前讓學(xué)生通過觀看實(shí)驗(yàn)操作視頻，查閱相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)及操作要點(diǎn)，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，課堂上與同學(xué)、老師探討實(shí)驗(yàn)方案的可行性，共同進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)化，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、合作探究與反思總結(jié)的能力，從而達(dá)到更好的教學(xué)效果。

3.2 基于雨課堂的考勤及課堂問答

雨課堂是清華大學(xué)和學(xué)堂在線共同推出的新型智慧教學(xué)解決方案，是教育部在線教育研究中心的最新研究成果，科學(xué)地覆蓋了課前—課上—課后的每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，致力于快捷為所有教學(xué)過程提供數(shù)據(jù)化、智能化的信息支持。為了充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，增強(qiáng)師生互動(dòng)溝通，提高課堂學(xué)習(xí)效率，筆者采用基于雨課堂的考勤及課堂答問模式，即課前通過雨課堂“信息發(fā)布”功能布置學(xué)習(xí)任務(wù)，督促學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)和準(zhǔn)備；課堂上通過輔助完成課堂講解與討論，學(xué)生可通過雨課堂APP觀看課件、進(jìn)行討論，完成課程學(xué)習(xí)；課后學(xué)生可通過雨課堂隨時(shí)提問，通過其他同學(xué)答疑，老師補(bǔ)充的方式共同探討，培養(yǎng)學(xué)生提出問題，分析問題和解決問題的能力。

3.3 基于研討匯報(bào)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及討論

每次實(shí)驗(yàn)課結(jié)束后，要求學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)分析，學(xué)生以小組形式分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果不理想的，要分析原因，并制定解決方案，最終形成總結(jié)報(bào)告，通過對(duì)學(xué)習(xí)收獲以及不足之處進(jìn)行總結(jié)反思，鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題以及總結(jié)反思的能力。

4 分子生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)考核標(biāo)準(zhǔn)改革

分子生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)考核內(nèi)容包括課后思考題、實(shí)驗(yàn)講解、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)態(tài)度、參與度與貢獻(xiàn)度以及總結(jié)反思報(bào)告7 個(gè)部分，其中課后思考題占10%、實(shí)驗(yàn)講解（備課及講課）占20%、實(shí)驗(yàn)態(tài)度10%、實(shí)驗(yàn)操作占10%、實(shí)驗(yàn)報(bào)告占30%、參與度與貢獻(xiàn)度占10%、總結(jié)反思報(bào)告占10%。實(shí)驗(yàn)成績(jī)總分100分。

4.1 基于考勤及課堂問答的實(shí)驗(yàn)態(tài)度評(píng)價(jià)

考察學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程的認(rèn)真情況，遵守實(shí)驗(yàn)紀(jì)律的情況，實(shí)驗(yàn)課遲到、早退及曠課情況，課堂回答問題情況，由任課教師根據(jù)學(xué)生情況綜合評(píng)定。0～59分：實(shí)驗(yàn)興趣低，從不問問題；上課討論從未發(fā)言；回答問題基本都不正確；不遵守紀(jì)律，有遲到、早退或缺勤現(xiàn)象。60～69 分：實(shí)驗(yàn)興趣不夠濃厚，很少問問題；上課討論從未發(fā)言；回答問題基本正確；遵守紀(jì)律，但有遲到或早退現(xiàn)象；無缺勤。70～79分：有實(shí)驗(yàn)興趣，有時(shí)會(huì)問問題；上課討論有過發(fā)言，且價(jià)值觀正確；回答問題正確；遵守紀(jì)律，無遲到、早退、缺勤情況。80～89分：實(shí)驗(yàn)興趣較濃厚，經(jīng)常問問題；上課討論發(fā)言較積極，且價(jià)值觀正確；回答問題正確；遵守紀(jì)律，無遲到、早退、缺勤情況。90～100分：實(shí)驗(yàn)態(tài)度端正，實(shí)驗(yàn)興趣濃厚，經(jīng)常問問題；上課討論發(fā)言積極，且價(jià)值觀正確；回答問題正確；遵守紀(jì)律，無遲到、早退、缺勤情況。

4.2 實(shí)驗(yàn)講解評(píng)價(jià)

學(xué)生分小組講解實(shí)驗(yàn)原理，每個(gè)小組7～10人，制作PPT。教師根據(jù)學(xué)生PPT制作及講解情況給予成績(jī)?cè)u(píng)定。0～59 分：PPT 制作不合格，實(shí)驗(yàn)講解不到位，實(shí)驗(yàn)原理或方法錯(cuò)誤。60～69分：PPT制作合格，無創(chuàng)新且有少部分照搬現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)講解不夠全面。70～79 分：PPT 制作基本合格，實(shí)驗(yàn)講解較全面，講解不夠細(xì)致。80～89 分：PPT 制作合格，實(shí)驗(yàn)講解全面，講解細(xì)致。90～100分：PPT制作合格，有創(chuàng)新和應(yīng)用價(jià)值，實(shí)驗(yàn)講解全面、細(xì)致、到位、有深度，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及原理的講解有擴(kuò)展。

4.3 實(shí)驗(yàn)操作評(píng)價(jià)

通過平時(shí)實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性及實(shí)驗(yàn)結(jié)果給予計(jì)分。0～59 分：操作不準(zhǔn)確、不規(guī)范，結(jié)果錯(cuò)誤。60～69分：操作存在較多不準(zhǔn)確、不規(guī)范，結(jié)果部分正確。70～79 分：操作較準(zhǔn)確、規(guī)范，動(dòng)作較嫻熟，結(jié)果大部分正確。80～89分：操作準(zhǔn)確、規(guī)范，動(dòng)作較嫻熟，結(jié)果正確。90～100分：操作正確、規(guī)范，動(dòng)作嫻熟有美感，結(jié)果正確。

4.4 實(shí)驗(yàn)參與度與貢獻(xiàn)度評(píng)價(jià)

根據(jù)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)講解中的具體表現(xiàn)（提出問題能力、解決問題能力、實(shí)驗(yàn)操作能力、實(shí)驗(yàn)講解能力及對(duì)團(tuán)隊(duì)的貢獻(xiàn)度）進(jìn)行評(píng)分，由小組互評(píng)及組間互評(píng)組成。0～59分：不服從團(tuán)隊(duì)分工，沒有參與PPT 制作及實(shí)驗(yàn)講解過程，實(shí)驗(yàn)過程中不進(jìn)行操作，對(duì)團(tuán)隊(duì)的貢獻(xiàn)度極低。60～69 分：服從團(tuán)隊(duì)分工，參與PPT制作及實(shí)驗(yàn)講解工作較少，實(shí)驗(yàn)過程中進(jìn)行操作，對(duì)團(tuán)隊(duì)的貢獻(xiàn)度較低。70～79 分：服從團(tuán)隊(duì)分工，參與PPT制作及實(shí)驗(yàn)講解過程，實(shí)驗(yàn)過程中進(jìn)行操作，對(duì)團(tuán)隊(duì)有一定的貢獻(xiàn)度。80～89分：積極參與團(tuán)隊(duì)分工，參與PPT制作及實(shí)驗(yàn)講解過程，實(shí)驗(yàn)過程中進(jìn)行操作，對(duì)團(tuán)隊(duì)貢獻(xiàn)度較高。90～100 分：作為團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人，積極參與團(tuán)隊(duì)工作，積極參與PPT 制作及實(shí)驗(yàn)講解過程，實(shí)驗(yàn)過程中積極進(jìn)行操作，對(duì)團(tuán)隊(duì)的貢獻(xiàn)度高。

4.5 實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量評(píng)價(jià)

實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)過程描述（較詳細(xì)地描述實(shí)驗(yàn)過程）、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析（表述并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，針對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中存在的問題、不足進(jìn)行分析）。教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告過程表述是否詳細(xì)、完整，語言表達(dá)是否準(zhǔn)確；實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否正確；對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中存在的問題分析是否詳細(xì)透徹、全面給予成績(jī)?cè)u(píng)定。0～59分：實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫不規(guī)范，或內(nèi)容不全面；實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、成功關(guān)鍵基本都不對(duì)；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不規(guī)范；實(shí)驗(yàn)步驟、現(xiàn)象抄書；實(shí)驗(yàn)結(jié)果、數(shù)據(jù)不正確，無結(jié)果分析；思考題有不止一處錯(cuò)誤，或有明顯抄襲現(xiàn)象。60～69分：實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫不夠規(guī)范，或內(nèi)容不全面；實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、成功關(guān)鍵漏掉多數(shù)；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不夠規(guī)范；實(shí)驗(yàn)步驟、現(xiàn)象抄書；實(shí)驗(yàn)結(jié)果、數(shù)據(jù)分析不夠正確，結(jié)果分析有錯(cuò)誤；思考題有錯(cuò)誤。70～79分：實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫較規(guī)范，內(nèi)容全面；實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、成功關(guān)鍵漏掉少數(shù)；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較規(guī)范；實(shí)驗(yàn)結(jié)果、數(shù)據(jù)分析正確，但結(jié)果分析不夠深刻；思考題基本正確。80～89 分：實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫較規(guī)范，內(nèi)容全面；實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、成功關(guān)鍵漏掉少數(shù)；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較規(guī)范；實(shí)驗(yàn)步驟、現(xiàn)象較簡(jiǎn)明扼要；實(shí)驗(yàn)結(jié)果、數(shù)據(jù)分析正確，但結(jié)果分析不夠深刻；思考題基本正確。90～100分：實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫規(guī)范，內(nèi)容全面；實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、成功關(guān)鍵總結(jié)全面、正確；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容規(guī)范；實(shí)驗(yàn)步驟、現(xiàn)象簡(jiǎn)明扼要；實(shí)驗(yàn)結(jié)果、數(shù)據(jù)分析正確，且結(jié)果分析深刻；思考題完全正確。

4.6 思考題質(zhì)量評(píng)價(jià)

閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，查閱相關(guān)文獻(xiàn)以及參考資料，回答課后思考題。0～59分：題目回答不得當(dāng)，沒有圍繞主題。60～69分：題目回答不夠準(zhǔn)確，不深入，沒有緊密圍繞主題進(jìn)行討論。70～79分：題目回答較準(zhǔn)確，能圍繞主題進(jìn)行討論。80～89 分：題目回答準(zhǔn)確，能緊密圍繞主題。90～100分：題目回答準(zhǔn)確，能緊密圍繞主題，并對(duì)題目?jī)?nèi)容能表述自己的看法見解。

4.7 總結(jié)反思報(bào)告

學(xué)生根據(jù)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練制作PPT，講解實(shí)驗(yàn)原理步驟等過程，寫一份總結(jié)反思報(bào)告，匯報(bào)本實(shí)踐周學(xué)到的內(nèi)容，以及自己的收獲和心得體會(huì)，由任課教師根據(jù)學(xué)生匯報(bào)情況綜合評(píng)定給分。0～59分：未反思實(shí)驗(yàn)的完成情況，實(shí)驗(yàn)進(jìn)展及實(shí)驗(yàn)講解過程中的不足，未反思本次實(shí)踐周的收獲及對(duì)不足之處的改進(jìn)策略。60～69 分：未反思實(shí)驗(yàn)的完成情況，實(shí)驗(yàn)進(jìn)展及實(shí)驗(yàn)講解過程中的不足或未反思本次實(shí)踐周的收獲及對(duì)不足之處的改進(jìn)策略。70～79分：反思實(shí)驗(yàn)的完成情況，實(shí)驗(yàn)進(jìn)展及實(shí)驗(yàn)講解過程中的不足較少，反思本次實(shí)踐周的收獲及對(duì)不足之處的改進(jìn)策略內(nèi)容較少，文理較通順，層次清晰，語言較簡(jiǎn)練。80～89分：能夠較全面反思實(shí)驗(yàn)的完成情況，實(shí)驗(yàn)進(jìn)展及實(shí)驗(yàn)講解過程中的不足，反思本次實(shí)踐周的收獲及對(duì)不足之處的改進(jìn)策略，文理較通順，層次清晰，語言較簡(jiǎn)練。90～100分：能夠深刻反思實(shí)驗(yàn)的完成情況，實(shí)驗(yàn)進(jìn)展及實(shí)驗(yàn)講解過程中的不足，反思本次實(shí)踐周的收獲及對(duì)不足之處的改進(jìn)策略。文理通順，層次清晰，語言簡(jiǎn)練。

5 教學(xué)效果評(píng)價(jià)及改進(jìn)

通過對(duì)分子生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行改革，優(yōu)化了課程內(nèi)容、課程設(shè)置和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。課程內(nèi)容共設(shè)置17 項(xiàng)，選修和必修相結(jié)合，探究性實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目從多個(gè)相互獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)單元，改為由若干個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)組成的完整體系。通過課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生獲得核酸物質(zhì)提取、分離、純化與鑒定、電泳技術(shù)、引物設(shè)計(jì)、PCR 擴(kuò)增、基因克隆等方面的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蚵殬I(yè)技能。

在實(shí)際教學(xué)過程中還存在一些問題，例如教師對(duì)課外學(xué)習(xí)資源引導(dǎo)不夠，實(shí)驗(yàn)技術(shù)與應(yīng)用聯(lián)系指導(dǎo)不足等，在今后教學(xué)過程中將進(jìn)一步優(yōu)選課程資源庫(kù)，幫助學(xué)生利用網(wǎng)站、課程資源庫(kù)加強(qiáng)理論與操作學(xué)習(xí)，課堂上引入實(shí)際科研過程中相關(guān)案例，加強(qiáng)學(xué)生利用分子生物學(xué)技術(shù)解決科研中問題的能力，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用能力，積極為學(xué)生聯(lián)系項(xiàng)目指導(dǎo)教師，開展分子生物學(xué)研究實(shí)踐活動(dòng)，提高學(xué)生的應(yīng)用能力、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力。