摘要：本文在分析分子生物學(xué)實驗教學(xué)的現(xiàn)實困難的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了階段式實驗教學(xué)新模式，將整個實驗教學(xué)分為認(rèn)知、訓(xùn)練、應(yīng)用三階段，并詳細(xì)介紹了每個階段的實驗內(nèi)容、培養(yǎng)要求、考核辦法、實施要點(diǎn)等。該教學(xué)模式為分子生物學(xué)實驗教學(xué)的改革提供參考。
　　關(guān)鍵詞：分子生物學(xué)；實驗教學(xué)；階段式教學(xué)模式
　　中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）03-0279-02
　　分子生物學(xué)是在生物分子水平上研究生命現(xiàn)象的科學(xué)，主要研究核酸、蛋白質(zhì)等的結(jié)構(gòu)、功能、調(diào)控等，其已成為生命科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)學(xué)科和重要研究技術(shù)。主要涉及生物學(xué)、藥學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、作物學(xué)等15個一級學(xué)科和生物科學(xué)、生物工程、農(nóng)學(xué)等40余個專業(yè)，又與生物化學(xué)、生物信息學(xué)、遺傳學(xué)、基因工程等近百門課程相關(guān)。在高等教育中，分子生物學(xué)是一門非常重要的基礎(chǔ)課或?qū)�業(yè)課程，也是理論與實驗結(jié)合非常緊密的課程。實驗課程不僅能幫助學(xué)生理解分子生物學(xué)抽象的原理知識，還能訓(xùn)練學(xué)生掌握分子生物學(xué)的實驗技術(shù)，培養(yǎng)實踐能力和創(chuàng)新精神。
　　一、目前分子生物學(xué)實驗教學(xué)中存在的主要困難
　　1.教學(xué)課時數(shù)量較少。分子生物學(xué)實驗過程步驟多、耗時較長，一次課程通常需3小時以上。比如完成PCR實驗教學(xué)和操作至少需要4小時。而目前，絕大部分高校的實驗課時在32-64學(xué)時，僅能開設(shè)10-15個實驗項目，這只能滿足分子生物學(xué)的基礎(chǔ)實驗教學(xué)。學(xué)生也僅能按照實驗指導(dǎo)完成一次操作過程，缺少必要的獨(dú)立實驗操作練習(xí)。
　　2.教學(xué)內(nèi)容不夠深入。大部分高校的實驗課程僅開設(shè)了一些基礎(chǔ)性實驗內(nèi)容，這與分子生物學(xué)研究技術(shù)的快速發(fā)展現(xiàn)狀是極不相符的[1]。有的實驗還采用比較費(fèi)時費(fèi)力的老技術(shù)，近些年新的研究技術(shù)也沒有補(bǔ)充進(jìn)課堂。
　　3.考核體系較簡單。目前的考核主要是從出勤、課程預(yù)習(xí)、實驗報告和期末考查來評價學(xué)生的實驗課程成績，難以真實反映學(xué)生對實驗的掌握能力[1]�？己藘�(nèi)容較簡單，激勵措施缺失，促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的動力不足。
　　二、階段式分子生物學(xué)實驗教學(xué)模式的內(nèi)涵
　　針對實驗教學(xué)中的困難，我們建立了一種新的分子生物學(xué)實驗教學(xué)模式。其特點(diǎn)是將整個實驗教學(xué)分為認(rèn)知、訓(xùn)練和應(yīng)用三個階段。實驗內(nèi)容從經(jīng)典實驗、探究實驗、科研實驗逐步加深。對實驗?zāi)芰Φ囊�求從理解、掌握、運(yùn)用逐步提高�？己税�括實驗報告、課程論文、理論考核、結(jié)果匯報、技能考察等多項內(nèi)容，考核評價體系更加科學(xué)、全面。該教學(xué)模式能夠根據(jù)學(xué)生的興趣和需求，進(jìn)行差異化教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，提高實驗教學(xué)效果。
　　第一階段為認(rèn)知階段，主要在課堂學(xué)時內(nèi)完成。實驗內(nèi)容主要包括兩部分。主體實驗內(nèi)容是DNA、RNA的提取、瓊脂糖核酸電泳、目標(biāo)基因的PCR擴(kuò)增、SDS-PAGE電泳檢測等常規(guī)的分子生物學(xué)實驗，重在理論的講解和操作要點(diǎn)的指導(dǎo)。讓學(xué)生能夠理解實驗方法和實驗操作的原理及要求，初步完成整個實驗流程。輔助實驗內(nèi)容為虛擬實驗，主要是針對因設(shè)備要求高、實驗難度大等暫時沒有條件開設(shè)的實驗，比如基因編輯、單克隆抗體制備等。通過虛擬實驗，可以開拓學(xué)生的視野。第一階段的考核以實驗報告和針對實驗理論和操作要點(diǎn)進(jìn)行課堂問答（或理論考試）為主[2]，可占課程期末總成績的30%-40%。
　　第二階段為訓(xùn)練階段，主要在課堂學(xué)時之外，在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，在開放實驗室進(jìn)行探究實驗。2-3名學(xué)生組成實驗小組，在6-10大類的選修實驗中，自選2-3個不同類型的實驗項目，利用課余時間自主查找資料、設(shè)計實驗方案、開展實驗研究、分析數(shù)據(jù)結(jié)果，最后在課堂上進(jìn)行匯報。通過課外的自主實驗練習(xí)，使得學(xué)生能夠掌握基礎(chǔ)的分子生物實驗技術(shù)，也初步了解科學(xué)研究的過程。這些實驗項目應(yīng)與分子生物學(xué)的應(yīng)用密切，包括利用16SDNA鑒定微生物的種類、克隆生物中的特定基因、檢測目標(biāo)基因在RNA水平表達(dá)的變化等多個大類實驗項目。在大類項目下，學(xué)生可以選擇或設(shè)計具體的實驗內(nèi)容。比如鑒定微生物的種類，可以鑒定酸奶、臘肉、土壤等多種樣品中的微生物。這類實驗根據(jù)學(xué)校的特色或?qū)W生的專業(yè)有針對性的設(shè)置，難度不高，工作量適中，操作性強(qiáng)，成功率較高。其綜合了多種分子生物學(xué)的研究技術(shù)，學(xué)生練習(xí)充分，對學(xué)生實驗?zāi)芰Φ腻憻捰休^好的效果。該階段的考核由實驗進(jìn)展和技能考核兩部分組成。實驗進(jìn)展可占總成績的20%-30%，主要考核項目實施的工作量、實驗進(jìn)展和結(jié)果等。技能考核可占總成績的20%-30%，主要是隨機(jī)抽取1-2項實驗操作進(jìn)行考察。
　　第三階段為應(yīng)用階段，主要是在課堂教學(xué)之外，學(xué)生根據(jù)自己的興趣選擇科研導(dǎo)師。在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，選擇合適的科研課題進(jìn)行科研訓(xùn)練。該類項目工作量較大，具有一定的創(chuàng)新和難度。要求學(xué)生能夠綜合應(yīng)用分子生物學(xué)技術(shù)針對具體的科學(xué)問題展開研究。比如對植物某一基因的功能進(jìn)行研究，可能涉及核酸的提取檢測、PCR擴(kuò)增、載體構(gòu)建、轉(zhuǎn)基因操作、蛋白質(zhì)印跡檢測等多項研究手段，有效的提高了學(xué)生的科研素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。對于該階段的考核有不同的形式。一種形式是實驗項目能夠在一個學(xué)期內(nèi)完成的，可以作為課程論文考核。根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)和實驗進(jìn)展情況，由導(dǎo)師給予評價，成績計入課程期末總成績，所占成績比例為20%-30%。另一種形式是將其作為創(chuàng)新學(xué)分或畢業(yè)論文。通過有關(guān)考核程序，單獨(dú)給予學(xué)分。
　　三、階段式分子生物學(xué)實驗教學(xué)模式的實施要點(diǎn)
　　1.第一階段的教學(xué)中，首先，要精煉實驗內(nèi)容，重視各實驗項目中的系統(tǒng)性。在有限的實驗課堂教學(xué)中，選擇講授的實驗基本能夠覆蓋分子生物學(xué)的基礎(chǔ)技術(shù)，體現(xiàn)分子生物研究中的共性技術(shù)。就目前的現(xiàn)狀而言，大部分高校以分子克隆為主體，蛋白質(zhì)相關(guān)實驗為輔。所以，對分子克隆的主要操作環(huán)節(jié)必須講解到位，關(guān)鍵實驗技術(shù)必須指導(dǎo)到位�？梢砸砸粋�具體基因的克隆過程作為教學(xué)內(nèi)容，按照真實的實驗次序開設(shè)實驗，確保實驗的系統(tǒng)性和邏輯性。也相當(dāng)于帶領(lǐng)學(xué)生參與完成了一次真實的科學(xué)研究，使學(xué)生對科研有了更加直觀的認(rèn)識。這一階段切忌把實驗項目開設(shè)得多而全和高精尖。對于不能在該階段完成的實驗項目，可以安排在第二階段的訓(xùn)練中。其次，教學(xué)形式要豐富。目前的教學(xué)中，多是教師講授實驗原理、目的、試劑、步驟等，然后學(xué)生在規(guī)定時間完成實驗操作，形式單一，學(xué)生較為被動。在教學(xué)可以引進(jìn)虛擬實驗室、微課慕課、翻轉(zhuǎn)式教學(xué)、討論式教學(xué)等先進(jìn)的教學(xué)技術(shù)和理念，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。比如，課前通過預(yù)習(xí)、視頻學(xué)習(xí)和虛擬實驗室練習(xí)，使得學(xué)生初步了解試驗內(nèi)容和操作過程，在真實實驗課堂中，就會得心應(yīng)手，各種操作忙而不亂，提高了課堂效率和學(xué)習(xí)效果。
　　2.第二階段的教學(xué)中，首先，如何保障實驗室的開放運(yùn)行是關(guān)鍵。該階段的實驗時間多在課堂、甚至工作時間之外，這就需要從經(jīng)費(fèi)、制度、人員多方面進(jìn)行配合。經(jīng)費(fèi)由課程承擔(dān)，實驗耗材需充分計劃，納入課程預(yù)算；在儀器的使用、實驗室的安全管理等方面要建立嚴(yán)格的制度，如進(jìn)入實驗室的學(xué)生需進(jìn)行儀器操作培訓(xùn)和實驗室安全學(xué)習(xí)考試。同時，對于實驗室管理人員和指導(dǎo)教師應(yīng)按照實驗室開放的周期和指導(dǎo)項目計算加班工作量。其次，指導(dǎo)老師的隊伍要加強(qiáng)。該階段的實驗涉及分子生物學(xué)的各個研究領(lǐng)域，內(nèi)容較多，差異較大，僅1-2位實驗教師難以承擔(dān)指導(dǎo)工作。所以，必須將相關(guān)的博士、教授等納入實驗教師隊伍，組建6-10人以上的教學(xué)團(tuán)隊。根據(jù)各人的研究專長，指導(dǎo)學(xué)生自主開展實驗。在指導(dǎo)過程中，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的中心地位，多以探討式、啟發(fā)式的形式進(jìn)行輔導(dǎo)，以提高學(xué)生分析、解決問題的能力。
　　3.第三階段的教學(xué)中，保障、考核和激勵體系是重點(diǎn)。在該階段，實驗經(jīng)費(fèi)主要依靠科研導(dǎo)師的課題和學(xué)生申請大學(xué)生科研項目支持。實驗場所主要是導(dǎo)師的科研實驗室和學(xué)院平臺的開放實驗室。其中，導(dǎo)師的支持更為重要。所以，可以實施本科生導(dǎo)師制，鼓勵、支持教師利用課題資源指導(dǎo)本科生的學(xué)習(xí)�？己朔譃閷�(dǎo)師考核和項目檢查進(jìn)行。導(dǎo)師考核由導(dǎo)師根據(jù)其日常工作表現(xiàn)給予評價。而項目檢查是由專家組對項目進(jìn)行開題報告、中期進(jìn)展和結(jié)果答辯。對于考核不合格的，不予計學(xué)分。激勵主要通過舉行、參加各種競賽，對獲獎學(xué)生進(jìn)行表彰，并在評優(yōu)評先、獎學(xué)金評定等方面予以加分。
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]張賀翠，楊昆，劉文清，等.分子生物學(xué)實驗教改中存在的問題及對策研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，（4）：391-392.
　　[2]高利臣，肖璐，馮濤.分子生物學(xué)實驗教學(xué)改革的幾點(diǎn)思考[J].實驗室研究與探索，2010，29（4）：104-107.

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