师范院校本科生分子生物学实验教学改革探讨

赵昕梅 远凌威

（信阳师范学院 生命科学学院，河南 信阳 464000）

分子生物学是从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学。自20 世纪50年代以来，分子生物学作为生物学的前沿与生长点，已经广泛地渗透到植物学、动物学和微生物学等领域，与人们的生活密不可分。90年代初期，随着分子生物学日新月异的发展，分子生物学实验技术已成为生命科学各学科重要的研究工具。在高等院校中开设分子生物学实验教学，即有利于培养学生掌握分子生物学基础理论知识和实验操作技能，又有利于培养学生形成良好的科研素养和创新思维能力，为学生更好地融入科学研究领域奠定基础。

1 问题

分子生物学实验课程是一门年轻的课程，较高的经费投入和师资短缺等原因在一定程度上限制了该课程的设立和发展，同时，师范类院校本科生教育以培养中学教师为主要目的，把较多的精力放在了培养学生的理论知识上，往往忽略了对学生实验动手能力、科研素养和科研创新能力等的培养。然而高等学校生命科学各专业的学生要适应时代的发展，除了需要学习分子生物学理论和分子生物学技术的基本知识以外，还必须系统地培养学生在分子生物学方面的技术素养与动手能力，于是我们学校在2004年为2001 级生物科学和生物技术专业本科生开设了分子生物学实验课程，并作为生命科学各专业学生的专业必修课。分子生物学是一门理论性很强的课程，同时也是一门建立在实践基础上的课程，绝大多数学科的研究都需要用到。以素质教育为主导的人才培养方案是新时期的要求，整体优化教学内容和课程体系是目前高等院校教学改革的核心内容[1]。因此，如何在有限的时间里提高学生分子生物学理论知识水平，培养学生扎实的实验操作能力，培养学生的科研兴趣，让学生更好地理解分子生物学技术和进入科学研究领域是目前分子生物学实验教学所面临的主要问题。

2 改革的主要环节

2.1 师资环节

组建良好的师资力量是开展分子生物学实验教学的首要环节。首先，教师必须具备较强的科研素养，具有从事分子生物学研究经历和不断获取国内外先进技术经验的能力。其次，教师还要具备较好的实验操作技能和对关键技术的讲解、演示能力，因此，从事一线科研试验的老师可以成为分子生物学实验教学的主要师资力量。再者，兴趣是最好的老师，老师对科研工作的理解感受对培养学生的科研兴趣起着重要的作用，因此，具有较高造诣的分子生物学专任教师或承担有国家、省部级科研课题的教师任教，更有利于培养学生形成正确的科研态度和创新思维能力，也有利于提高学生的科研兴趣和对科研工作的向往。总之，良好的师资力量是开展分子生物学实验教学工作的前提。

2.2 硬件设施环节

良好的实验平台为分子生物学实验教学的开展提供了重要保障。分子生物学实验既离不开精密基础设备，如移液器，精密电子天平等，也离不开大型实验仪器，如冷冻高速离心机，超低温冰箱，PCR 仪，凝胶成像系统等，因此，需要投入大量的资金来购买。与此同时，试验场地的满足也是开展分子生物学实验教学的必须条件。因此，在加强实验室基础设施建设上，需要投入大量资金建立分子生物学实验室，既要保证常规仪器设备的空间，也要确保大型仪器设备的场地。对于大型仪器设备，要专人负责使用和维护，以保证实验仪器使用的公开化和使用率，充分保障每个学生都有足够的机会来操作实验仪器，而不是教师的讲解和学生的观摩，要让学生都能够熟练地掌握常用仪器设备的正确使用方法，提高学生的实验操作能力，也要让学生学会仪器设备的正确维护方法和树立学生对实验仪器的爱护意识。

2.3 实验教学环节

2.3.1 教与学的环节

在开设分子生物学实验这门课时，我们先对开设该课程的兄弟院校进行了考察和学习，然后结合本学院具体情况对该课程的实验内容进行了设置，并对所设置内容进行了充分的摸索和预实验，直到能够满足实验课堂教学。教师在准备课的过程中，要充分地利用多媒体技术，采用照相、动画和录像等方式对实验内容认真备课，取代传统的板书和讲述，使重点难点更为直观、形象和生动，在激发学生学习兴趣的同时，提高了实验教学效果。如在质粒DNA 的提取这个实验中，我们采用录像的方式进行备课，对实验过程中的难点和重要观察显现进行镜头特写，并提出思考问题和注意事项，让学生带着问题进行预习，并通过实验来解答问题，从而让学生真正地理解实验现象和本质，为学生将来从事教学或科研奠定基础。

传统的实验教学是指导教师将确定了的实验目的和方案，以及实验所需试剂和仪器都准备妥当，学生只需操作步骤完成实验[2-3]，没有对实验的原理和实验药品的作用进行深入的思考，严重影响了教学效果。因此，从2007年开始，我们为本课程加设了学生设计型实验和综合型实验，安排一到两个全新的和系统的实验课题，完全由学生设计、学生自己完成实验（教师主要起指导、监管和评估作用）。首先，要打破传统的老师教和学生学的教学模式，把科研素质的培养放在实验教学的首要位置，主要目的是通过学生自己设计、自己完成实验，把前面学到的理论、技术融会贯通地用到实际课题中去，使理论与实践更好的结合，提高学生创新性思维和独立分析、解决问题的综合能力。其次，在综合型和设计型实验开始之前，任课教师可以从每个实验小组中抽出1-2名学生参与基础实验教学的准备工作，如药品试剂的配置和实验物品的准备等工作，让他们起到“小老师”的作用，为他们独立进行综合型和设计型打下基础。还有，在其它实验课程中，每个实验小组可以安排5-6名学生，但是，在分子生物学实验教学过程中，既要考虑为学生提供较多的实验操作机会，又要考虑到药品、试剂的节约使用，如PCR 过程中的Taq DNA 聚合酶和酶切试验中用到的酶类等生物制剂，因此，教师可因实验内容对学生实验小组进行调整，在基础实验中，每实验小组包含3 人，而在综合型和设计型实验中，每实验小组可包含6 人，目的是让学生有更多机会参与实验操作，更好地掌握所学内容，同时锻炼他们之间的协调与合作能力。

除此之外，我们在实验教学体系和内容的设计方面兼顾以下特点：一是与前沿相结合，把分子生物学中基本的、前沿的实验技术和方法展现给学生，让学生感受到分子生物学发展趋势；二是与应用相结合，让学生感受分子生物学技术在生活中发挥的作用，如PCR 技术在疾病诊断和案情侦破中的应用等。三是基础实验和提高实验相结合，实验内容、顺序的安排和实验操作本着由浅入深的原则进行，在完成相对独立的实验时领会各实验间的相互联系。目的是使学生们通过系统化的多种实验技能的训练后，能逐步熟练实验操作及大型现代分析测试仪器的使用，进而培养了他们的创新能力与综合素质，使得他们对未来所从事的生命科学方面的教学和科研工作充满信心，增强他们适应社会的能力，激发了他们探索生命科学奥秘的兴趣。

实验报告是实验教学中反应学生学习效果的一种形式，然而在实际中，实验报告的书写多处于一种应付状态，学生们通常会照搬实验教材上的原理和实验步骤，部分学生甚至直接抄袭同学的实验报告，更有甚者会把姓名也直接抄上，标点符号一模一样。这样完全失去了实验教学的意义，学生也感到没意思，久而久之则失去对该课程的学习兴趣。因此，授课老师要对实验结果的汇报形式进行改革。首先，每位同学都必须提交书面形式的实验结果报告，要求每位学生用自己的话对实验原理进行描述，实验步骤和实验结果的书写要实事求是，还要写出试验中的注意事项及个人对该实验的看法或疑问。其次，教师要对学生的实验报告及时批改，对报告中反映的主要问题及时作出解答和纠正，使学生更好地学习和领会实验内容。第三，在基础实验部分，每位同学都要单独提交实验报告，而在综合型和设计型实验部分，则可以以小组为单位提交学术论文形式的报告，锻炼学生的查阅文献、综合归纳资料的能力、文章写作能力及团队协作能力。并且，每小组随机抽出2名同学对实验过程进行口头汇报，并把他们试验中遇到的问题列出与老师同学进行讨论，从而锻炼学生运用所学知识解释实验现象、逻辑思维和答疑能力，教师可把学生的这部分表现列为平时成绩。

2.3.2 考核环节

科学、有效并全面地评价学生实验理论及操作技能是实验考核的具体手段，同样也是提高实验教学质量强有力的措施[4]。信阳师范学院在生物类专业的分子生物学实验教学过程中，不断改革与完善学生实验考核方法和考评标准，把动手能力、综合分析问题的能力和创新能力作为主要考核内容，主要包括：实验技能操作考试(30%)、设计型和综合型实验实验报告(20%)、基础实验实验报告(20%)、考勤(迟到、早退)和纪律(10%)、课堂表现(5%)、实验记录及卫生(5%)、实验态度和团队协作(10%)。为保证实验成绩的客观、公正和公平，在实验过程中授课教师要对学生表现及时记录，对学生的进步给予肯定，充分调动学生的学习积极性和自主性，以最终达到全面培养学生综合能力的目的。

3 结语

随着分子生物学在生命科学领域的应用不断深入，熟练地掌握分子生物学实验技能和运用分子生物学技术的能力在生物科学等研究领域中发挥着越来越重要的作用。师范类院校生物学专业学生毕业后主要从事中学生物学教学工作或进入研究生阶段的学习，掌握分子生物学实验技能既能对学生更好地理解相关理论知识和从事科学研究奠定良好基础，又能为其将来从事基础教育时给中学生讲解涉及分子生物学内容的科普知识等更加真实，形象和生动。可以说，尤其是师范院校本科生阶段分子生物学实验教学起着双层作用，这使得分子生物学实验的教学工作显得更加重要。我们在这几年的分子生物学实验教学改革过程中，及时归纳总结优缺点，并借鉴同行经验，努力打造出适合本专业特色的教学模式，以从根本上转变生命科学专业学生的知识结构，推动教学内容现代化的进程。

［1］钟杰，孙建迎，仇念文，等.优化整合实验教学资源的研究与实践[J].实验室科学，2009(5)：106-109.

［2］谢青，杨广笑.分子生物学创新性实验教学的实践与探索[J].实验室科学，2008(5)：65-66.

［3］刘明，刘晓晴，祁晓廷.硕士生分子生物学的实验教学改革[J].实验室研究与探索，2005，24(10)：70-73.

［4］蒋曹德，廖志华，杨应斌，等.分子生物学创新实验教学模式的探索[J].西南农业大学学报：社会科学版，2009，7(2)：200-202.