工科院校分子生物学实验课教学浅谈

2015-12-10周丽刘中美崔文璟周哲敏

教育教学论坛 2015年7期

周丽　刘中美　崔文璟　周哲敏

摘要：分子生物学技术已发展成为生命科学领域的重要研究方法和手段，学习和掌握这门技术对于学生的本科学习和未来从事科研和生产工作都具有重要意义。本文结合工科院校人才培养的特点，从教学组织方式、讲授方式、考核机制等方面浅谈对工科学校分子生物学实验课教学的改进。

关键词：分子生物学实验；工科院校；教学

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）07-0189-02

分子生物学是研究核酸、蛋白质等所有大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学。随着分子生物学新理论和技术的大量出现，其应用已渗透到生命科学的各个领域，不再是神秘、难以操作的实验技术，而成为生命科学相关教学和科研过程中的一项基础技术。例如，许多本科课程教学中以及毕业论文实验过程中都涉及分子生物学技术，同时，工业上进行菌株选育工作，也多采用了分子生物学技术，并已形成了一种发展趋势。因此，开设本科分子生物学实验课程，让学生掌握基础分子生物学操作，培养学生分析问题和解决实际问题的能力，可促使学生在毕业论文环节快速开展实验并获得结果，对于完成本科阶段学习具有重要作用，也为学生在毕业后快速投入和开展有关的科研和实际生产工作打下坚实的基础。

工科院校的培养目标就是为社会和工程应用培养工程师，培养具有坚实的基础知识和较强应用能力的人才。针对这一培养目标并结合发酵工程学科专业特色，在实际教学中不但要让学生充分理解实验的原理，对其实验操作的技术能力也提出较高的要求，同时还需要培养学生分析和解决实际应用问题的能力，以应用于未来科研和生产工作中。本文结合实际教学经历，浅谈对工科学校分子生物学实验课教学改革的探索。

一、改进教学组织方式，提高教学效率

（一）培养学生自学能力，提高课堂效率

在以往的实验课上，学生等、靠、要的思想严重泛滥，一切都等着老师传授，一旦离开老师就不知所措，不能形成良好的自学能力。针对这一问题，并根据分子生物学实验的特点，我们将实验集中安排在一段时间内完成。制定了详细的时间表，并注明每天实验的操作内容，让学生充分了解每节课要进行的内容，形成连贯的思路。同时，将详细的讲义提前发给学生，督促学生进行充分的预习，查阅有关文献资料，了解最新研究进展。在课堂上通过提问和分析式的讲解让学生理解每步操作的原理和目的。这样可激发学生的研究兴趣，不仅知道应该怎样去操作实验，还可以达到知其所以然的目的。对于不理解的知识，也可以在课堂上询问老师，问题的解决可以激发学生的兴趣，变被动学习为主动学习，形成良性循环，这不仅可提高课堂效率，还有助于培养学生形成良好的学习习惯。在课程完成后，有兴趣的同学还可在课余时间加入研究室的课题研究中，巩固实验操作能力，让抽象的理论变为可见的事物，培养学生的科研精神，丰富学生的课余生活，尤其是对于参加各种本科生科技竞赛活动的同学有极大的帮助，同时也可辅助研究生的研究，减轻研究生的工作负担。

（二）对必要操作进行演示

由于多数同学完全没有接触过分子生物学实验，实验的操作步骤又较为烦琐，难免操作失误，使后续实验受阻。而上课的时间有限，几乎没有重复操作的可能性。因此，需要对必要的操作步骤进行演示，让学生由抽象的想象转变为具体认识，减少了学生实验操作出错的概率。

（三）尽量增加每位同学的操作机会

由于分子生物学实验试剂通常较昂贵，以往实验常以小组为单位进行，不能充分锻炼学生的动手能力，也为那些有偷懒思想的同学提供了置身于实验之外的机会。我们在实验条件容许的情况下，尽量增加每个同学的动手机会，将以小组为单位进行的实验改为每人一次的实验。例如，让每个同学都进行PCR操作，并亲自将自己扩增的PCR产物加入琼脂糖凝胶中，使他们能够充分体会到分子生物学实验操作是微量的，需要准、稳。然后，从琼脂糖凝胶电泳中确定扩增出目的DNA片段的PCR样品，用以进行下一步实验。这样，不但可以提高同学参与实验的热情和兴趣，而且可以避免以小组为单位实验时操作失败导致后续实验受影响的现象。

二、改进课堂讲授方式，培养工科学生分析和解决问题能力

（一）培养学生分析和解决实际问题的能力

分子生物学是一项精巧的技术，其发展速度快，大量新技术不断涌现，而课堂上时间有限，仅能实践学习一些基础的分子生物学实验技术。在这有限的过程中，让学生形成分析问题和解决问题的能力，以应用于未来的科研或者生产过程中，这对于学生的发展更有长足发展意义。分子生物学实验操作需要“心灵手巧”。“心灵手巧”则可一次操作成功，否则多次重复操作仍不能获得理想结果。所谓“心灵”是指学生需要充分理解实验原理，掌握操作注意事项。例如，让学生懂得分子生物学操作要注意避免环境以及人所携带的酶类对操作对象（如DNA、RNA）的降解作用；同时，实验过程中用到的试剂极为微量，多一点、少一点可能就导致成倍数的误差。这不仅可避免他们课堂上实验的失败，在未来进行其他实验时还可以事先设想出操作的注意事项，形成分析问题的习惯和能力。即使在不能获得理想实验结果时，引导其分析实验操作过程失误的原因，提出改进的办法，可培养他们独立思考和解决问题的能力。这正可达到“授人以鱼，不如授人以渔”的效果。所谓“手巧”则要求学生有较高的动手能力。我们将操作要领总结成口诀的形式，并对口诀进行详细的解释。例如，在进行感受态细胞制备的实验中，用“冷”、“轻”两个字概括其操作的要领，也就是所有操作尽量在冰上进行，并轻柔操作防止这种处于脆弱状态的细胞破碎，以充分保证细胞的活性。这样既容易让学生理解，又方便他们记忆。此外，第一次操作过程难免出现各种问题，鼓励学生多加练习，熟能生巧，在实践中掌握真知。这对于培养同学的耐心和毅力，在未来胜任更为复杂的工作同样重要。

（二）培养学生具有“量”的工程概念endprint

工科学校有为企业提供工程人才的义务。工业上追求高产量、高转化率、高生产速率，利用分子生物学改造生物体，也是为了追求这三高。因此，我们在教学过程中应为学生灌输“量”的概念。例如，让学生懂得所获得的重组酶，酶活越高越有应用价值，而所应用的底物价格越低越有利于工业应用。此外，让同学懂得生命体是复杂的，在不同环境下表现出的性能也不一样，经过实验摸索可获得一个最优的实验条件，从而将产量提高。进一步通过提问和布置课后思考题的方式，引导学生利用已学知识并通过查阅文献，设计、改进实验方案，展望未来可进行研究的方向，这也有助于学生在未来快速适应企业科研、生产等工作。

三、改进考核机制，综合评价学习效果

以往教学多以实验报告形式进行实验课的考核，但往往发现多份同一版本的实验报告。这些抄袭别人实验报告的同学显然不能完全掌握实验内容。另一方面，有的同学实验报告写的非常仔细、全面，但实验操作过程并不理想。因此，仅凭实验报告的质量不能够综合评价同学对实验的掌握程度。

针对上述问题，我们对实验考核机制进行了改进，增加以下考核方式：首先，在课堂上进行提问，考察学生的预习情况和对以往知识的掌握情况，并进行评分。其次，实验过程中为每个学生对操作注意事项的理解程度、操作的熟练程度以及获得结果的好坏程度进行评分，避免了不动手、靠同组同学做实验的现象，提高了学生实验的积极性。再次，对实验报告中实验数据处理、分析清晰以及对思考题讨论详尽、有创新思路的同学给予加分。促使学生通过查阅资料解决问题，增强其学习主动性和分析问题的能力，也可减少实验报告抄袭的现象。

总之，通过分子生物学实验的教学过程，引导、鼓励学生通过网络资源、图书馆资源进行扩展学习，促进学生开阔思路，形成创新性思维，形成连贯、有序的研究思路。同时，引导学生形成产量意识和工业化的思维方式，对其今后在科研和工程领域的发展都有帮助。

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