以学生为主体的“分子生物学实验”教学改革研究

2019-11-04刘冬梅洪权春朱晓琴裴冬丽

商丘师范学院学报 2019年12期

刘冬梅，洪权春，朱晓琴，裴冬丽

(商丘师范学院生物与食品学院，河南商丘 476000)

分子生物学是研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构、功能及其相互间作用的一门实践性极强的学科[1].随着分子生物学技术的迅猛发展，其应用已经广泛渗透到生命科学的各个领域，它已成为生命科学及其相关学科教学与科研不可或缺的部分.分子生物学实验是生物类学生必修的一门重要基础课程.分子生物学实验属于微观层面，与其他学科实验相比直观性较差；而使用的药品和仪器都很昂贵，因此分子实验对学生的要求更高.在多年的教学过程中发现，很多学生在修过分子实验课后，还是不能熟练掌握实验技能，很少能单独完成实验.为了提高分子生物学实验教学质量，适应高校教学体制改革的需要，结合学校实际情况和本科生特点，我们对分子生物学实验进行了教学改革和实践.

1 目前分子生物学实验教学中出现的主要问题

1.1 分次实验打断了分子实验的连续性

分子实验前一个实验的结果是下一个实验的基础，为其提供相应的实验材料和保障,若不能按质完成，则无法进行后续实验.以前是每个实验逐个进行，由于药品购买和放假等原因，导致试验间隔较长，前一个实验产物放久了就会影响下一个实验结果，最终结果不理想严重影响学生的积极性.在实验课过程中，我们还发现学生对常规分子生物学实验仪器的使用存在问题.例如，对可调式微量移液器的使用.部分学生总是不能利用它吸量准确的液体体积，液体要么多，要么少，直接影响实验结果.可调式微量移液器的使用是分子生物学最基本的实验室常规技能，若连液体都不能准确量取，如何能进行实验和科研.另一方面，仪器的不熟练也会加长试验的时间，影响试验效果.造成这些结果的原因是：实验课时少，学生无法经常练习使用，且每次实验间隔时间长，往往在上一次实验中刚刚学会，还没有完全掌握，就得再隔一周后才能接触，那时学生已经记不清该如何使用，也忘记了分子实验的连续性.

1.2 教师为主体的教学引发了学生的惰性

由于实验课与理论课同时进行,致使上实验课时学生还未接触到相关理论知识，而且学生没有上课前预习的习惯，课堂上依然是以老师为主体,每次上课只会坐等老师讲授相关理论知识及实验原理和操作，“等、靠、要”依赖思想严重[2].老师在课堂上占用了至少三分之一的时间，在课时有限的条件下，致使每个实验都匆忙结束，没有足够的时间进行讨论和分析实验结果，致使学生做完实验还不明就里.

每次上课实验课标准班人数都在20个左右，由于实验经费有限，而分子生物学试剂和仪器都比较昂贵，无法满足每一位学生都能进行实验操作的需求.其结果就变成一部分学生经常动手操作，其他学生就坐等结果，久而久之，导致他们对实验课兴趣降低，没有上课动力.

1.3 实验成绩构成单一，不能如实反映学生真实情况

目前，我校本科生分子生物学实验成绩包括30%平时成绩和70%的末考成绩.平时成绩主要体现在实验报告成绩上，实验报告主要包括：实验目的、实验原理、操作步骤、实验结果、分析及思考题几个部分.我在批改实验报告时发现：同批报告，其实验目的、实验原理、实验操作照搬实验讲义的达 90%；实验结果、分析及思考题的回答相同率达到 80%，甚至有些实验报告出现了连错字都一模一样的情况.如此实验报告如何能让人相信其真实性.而这样单一的实验成绩体系，完全无法正确评价学生的实际实验情况.另外，末考成绩所占比例过大，也不能完全反映学生对实验技能的掌握情况.

1.4 现有教材存在缺陷

目前所使用的教材是高等教育出版社出版，魏群主编的《分子生物学实验指导》.本书的实验结构包括：实验目的、实验原理、仪器材料与试剂、实验步骤和实验结果，这也是目前所有的分子实验教材的基本框架，存在共同的问题.首先，教材缺乏对实验基本安排的指导，学生只知道照着做，不知道为什么这样做，导致对试验背后的准备工作一无所知，严重影响了学生独立实验的能力；其次，教材中没有对试剂的作用给出明确的注释，学生也不懂为什么非要用这种试剂，是否可以替代，出现问题不知道如何调整，限制了学生创新思维的发展.另外，对于结果中可能出现的问题没有进行总结，导致学生不会分析实验结果.

2 具体改革内容、改革目标和拟解决的关键问题

教学改革是教学方式去旧立新的过程，本项目的核心任务是：改变原有的单纯接受式的学习方式，建立形成旨在充分调动、发挥学生主体性的学习方式.改革目标是:与创新性研究相结合，提高学生的主体地位，切实提高学生的实验技能.根据我校现阶段本科生分子生物学实验教学中存在的问题，结合自己的实验教学经验，提出以下改革方案：

2.1 重新编排实验保证分子实验的连续性

通过对分子生物学实验进行不断改革和摸索,我们以基因工程DNA重组技术为主线设计实验,并把教研室完成的省教育厅项目“棉花雄性不育基因的克隆与克隆表达”中的部分研究成果用于其中.通过重新编排和增加实验内容，使6个实验内容前后联系，环环相扣.

表1 现有实验进度表

表2 重新编排后实验进度表

从表1、表2中可以看出，重新编排后，将所有的实验都集中在第16周进行，即第16周为分子实验周，这样就将分次的实验变成了连续的完整的实验.同时通过前面泛雅平台的学习，学生们可以随时通过网络进行学习，通过理论和技能的考核，要求每个同学都对实验有准确的把握，能大大降低学生的惰性，如有遗忘，可以随时观看视频复习.同时节省了教师在课上的讲解时间，改变了教师为主体的状况，真正地使学生成为学习的主体，教师在学习过程中起到指导和考核的作用.通过第14、15周的学生自己动手准备实验过程，增强了学生的动手能力，也有助于学生了解实验背后隐藏的知识内容，提高学生的科研素质.

从实验的内容看，去掉了2个内容相近的实验(“植物基因组DNA的提取”和“哺乳动物基因组DNA的提取”)，增加了“质粒酶切回收”和“连接”，去掉了拖沓冗余，增强了实验的连贯性和完整性.

2.2 以学生为主体调动学生积极性

通过泛雅平台，学生可以随时在网络进行学习，只有通过理论测评和技能考核才能进入实验室进行实验，提高学生自主学习的能力[3].准备实验时，学生可以分组进行，小组中的每个人必须分工明确，避免存在滥竽充数的情况.正式实验后，也是以小组为单位，便于实验讨论，但实验结果考核要以个人为单位，在实验结果理想时，教师给予肯定，对于出现的问题，要及时进行指导，加以纠正.综上所述，从细化考核和教师鼓励2个方面帮助学生克服惰性，调动学生学习的积极性.

2.3 增加考核的环节，改变考核的比例

以前分子生物学实验成绩包括30%平时成绩和占70分的末考成绩两个部分，平时成绩主要体现在考勤和实验报告，改革后，预将平时成绩提高到80分，末考成绩降低到占总成绩的20分(见表3).

表3 考核方式及分数分布表

2.4 建泛雅平台，弥补教材缺陷

构建泛雅平台，给学生提供自助学习的机会，同时进行部分网络测评(见表4)，减少教师工作量，也加大学生学习的兴趣.完整的教学体系，弥补了原有教材在实验基本安排的指导、试剂的作用、对于结果中可能出现的问题等内容的缺失.

表4 泛雅平台的组成及表现形式

2.5 与学生毕业论文或创新项目结合提高主动性和创新性

将实验项目与学生的创新学分相结合，设计课题；或者与有项目的老师合作，将项目与学生毕业设计带入课堂，既可以解决经费，又可以在讨论过程中让学生们更多了解实验的前沿，建立科研思维，提高其上课的积极性和主动性.

3 可行性分析

3.1 时间上的可行性

将所有实验集中在第16周进行，即整个第16周为实验周，将前15周的时间可以让给其他课程的老师.另一方面，考虑第17周为全校的考查课考试时间，因此，该时间段较为合适，通过教学方案的改革和教学工作的合理安排是可以实现的.

3.2 从内容上看实验课率先实现可行性更大

实验课知识点较理论课少，但多数都是操作，慕课的学习方式更加适合，效果会比理论课更显著.正是因为内容相对较少，才更加容易制作精良，更易成功.

3.3 实验经费超预算部分的解决途径

要求每个同学都要实验结果，必然会增加实验经费，对于超出的部分，可以从以下2个方面解决：一方面，积极申请实验经费；另一方面，可以与有课题老师相结合，在他们提供部分实验经费的同时[4]，将课题带进课堂来做，既可以解决经费，又可以在讨论过程中让学生们更多了解实验的前沿，建立科研思维，提高其上课的积极性和主动性.