本科分子生物学综合实验教学模式改革与实践

程春红 蔡兆明

（长江师范学院生命科学与技术学院，四川重庆 408000）

分子生物学是在分子水平上研究生命现象的科学，通过研究生物大分子（核酸、蛋白质）的结构、功能和生物合成等方面来阐明各种生命现象的本质[1-4]。分子生物学综合实验是生命科学研究领域中融技术前沿性、创新性、挑战性于一体的专业实验课程，引导学生接受分子生物学的基本技能和前沿技术训练，培养学生科研技能、科研思维，进而提升学生的科研素质[5-6]。分子生物学综合实验是生物科学专业的一门专业能力实践课，为必修课程。

1 现有教学体系中存在的主要问题

现有的教学体系存在以下不足：教学内容不连续，为多个相互独立的实验单元，实验之间逻辑性差，不连续；教学模式以教师讲授和实验演示为主，教学模式单一，对学生的学习积极性调动不高，未体现出学生主体地位；课堂互动较差，学生提问不积极，课堂学习氛围不活跃，学习效率不高；教学中教师制定实验方案，学生参照实验方法进行简单的重复操作，不能很好地锻炼学生的实验设计能力和思考能力；考核体系模式单一，仅根据实验报告、预习报告与原始记录来计算学生成绩，考核评价不全面。

2 分子生物学综合实验课程内容优化

课程内容从最初的多个相互独立的实验单元，改为由若干个综合实验组成的完整体系。目前的课程内容依据遗传信息传递的规律及教师的科研内容进行设置，并进一步整合成为系统的综合性实验，主要内容包括植物基因组DNA的提取、核酸的电泳检测、基因序列查找及PCR引物设计、PCR扩增基因特异片段、DNA 片段的回收与纯化、植物转基因操作、质粒DNA的提取、大肠杆菌感受态细胞的制备以及DNA 酶切和连接反应等实验项目。实验类型为综合型，研究型和基础型实验，选做和必做相结合，教师演示性实验和学生探究性实验相结合（表1）。基于上述实验结构体系进行教学，有助于学生系统地掌握分子生物学研究相关的基本技能和实验技术，为学生今后从事生物实验教学、分子生物学相关研究或相关工作等打下坚实的基础。

表1 分子生物学综合实验课程内容设计

3 分子生物学综合实验教学模块改革

3.1 基于翻转课堂教学模式的教学准备及实施

翻转课堂是指重新调整课堂内外的时间，将学习的决定权从教师转移给学生。笔者通过翻转课堂教学模式，课前让学生通过观看实验操作视频，查阅相关文献进行自主学习实验知识点及操作要点，并设计实验方案，课堂上与同学、老师探讨实验方案的可行性，共同进行实验方案的优化，增强学生自主学习、设计实验方案、合作探究与反思总结的能力，从而达到更好的教学效果。

3.2 基于雨课堂的考勤及课堂问答

雨课堂是清华大学和学堂在线共同推出的新型智慧教学解决方案，是教育部在线教育研究中心的最新研究成果，科学地覆盖了课前—课上—课后的每一个教学环节，致力于快捷为所有教学过程提供数据化、智能化的信息支持。为了充分调动学生学习的积极性，增强师生互动沟通，提高课堂学习效率，笔者采用基于雨课堂的考勤及课堂答问模式，即课前通过雨课堂“信息发布”功能布置学习任务，督促学生进行课前预习和准备；课堂上通过辅助完成课堂讲解与讨论，学生可通过雨课堂APP观看课件、进行讨论，完成课程学习；课后学生可通过雨课堂随时提问，通过其他同学答疑，老师补充的方式共同探讨，培养学生提出问题，分析问题和解决问题的能力。

3.3 基于研讨汇报的实验结果分析及讨论

每次实验课结束后，要求学生对实验结果进行系统分析，学生以小组形式分析实验结果，对于实验结果不理想的，要分析原因，并制定解决方案，最终形成总结报告，通过对学习收获以及不足之处进行总结反思，锻炼学生发现问题、分析问题、解决问题以及总结反思的能力。

4 分子生物学综合实验考核标准改革

分子生物学综合实验考核内容包括课后思考题、实验讲解、实验报告、实验操作、实验态度、参与度与贡献度以及总结反思报告7 个部分，其中课后思考题占10%、实验讲解（备课及讲课）占20%、实验态度10%、实验操作占10%、实验报告占30%、参与度与贡献度占10%、总结反思报告占10%。实验成绩总分100分。

4.1 基于考勤及课堂问答的实验态度评价

考察学生实验过程的认真情况，遵守实验纪律的情况，实验课迟到、早退及旷课情况，课堂回答问题情况，由任课教师根据学生情况综合评定。0～59分：实验兴趣低，从不问问题；上课讨论从未发言；回答问题基本都不正确；不遵守纪律，有迟到、早退或缺勤现象。60～69 分：实验兴趣不够浓厚，很少问问题；上课讨论从未发言；回答问题基本正确；遵守纪律，但有迟到或早退现象；无缺勤。70～79分：有实验兴趣，有时会问问题；上课讨论有过发言，且价值观正确；回答问题正确；遵守纪律，无迟到、早退、缺勤情况。80～89分：实验兴趣较浓厚，经常问问题；上课讨论发言较积极，且价值观正确；回答问题正确；遵守纪律，无迟到、早退、缺勤情况。90～100分：实验态度端正，实验兴趣浓厚，经常问问题；上课讨论发言积极，且价值观正确；回答问题正确；遵守纪律，无迟到、早退、缺勤情况。

4.2 实验讲解评价

学生分小组讲解实验原理，每个小组7～10人，制作PPT。教师根据学生PPT制作及讲解情况给予成绩评定。0～59 分：PPT 制作不合格，实验讲解不到位，实验原理或方法错误。60～69分：PPT制作合格，无创新且有少部分照搬现象，实验讲解不够全面。70～79 分：PPT 制作基本合格，实验讲解较全面，讲解不够细致。80～89 分：PPT 制作合格，实验讲解全面，讲解细致。90～100分：PPT制作合格，有创新和应用价值，实验讲解全面、细致、到位、有深度，实验内容及原理的讲解有扩展。

4.3 实验操作评价

通过平时实验操作的规范性及实验结果给予计分。0～59 分：操作不准确、不规范，结果错误。60～69分：操作存在较多不准确、不规范，结果部分正确。70～79 分：操作较准确、规范，动作较娴熟，结果大部分正确。80～89分：操作准确、规范，动作较娴熟，结果正确。90～100分：操作正确、规范，动作娴熟有美感，结果正确。

4.4 实验参与度与贡献度评价

根据学生在实验操作及实验讲解中的具体表现（提出问题能力、解决问题能力、实验操作能力、实验讲解能力及对团队的贡献度）进行评分，由小组互评及组间互评组成。0～59分：不服从团队分工，没有参与PPT 制作及实验讲解过程，实验过程中不进行操作，对团队的贡献度极低。60～69 分：服从团队分工，参与PPT制作及实验讲解工作较少，实验过程中进行操作，对团队的贡献度较低。70～79 分：服从团队分工，参与PPT制作及实验讲解过程，实验过程中进行操作，对团队有一定的贡献度。80～89分：积极参与团队分工，参与PPT制作及实验讲解过程，实验过程中进行操作，对团队贡献度较高。90～100 分：作为团队负责人，积极参与团队工作，积极参与PPT 制作及实验讲解过程，实验过程中积极进行操作，对团队的贡献度高。

4.5 实验报告质量评价

实验报告应包括实验过程描述（较详细地描述实验过程）、实验结果及分析（表述并分析实验结果，针对实验过程中存在的问题、不足进行分析）。教师根据实验报告过程表述是否详细、完整，语言表达是否准确；实验结果是否正确；对实验过程中存在的问题分析是否详细透彻、全面给予成绩评定。0～59分：实验报告书写不规范，或内容不全面；实验注意事项、成功关键基本都不对；实验内容不规范；实验步骤、现象抄书；实验结果、数据不正确，无结果分析；思考题有不止一处错误，或有明显抄袭现象。60～69分：实验报告书写不够规范，或内容不全面；实验注意事项、成功关键漏掉多数；实验内容不够规范；实验步骤、现象抄书；实验结果、数据分析不够正确，结果分析有错误；思考题有错误。70～79分：实验报告书写较规范，内容全面；实验注意事项、成功关键漏掉少数；实验内容较规范；实验结果、数据分析正确，但结果分析不够深刻；思考题基本正确。80～89 分：实验报告书写较规范，内容全面；实验注意事项、成功关键漏掉少数；实验内容较规范；实验步骤、现象较简明扼要；实验结果、数据分析正确，但结果分析不够深刻；思考题基本正确。90～100分：实验报告书写规范，内容全面；实验注意事项、成功关键总结全面、正确；实验内容规范；实验步骤、现象简明扼要；实验结果、数据分析正确，且结果分析深刻；思考题完全正确。

4.6 思考题质量评价

阅读实验指导书，查阅相关文献以及参考资料，回答课后思考题。0～59分：题目回答不得当，没有围绕主题。60～69分：题目回答不够准确，不深入，没有紧密围绕主题进行讨论。70～79分：题目回答较准确，能围绕主题进行讨论。80～89 分：题目回答准确，能紧密围绕主题。90～100分：题目回答准确，能紧密围绕主题，并对题目内容能表述自己的看法见解。

4.7 总结反思报告

学生根据分子生物学实验训练制作PPT，讲解实验原理步骤等过程，写一份总结反思报告，汇报本实践周学到的内容，以及自己的收获和心得体会，由任课教师根据学生汇报情况综合评定给分。0～59分：未反思实验的完成情况，实验进展及实验讲解过程中的不足，未反思本次实践周的收获及对不足之处的改进策略。60～69 分：未反思实验的完成情况，实验进展及实验讲解过程中的不足或未反思本次实践周的收获及对不足之处的改进策略。70～79分：反思实验的完成情况，实验进展及实验讲解过程中的不足较少，反思本次实践周的收获及对不足之处的改进策略内容较少，文理较通顺，层次清晰，语言较简练。80～89分：能够较全面反思实验的完成情况，实验进展及实验讲解过程中的不足，反思本次实践周的收获及对不足之处的改进策略，文理较通顺，层次清晰，语言较简练。90～100分：能够深刻反思实验的完成情况，实验进展及实验讲解过程中的不足，反思本次实践周的收获及对不足之处的改进策略。文理通顺，层次清晰，语言简练。

5 教学效果评价及改进

通过对分子生物学综合实验教学模式进行改革，优化了课程内容、课程设置和评分标准。课程内容共设置17 项，选修和必修相结合，探究性实验和验证性实验相结合，实验项目从多个相互独立的实验单元，改为由若干个综合实验组成的完整体系。通过课程实验教学的学习，使学生获得核酸物质提取、分离、纯化与鉴定、电泳技术、引物设计、PCR 扩增、基因克隆等方面的独立实验能力或职业技能。

在实际教学过程中还存在一些问题，例如教师对课外学习资源引导不够，实验技术与应用联系指导不足等，在今后教学过程中将进一步优选课程资源库，帮助学生利用网站、课程资源库加强理论与操作学习，课堂上引入实际科研过程中相关案例，加强学生利用分子生物学技术解决科研中问题的能力，加强学生对知识的应用能力，积极为学生联系项目指导教师，开展分子生物学研究实践活动，提高学生的应用能力、实验动手能力。