地方高校农学专业分子生物学实验课程教学改革探索

摘要为培养高素质创新型人才，提高学生的实验操作能力，对农学专业分子生物学实验课程教学现状进行分析，提出教学改革策略。通过改变教学思路，更新教学内容，优化教学方法，以及创新评价体系，对该实验课进行改革探索。并通过调查研究，对改革实践成效进行分析。目的在于激发学生学习的主动性，提高动手能力和专业科研素养，提升教学质量和水平。

关键词农学；分子生物学；生命科学；科学素养

中图分类号G642.0；S188 文献标识码A 文章编号1007-7731（2024）20-0113-04

DOI号10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.20.023

Exploration of teaching reform in course for Agricultural majors in local university

LIU Fang¹HE Hao¹LIU Dasong²YANG Youwei¹

（¹College of Life and Environmental Sciences， Hunan University of Arts and Sciences， Changde 415000， China；

²Changde Rice Duck Ecological Agriculture Development Co.， Ltd.， Changde 415000， China）

Abstract In order to cultivate high-quality innovative talents and improve students’ experimental operation ability， the current situation of course teaching in Agricultural majors was analyzed. and the teaching reform strategies were proposed. By changing the teaching approach， updating the teaching content， optimizing the teaching methods， and innovating the evaluation system， the experimental course was explored and reformed. And through investigation and research， the effectiveness of reform practices was analyzed. The purpose was to stimulate students’ initiative in learning， improve their hands-on ability and professional research literacy， and enhance the quality and level of teaching.

Keywords agricultural; ; life sciences; scientific literacy

迟彦等^[1]研究认为，分子生物学是生命科学领域的基础性前沿学科之一，在各领域得到广泛应用。王维佳等^[2]研究指出，农业育种领域普遍应用基因编辑类技术，因此对农业生物类人才培养提出了更高要求，高校农学专业的教学改革也随之进行。王祎玲^[3]研究认为，分子生物学课程内容较为抽象，理论知识通过实验操作更有利于具象化，以帮助学生加深理解。高利臣等^[4]、常华等^[5]研究指出，该实验课程对培养学生分析、解决问题能力及创新能力等科学素养具有重要作用，也是提高学生综合素质的有效途径之一。薛联青等^[6]研究认为，实验教学作为高等学校教学体系的一个重要组成部分，是培养学生科学思维、创新意识的重要途径之一，也是培养学生实践能力的重要环节之一。当前，部分高校分子生物学实验课程面临学生人数较多、资源条件（理论知识教学资源与实验空间资源投入等方面）有限的情况。王瑛华等^[7]研究认为，线上线下混合式教学以网络教学平台为载体，有机结合线上线下课堂，有利于解决部分实体课堂资源有限的问题，成为高等教育应用较为广泛的一种教学模式。本文对分子生物学课程实验教学内容的选择、教学方法的创新以及评价体系的优化改革等进行探索，从实验教学的各个环节入手培养学生的综合素质，以提高整体教学水平和质量。

1 分子生物学实验课教学现状分析

该课程理论课学时有所减少，主要以实验课的形式开展。学生理论知识体系有待进一步完善、储备量有待进一步增加，对理解实验原理、学习操作技能等方面的掌握有待进一步增强，对相关知识及技术重点的掌握程度有待进一步提升。随着学生人数的增加，课时设置有待进一步调整优化，而实验空间、实验资源有限，导致人均资源有待进一步丰富，学生实际操作的锻炼机会有待进一步增加。肖长生等^[8]研究认为，在教学过程中，学生的主体地位有待进一步充分凸显，实验项目设置的系统性有待进一步增强，教学内容有待进一步优化。在实验操作过程中，人员流动量大，实验结果的可靠性有待进一步增强，学生对操作技能的掌握度和熟练度有待进一步提升，以培养其严谨的科研精神。

实验课程通常需要结合现有教学资源开展教学，教学内容的内在联系有待进一步衔接，内容的逻辑连贯性有待进一步考量，以帮助学生建立系统化的知识体系。教学内容设计对于培养学生逻辑思维能力、科研能力的效果尚有进一步提升的空间。部分课堂的教学方法以教师讲解为主，部分实验课的准备工作由实验室管理教师完成，学生在教师的指导下完成实验步骤，其主观能动性有待进一步发挥，对实验全过程的了解程度有待进一步提升，独立思考和解决问题的能力有待进一步加强。冯庆玲等^[9]研究认为，当前的部分考核评价方式操作步骤简单，考试结果区分不明显，因时间限制，部分考核内容较简单，如平板制作、移液枪使用和凝胶制备等。此外，实验课成绩的评定以实验报告为标准，过程性考核方案有待进一步建立，对学生实操技能、思考解决突发状况以及团队合作精神等基本素养的培养成效的考核指标有待进一步补充。

2 分子生物学实验课教学改革策略分析

2.1 改变教学思路

更新教学内容，以学生为中心，教师通过问题导向，让学生提出解决思路，其中涉及的内容作为课堂实验，引导学生自主思考、自行解决问题，培养其独立思考能力和科研素养。在实验准备过程中，涉及的具体操作细节由学生事先查找资料、自行准备。杨超等^[10]在实验开始前，把实验室规则、学习目标、微课视频和需要讨论的问题等上传到线上教学平台，要求学生学习实验具体操作的视频，并在实验课的实际操作过程中进一步讲解遇到的问题。对学生普遍出现的问题进行原因分析与纠正，以提高其整体思维逻辑性，培养独立分析和解决问题的能力，加深对理论知识的理解和应用。

2.2 更新教学内容

农学专业开设的分子生物学专题实验课内容以基础性、连贯性实验为主，为学生提供完整的基础科研过程。高媛等^[11]删除了验证性实验和陈旧性实验项目，建立以问题为导向的大型综合性实验项目；合理组合实验项目，将一些分散、独立的小实验整合成综合性实验，且注重实验内容的连续性和系统性。张永芳等^[12]基于分子生物学实验课教学内容整体性、连贯性较强的特点，结合当地特色农产品，将实验教学内容进行优化和整合，以需求为基础，增加设计型、探究型和创新性实验，设计DNA提取、PCR扩增等实验。

教研团队结合实际情况，设计具有连续性的实验，即将上个实验的结果作为下个实验的材料，环环相扣，督促学生认真完成每个实验操作步骤，如图1所示。以油菜基因这一实验主题为例，对教学内容进行更新与优化。该基因与油酸的强度密切相关，针对其功能展开实验研究。首先，获得基因的完整序列，依据核酸序列开展进一步研究。获得基因序列即克隆基因，克隆即为整个实验课的内容，其中的具体细节便是学生需要解决的问题。其次，采用问题导向、倒推实验等方法，完成整个实验过程。教师提出第一个问题“获得目的基因序列要借助的实验方法是什么”，引导学生回答“PCR扩增”，PCR扩增需要用到模板、引物、Buffer、dNTP和Taq polymerase，其中，模板和引物由学生自行准备，后三者通过试剂盒获取；第二个问题“如何获得模板”，引导学生回答“以油菜基因组DNA或RNA反转录成cDNA作为模板”，这涉及DNA或RNA的提取实验；第三个问题“怎么设计引物”，引导学生回答“在NCBI网站上比对得到基因序列，根据该序列设计引物”，其涉及NCBI的使用、引物设计的原则和设计软件的使用，可作为上机操作实验课开展教学；第四个问题“获得线性片段后如何将其连接到载体长期保存”，其中涉及T-A连接、大肠杆菌感受态的制备、转化大肠杆菌、筛选重组子以及菌落PCR鉴定阳性重组子等内容。根据这一思路设计内容层层递进的6个实验，依次为引物设计、DNA提取及电泳、PCR扩增及目的片段的纯化、大肠杆菌感受态的制备、T-A连接并转化大肠杆菌和筛选重组子并进行菌落PCR鉴定。以真实案例入手，提高学习积极性，有助于培养学生解决实际问题的能力。

2.3 优化教学方法

将学生分为不同小组并进行针对性教学。考虑课程的专业性，可采取选修形式，充分融合教师授课、实验室资源和学生学习的主动性。王瑛华等^[7]充分利用网络教学平台，采用线上线下相结合的教学模式，通过“课前线上自学+课中线下实操/课堂交流+课后线上复习”的教学设计，提高学生学习的主动性、积极性和综合素质。

2.3.1 课前 以线上预习为主，借助线上交流群等作为课前预习、讨论的平台。杨超等^[10]在实验课开始的前2～3 d，将操作视频、实验步骤和考察的理论知识点思维导图等相关教学资料发放给学生观看学习，使其提前了解实验流程，并将学习过程中遇到的疑难问题反馈至线上交流群，师生在群内开展讨论。通过讨论，教师了解学生对知识点的理解和掌握程度，并进行补充；或在课堂上对其展开重点讲解，适时调整教学内容和方法。同时，课前完成对学生的分组工作，每次实验开始前，要求学生以小组合作的形式共同完成实验准备工作，如准备本组实验所需的耗材、试剂等。

2.3.2 课中 以学生实际动手操作为主，教师辅助指导学生完成实验内容。主要以线下“学生课堂实操+教师具体指导”的教学方式在实验室完成教学，并对实验课的重难点展开针对性的讲解，集中解答学生反馈的疑难点；实验完成后进行小组讨论，教师参与其中并进行深层次的分析和解答，实现对理论知识的巩固与复习，锻炼学生的动手能力，使其将理论转化为实践，在思考中用实践行动解决问题，将抽象的理论知识变成具象化的实验结果。

2.3.3 课后 张永芳等^[12]通过课后学生提交实验报告、互相批阅报告等方式，加深其对理论知识的理解，了解学生学习效果。通过学生撰写的实验报告及时总结，对实验过程中出现纰漏的地方进行原因查找和分析，并进行有针对性的教学优化设计，调整教学内容，以提高教学效果。

2.4 创新评价体系

冯庆玲等^[9]通过拓展过程性综合评价方式，补充完善教学评价体系，将测试成绩、实验室操作和实验报告成绩结合起来，对理论知识及实验操作技能加以考评，使学生成绩更有区分度。教研团队结合相关教学经验，采取多环节的考核评价模式，即实验操作考试（50%）+实验记录（20%）+课堂表现（20%）+实验报告（10%）。实验操作考核学生的动手能力，培养其独立实验的能力；实验记录考核有助于学生养成实验记录的良好习惯，通过记录的具体步骤查摆问题，成功完成实验；课堂表现包括考勤、团队协作以及良好的实验习惯（实验器具的归零、实验室卫生的保持等）；实验报告的考核占比较小，作为书面材料以及对实验记录的补充，重点考察学生对实验报告中结果的描述和分析，了解其学习状况。

3 改革实践成效分析

对该学期授课的110名学生进行问卷调查，调查内容包括教学形式与教学方法、独立查找资料与解决问题的能力以及科研习惯和科研素养等方面，分析其对课程改革的满意度。共发放问卷110份，收回问卷107份，有效率97%。调查问卷显示，85%的学生反馈该教学模式更加生动，对于知识的获取有较大帮助。调查学生在自主进行实验工作时的表现，指导教师认为大部分学生均具有较好的实验习惯，综合科研素养普遍较高。在教学过程中，教师要不断丰富知识结构，提升科研素质，加强与学生的交流，不断完善教学模式，提升教学水平。

综上，本文以学生为主体，从课前、课中和课后3个方面对分子生物学课程实验教学内容的选择、教学方法的创新以及评价体系的优化改革等进行探索，从实验教学的各个环节入手培养学生的综合素质，激发其自主思考，提升其动手操作、解决问题能力，增强其科研兴趣。在改革过程中，要求教师不断探索更加合适的教学方法，以提高整体教学水平和质量，培养高素质人才。

参考文献

[1] 迟彦，季长清. 《分子生物学》教学改革初探[J]. 中国科技信息，2009（17）：207-208.

[2] 王维佳，李萌鑫. 基因编辑技术在农业育种中的应用[J]. 安徽农业科学，2020，48（3）：18-25.

[3] 王祎玲. “互联网+”背景下《分子生物学》课程的教学改革路径探究[J]. 当代教育实践与教学研究，2020（8）：33-34.

[4] 高利臣，肖璐，冯涛. 分子生物学实验教学改革的几点思考[J]. 实验室研究与探索，2010，29（4）：99-102.

[5] 常华，段纲，项勋. 动物医学专业分子生物学实验教学改革初探[J]. 黑龙江畜牧兽医，2016（13）：242-244.

[6] 薛联青，张鹏，迟艺侠.基于综合理论与设计实验的水环境评价与保护创新性实践教学[J].卷宗，2019（17）：224.

[7] 王瑛华，冯美莹，黄丽华，等.线上线下混合式教学在分子生物学实验教学中的应用[J].肇庆学院学报，2023，44（2）：11-15.

[8] 肖长生，张蕾，齐小琼. 校本SPOC混合式教学模式的改革与实践：以湖北第二师范学院分子生物学实验课程为例[J]. 中国多媒体与网络教学学报（上旬刊），2024（4）：33-36.

[9] 冯庆玲，叶招权，林继辉. 慕课环境下虚实结合的分子生物学实验教学改革探索[J]. 科教导刊，2024（2）：69-71.

[10] 杨超，贾迪，周涛，等. 生物化学与分子生物学实验混合式教学中课程思政设计与实践[J]. 中国高等医学教育，2024（5）：140-142.

[11] 高媛，张丹丹，孔鹏，等. 基于创新能力培养的生物化学与分子生物学实验教学改革［J］. 基础医学教育，2024，26（7）：582-586.

[12] 张永芳，王明明，刘建霞，等. 转型发展及应用型人才培养背景下“分子生物学实验”教学改革的探索[J]. 安徽化工，2023，49（6）：176-178，182.

（责任编辑：杨欢）

基金项目湖南文理学院教学改革研究一般项目“任务驱动模式下作物栽培学实验课程的改革探索”（JGYB2317）；常德市技术创新引导项目（一般）“千亩香稻绿色高产栽培技术示范与推广”（CDKJJ20231505）；湖南省普通本科高校教学改革研究项目“基于新农科建设的传统农学专业改革研究”（202401001170）。

作者简介刘芳（1988—），女，山东枣庄人，博士，讲师，从事油菜分子育种、本科分子生物学课程教学研究。

通信作者杨友伟（1981—），男，四川南充人，博士，副教授，从事专业综合改革与课程体系构建研究。