胡志剛

（南京師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210023）

摘要：培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力是當(dāng)前大學(xué)教育的一個(gè)主要任務(wù)。分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)除了培養(yǎng)學(xué)生的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)操作技能外，同樣是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)造性思維的有力手段。本文總結(jié)分析我們多年來在分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的一些改革和嘗試，并探討了多種教學(xué)方法對培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新能力的應(yīng)用，從而更好的提高學(xué)生的整體素質(zhì)，以適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)發(fā)展需要。

關(guān)鍵詞：分子生物學(xué)；創(chuàng)新能力；實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）52-0275-03

隨著世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，李克強(qiáng)總理在2015年兩會(huì)政府工作報(bào)告中首次提出要實(shí)施“中國制造2025”，并表示“堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、智能轉(zhuǎn)型、強(qiáng)化基礎(chǔ)、綠色發(fā)展，加快從制造大國轉(zhuǎn)向制造強(qiáng)國”。在2016年博鰲亞洲論壇開幕式上的演講中，李克強(qiáng)總理再次提到要大力實(shí)施“中國制造2025”，激發(fā)創(chuàng)新活力，共享創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn)[1]?？萍紕?chuàng)新，模式創(chuàng)新，結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，人才創(chuàng)新在我國新時(shí)期經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型及工業(yè)4.0背景下的制造業(yè)再發(fā)展中將起決定性作用。而創(chuàng)新發(fā)展，歸根結(jié)底是人才的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新性能力的培養(yǎng)和發(fā)展。習(xí)近平主席2014年在中國科學(xué)院第十七次院士大會(huì)、中國工程院第十二次院士大會(huì)上的講話中指出，“中華民族是富有創(chuàng)新精神的民族。創(chuàng)新精神是中華民族最鮮明的稟賦。人是科技創(chuàng)新最關(guān)鍵的因素。創(chuàng)新的事業(yè)呼喚創(chuàng)新的人才?！备叩葘W(xué)校教育承擔(dān)著培養(yǎng)高級專門人才和知識創(chuàng)新、科技創(chuàng)新的重要任務(wù)。“為創(chuàng)造性而教”是當(dāng)前和今后我國高等教育教學(xué)改革和發(fā)展的基本信念，培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力是高等教育的一個(gè)重要功能和主要任務(wù)[2]。

隨著生命科學(xué)的不斷進(jìn)步，人們在細(xì)胞和分子水平上的生物學(xué)研究不斷深入。分子生物學(xué)作為生命科學(xué)的四大基礎(chǔ)學(xué)科已成為當(dāng)前各個(gè)高校生命科學(xué)相關(guān)專業(yè)的主干課程之一[3]。作為一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，分子生物學(xué)在本科教學(xué)中具有舉足輕重的地位。分子生物學(xué)是一門快速發(fā)展的科學(xué)，其他學(xué)科理論和技術(shù)的創(chuàng)新和進(jìn)步同時(shí)推動(dòng)著分子生物學(xué)理論的快速發(fā)展。因此，分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)一方面是理論知識的補(bǔ)充和驗(yàn)證，同時(shí)也是學(xué)生獲取知識的主要渠道。另外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)還培養(yǎng)了學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合的，掌握基本技術(shù)，提高科學(xué)分析思維能力和創(chuàng)新能力[4]。我院生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心多年來對學(xué)生進(jìn)行“基礎(chǔ)技能、綜合拓展、實(shí)踐實(shí)習(xí)、創(chuàng)新訓(xùn)練”分層遞進(jìn)式培養(yǎng)，為我國培養(yǎng)和造就了一大批具有寬厚生物學(xué)基礎(chǔ)與較強(qiáng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力的生命科學(xué)科研和教學(xué)人才，于今年3月獲批為“國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”。在分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中針對如何培養(yǎng)學(xué)生科研技能和創(chuàng)新能力，我們通過多年的探索與實(shí)踐，積累了一些經(jīng)驗(yàn)，并取得了良好的成效。

一、合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，理論知識和實(shí)驗(yàn)操作相結(jié)合

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的是在實(shí)踐中加強(qiáng)、拓新理論知識，訓(xùn)練學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲凶黠L(fēng)，熟練的操作能力，敏銳的觀察力及進(jìn)行科學(xué)探究的創(chuàng)新能力[5]。分子生物學(xué)本身就是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，因此如何合理安排好分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式就顯得尤為重要。傳統(tǒng)的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課往往是在教師的指導(dǎo)下，安排學(xué)生驗(yàn)證某個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，單純的培養(yǎng)學(xué)生的某項(xiàng)操作技能，對教師和教材依賴性強(qiáng)，按部就班的操作實(shí)驗(yàn)，缺失系統(tǒng)性。不利于發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，導(dǎo)致學(xué)生思維定式，機(jī)械操作，更加沒有培養(yǎng)學(xué)生的思維創(chuàng)新能力。

我們設(shè)計(jì)的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容以掌握基本的分子生物實(shí)驗(yàn)方法為基礎(chǔ)，以培養(yǎng)學(xué)生科研自主能力為目標(biāo)，在分子生物學(xué)理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。我們整體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排摒除以往分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)較多的弊端，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新整合、歸類。實(shí)驗(yàn)體系整體以EGFP基因的克隆為主線，從引物設(shè)計(jì)，PCR擴(kuò)增，質(zhì)粒提取，酶切，質(zhì)粒構(gòu)建到感受態(tài)制備和細(xì)胞轉(zhuǎn)化等一系列的實(shí)驗(yàn)，前后銜接。即考慮了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能培訓(xùn)的需要，又把本科生分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本內(nèi)容貫穿始終，引導(dǎo)學(xué)生逐步深入的了解和探索基因克隆等分子生物學(xué)的奧秘。

二、采用多元教學(xué)模式，提高改善教學(xué)方法

1.合理利用教學(xué)資源，加強(qiáng)教師隊(duì)伍建設(shè)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論課堂的教學(xué)方式并不完全相同，除了老師的講課之外，在實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)過程中，學(xué)生的主動(dòng)參與更加的強(qiáng)。在這個(gè)過程中，如何的引導(dǎo)和指導(dǎo)學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)，思考實(shí)驗(yàn)便顯得尤為重要。多年來，我們逐漸形成了主講教師、實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員、研究生助教等多梯隊(duì)的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，圍繞實(shí)驗(yàn)教學(xué)核心，通過提前預(yù)實(shí)驗(yàn)、集體備課等形式，研究實(shí)驗(yàn)教學(xué)問題，并研究實(shí)驗(yàn)教學(xué)評價(jià)體系。我們堅(jiān)決的將教授、博導(dǎo)等高水平的教學(xué)和科研人員投放到本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一線當(dāng)中。在我們分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課的主講教師中，除了專職的實(shí)驗(yàn)中心老師外，還有包括國家青年973項(xiàng)目主持人、國家優(yōu)秀青年基金獲得者、海外歸國青年教師及具有多年豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的老教授等多層次的教師人員。高水平的教學(xué)隊(duì)伍，對于激發(fā)引導(dǎo)學(xué)生的科研興趣，更系統(tǒng)的指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)以及開拓學(xué)生思維都有非常大的幫助。在邀請高水平的教師之外，我們也對各個(gè)講課老師進(jìn)行相關(guān)的培訓(xùn)，以老帶新，加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作和互相學(xué)習(xí)指導(dǎo)，更好的上好分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程。

2.開放式教學(xué)方法，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。在我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，我們利用多種教學(xué)媒體和教學(xué)方式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣和積極主動(dòng)性。課堂上，我們利用多媒體教學(xué)資源在講授實(shí)驗(yàn)原理及基本操作過程外，還安排一些提問、討論、講解等教學(xué)方式，通過聲、形、動(dòng)、思的合理調(diào)節(jié)來活躍教學(xué)氣氛，不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到了理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的相互滲透。課堂外，我們安排一些跟實(shí)驗(yàn)教學(xué)相關(guān)的預(yù)習(xí)及思考題，讓學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源如QQ群、微信群等充分參與討論，拓展學(xué)生對課堂實(shí)驗(yàn)的廣度和深度，激發(fā)其自主思考的能力。同時(shí)，利用網(wǎng)絡(luò)上的微課資源及我們中心自己老師錄制的微課，向?qū)W生介紹講解分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的知識。

3.設(shè)立學(xué)生導(dǎo)師，提高自主學(xué)習(xí)能力。在分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程當(dāng)中，為了確保教學(xué)質(zhì)量，我們多年來堅(jiān)持小班實(shí)驗(yàn)教學(xué)，每班學(xué)生在25人左右。小班實(shí)驗(yàn)教學(xué)使教師對學(xué)生的指導(dǎo)更加到位，師生交流充分。在一些基本的實(shí)驗(yàn)操作課程中，我們讓每個(gè)學(xué)生都獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)操作，培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力。同時(shí)，在一些復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，我們安排學(xué)生兩人或四人一個(gè)小組，設(shè)立小組長，進(jìn)行團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力。在小組實(shí)驗(yàn)中，我們要求小組團(tuán)隊(duì)推薦各自的“首席”，提前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，對實(shí)驗(yàn)從設(shè)計(jì)到操作對整個(gè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行負(fù)責(zé)和指導(dǎo)。

4.引導(dǎo)學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，培養(yǎng)“青年科學(xué)家”。課外學(xué)習(xí)如同課堂學(xué)習(xí)一樣，都是課程教育的重要組成部分。在課堂學(xué)習(xí)之外，我們同時(shí)注重學(xué)生的課外學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。在請高水平的主講老師指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)之外，我們結(jié)合本學(xué)院多年來在國家理科基地班建設(shè)過程中的經(jīng)驗(yàn)，向分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課的學(xué)生發(fā)起邀請，引導(dǎo)學(xué)生走進(jìn)教授們的實(shí)驗(yàn)室，在實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境中，在研究生的指導(dǎo)下，更好的接收分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程相關(guān)的訓(xùn)練和指導(dǎo)。同時(shí)，讓學(xué)生直面接觸教授們的在研課題，開闊他們的科研思路和研究思維。結(jié)合分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課的開展，我們的很多本科學(xué)生，從大二開始，就進(jìn)入到學(xué)院各個(gè)研究所的實(shí)驗(yàn)室中，一方面訓(xùn)練了學(xué)生的動(dòng)手能力和科研能力，同時(shí)也為各個(gè)實(shí)驗(yàn)室?guī)砹诵迈r血液。逐漸讓本科生成為了實(shí)驗(yàn)室科學(xué)研究的一支生力軍，從而培養(yǎng)他們科研興趣和熱情，努力培養(yǎng)成有所作為的“青年科學(xué)家”。

5.培養(yǎng)學(xué)生文獻(xiàn)搜集、閱讀和整理素質(zhì)。當(dāng)今生命科學(xué)飛速發(fā)展，在每一個(gè)生命科學(xué)的研究領(lǐng)域，每年都發(fā)表了大量的科技文獻(xiàn)。如何更好地把握科技研究的前沿，了解最新的科研動(dòng)態(tài)和科技發(fā)展成果，對文獻(xiàn)的搜集、閱讀和整理成了必不可少的技能。因此，培養(yǎng)學(xué)生的文獻(xiàn)閱讀能力，也成為了我們在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的一個(gè)方向和內(nèi)容。結(jié)合分子生物學(xué)理論課程和南京師范大學(xué)的博雅大講堂等，我們在上分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的時(shí)候，結(jié)合各個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)，教師都會(huì)給學(xué)生們推薦一些經(jīng)典實(shí)驗(yàn)書籍和學(xué)術(shù)水平較高的中外文雜志以及論文，讓學(xué)生全面、系統(tǒng)地了解一些經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和最新的研究動(dòng)態(tài)。從而，在一方面鞏固學(xué)生所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識，同時(shí)能夠根據(jù)學(xué)生自己的興趣了解在本領(lǐng)域內(nèi)，一些實(shí)驗(yàn)的最近技術(shù)和研究進(jìn)展。通過對文獻(xiàn)資料的搜集、閱讀和整理，對學(xué)生的培養(yǎng)不但在知識上起到更新作用，更加培養(yǎng)了學(xué)生的邏輯思維能力，同時(shí)還拓展了學(xué)生的思想空間，從而為其更快、更準(zhǔn)確地定位一個(gè)新的課題和新的科學(xué)研究提供了指引和方向。

三、優(yōu)化考核體系，全面評價(jià)學(xué)生

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)考核成績是以學(xué)生的考勤、實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成情況和考試成績來進(jìn)行評分，不能真實(shí)反映學(xué)生實(shí)際的動(dòng)手操作能力和實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備情況，容易重新回到理論教學(xué)考核模式。從而使得學(xué)生對實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺少重視，無法激發(fā)他們對實(shí)驗(yàn)探索的興趣，更談不上有積極性，這在一定程度上嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。因此我們結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了一套全新的、多元化的考核體系。一方面考核學(xué)生的平時(shí)成績，包括實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)情況、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手操作能力、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，課堂問答討論情況等。另一方面在期末考試試題設(shè)計(jì)方面，加強(qiáng)考核學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，注重對學(xué)生的創(chuàng)新性思維及獨(dú)立分析問題、解決問題能力的考核?？傊瓤疾榱藢W(xué)生理論知識水平，又考查了學(xué)生基本操作水平。在設(shè)計(jì)合理的考核方式后，我們對相關(guān)考核方式的成績分配進(jìn)行制度化，并結(jié)合實(shí)際教學(xué)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整?？己酥?，我們將考核分為實(shí)驗(yàn)積極性（包括預(yù)習(xí)，考勤，課堂紀(jì)律，動(dòng)手積極性等）（15%），實(shí)驗(yàn)操作技能（30%），課堂問答（5%），實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫（10%），理論知識和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及問題解決能力考核（40%）。在課堂問答設(shè)計(jì)時(shí)，我們盡量做到以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力為導(dǎo)向，綜合理論知識和實(shí)踐教學(xué)。例如，在講解PCR原理的時(shí)候，我們同時(shí)將DNA復(fù)制，轉(zhuǎn)錄等一系列的知識點(diǎn)串起來，向?qū)W生提出問題，分析其中的關(guān)聯(lián)性和涉及到的知識點(diǎn)等，擴(kuò)大學(xué)生的思維發(fā)散性和聯(lián)想性。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫方面，除了要求傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)原理、步驟及實(shí)驗(yàn)結(jié)果外，加大對實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析的考核，同時(shí)我們會(huì)提出一些思考題作為實(shí)驗(yàn)報(bào)告的一個(gè)部分，比如實(shí)驗(yàn)課學(xué)到的技術(shù)在生活中有哪些實(shí)際應(yīng)用等。期終考試的考核題目設(shè)計(jì)同樣體現(xiàn)了創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。更加注重考核學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和問題解決能力。我們的這些綜合實(shí)驗(yàn)和考核不但培養(yǎng)了學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦的能力，更有利于培養(yǎng)他們的獨(dú)立思考能力、歸納分析能力、綜合能力和創(chuàng)新能力，這些都使學(xué)生們終身受益。

總之，21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)，更是創(chuàng)新的世紀(jì)。作為生命科學(xué)四大主干課程之一的分子生物學(xué)在生命科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用不斷深入，同時(shí)伴隨著其他學(xué)科的發(fā)展而飛速的發(fā)展。熟練地掌握分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技能和充分運(yùn)用分子生物學(xué)技術(shù)在生物科學(xué)等研究領(lǐng)域中發(fā)揮著越來越重要的作用。與其他學(xué)科的實(shí)驗(yàn)相比較，分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)更系統(tǒng)復(fù)雜，并且相對缺少預(yù)測性，需要的更細(xì)致更強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)操作技能。更好的設(shè)計(jì)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，將會(huì)整體提高學(xué)生的理論知識和實(shí)際操作素養(yǎng)，更好的發(fā)揮理論與實(shí)踐相結(jié)合的特點(diǎn)。因此，在教學(xué)實(shí)踐中不斷的改良教學(xué)和考核體系，使得學(xué)生從實(shí)踐到思維都得到充分的鍛煉，對于培養(yǎng)21世紀(jì)創(chuàng)新型高級人才具有十分重要的作用和意義。

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