李惠敏, 秦新民, 鄧婷

(廣西師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院， 桂林 541004)

21世紀(jì)是生命科學(xué)發(fā)展最活躍的世紀(jì)，分子生物學(xué)作為實(shí)驗(yàn)性較強(qiáng)的一門(mén)年輕學(xué)科，也是生命科學(xué)中發(fā)展最為迅猛的學(xué)科之一，分子生物學(xué)的理論與相關(guān)技術(shù)已滲透生命科學(xué)的各個(gè)研究領(lǐng)域，現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)也隨之成為生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的技術(shù)手段[1]。實(shí)踐教學(xué)一直以來(lái)是高校教學(xué)內(nèi)容的重要組成部分，是進(jìn)一步強(qiáng)化理論課堂教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，是學(xué)生捕獲、掌握知識(shí)的重要途徑之一[2]。因此，在生物專(zhuān)業(yè)本科生分子生物學(xué)課程教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)處于同等重要的地位。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不但要使學(xué)生熟悉現(xiàn)代分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本原理和應(yīng)用，同時(shí)要掌握分子生物學(xué)的基本實(shí)驗(yàn)方法和操作技能技巧，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生觀察、比較、分析、綜合等科學(xué)思維能力[2-4]。高校開(kāi)展教學(xué)改革其目的非常明確：提高教師教學(xué)水平，努力培養(yǎng)出專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)且具有應(yīng)用型和開(kāi)拓型的創(chuàng)新型人才?，F(xiàn)如今教育發(fā)展新形勢(shì)下，分子生物學(xué)在高等院校中受到了極高的重視，同時(shí)由于分子生物學(xué)新知識(shí)、新技術(shù)、新研究領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)，對(duì)分子生物學(xué)的理論授課和實(shí)驗(yàn)教學(xué)都提出了更高層次的要求，教學(xué)內(nèi)容和方法都必須不斷地進(jìn)行革新。因此，開(kāi)展分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究工作十分必要。

由于受抽象的分子生物學(xué)理論、有限的實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件以及學(xué)生預(yù)設(shè)的將來(lái)就業(yè)崗位等方面的影響，大部分本科生對(duì)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性較低，對(duì)待實(shí)驗(yàn)課堂上的操作常常是應(yīng)付了事?；诖?，結(jié)合在分子生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)一線的多年經(jīng)驗(yàn)，我們從課程建設(shè)、實(shí)驗(yàn)方法、課程考評(píng)等方面不斷地進(jìn)行了探索與實(shí)踐，努力提高課程教學(xué)質(zhì)量、強(qiáng)化學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能和綜合能力，培養(yǎng)具有獨(dú)立思考和善于解決問(wèn)題的生物學(xué)人才。

1 加強(qiáng)經(jīng)費(fèi)和師資投入，促進(jìn)課程建設(shè)

2004年，我校生物專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置進(jìn)行了一次較大的改革，作為專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課之一的分子生物學(xué)也由之前的選修課更改為必修課程，與此同時(shí)，在分子生物學(xué)教學(xué)過(guò)程中增加了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。這些年，隨著我校對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視，實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)費(fèi)投入的增加，儀器設(shè)備的更新?lián)Q代，我院的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室也逐步建立并不斷完善，購(gòu)置和更新了分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所需要的儀器設(shè)備，如BIO-RAD T100 Thermal Cyler、上海復(fù)日FR生物電泳圖像分析系統(tǒng)、Thermo臺(tái)式高速離心機(jī)、BECKMAN高速冷凍離心機(jī)、超凈工作臺(tái)、凝膠電泳系統(tǒng)、NPX數(shù)字可調(diào)微量移液器等。隨著實(shí)驗(yàn)室條件的不斷改善，為適應(yīng)新形勢(shì)下高等教育的發(fā)展要求，我院于2009年把分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)立為36學(xué)時(shí)，1學(xué)分的一門(mén)獨(dú)立課程。目前實(shí)驗(yàn)條件下，本實(shí)驗(yàn)室可以對(duì)本科生開(kāi)設(shè)的分子生物學(xué)常規(guī)實(shí)驗(yàn)有：植物或動(dòng)物基因組DNA的提取、植物組織RNA的提取、PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因、瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)DNA、細(xì)菌質(zhì)粒DNA的提取、大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞的制備及質(zhì)粒的轉(zhuǎn)化等。2015年，隨著新校區(qū)的建成與理科實(shí)驗(yàn)中心的投入使用，分子生物學(xué)新實(shí)驗(yàn)室不但配備了多媒體設(shè)備輔助教學(xué)，而且學(xué)生教師比例也有所變化：實(shí)驗(yàn)班由原來(lái)的40人改為20人的實(shí)驗(yàn)小班開(kāi)課模式。此外，該課程每學(xué)年開(kāi)課時(shí)，任課教師都要求分子生物學(xué)專(zhuān)業(yè)的研究生作為助教參與課堂指導(dǎo)，這既是作為他們的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，同時(shí)也緩解了任課教師在“一對(duì)多”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對(duì)一些學(xué)生照顧不到的狀況。

2 基于微課的教學(xué)方法改革，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性

學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性直接影響著課程教學(xué)效果和學(xué)校人才培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成。因此，如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣是高等教育教學(xué)改革中的一個(gè)重要的教學(xué)目標(biāo)[5，7]。本課程多年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)告訴我們分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課課前預(yù)習(xí)是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，是學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)的前提和保障。如果學(xué)生課前沒(méi)有預(yù)習(xí)或者部分學(xué)生進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)課前預(yù)習(xí)，但由于預(yù)習(xí)僅僅借助于實(shí)驗(yàn)教材上的文字，大部分學(xué)生還是難以了解抽象的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)原理、基本操作、儀器使用技巧等。因此，學(xué)生一旦進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室操作只能依賴(lài)于教師實(shí)驗(yàn)課堂上的講解和演示，做起實(shí)驗(yàn)來(lái)常常顧此失彼、手忙腳亂，在很大程度上影響了實(shí)驗(yàn)操作的有效掌握以及實(shí)驗(yàn)完成的效果。即使實(shí)驗(yàn)?zāi)茼樌瓿?，?duì)于一些實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)操作及數(shù)據(jù)分析等仍是模棱兩可。2015年我們?cè)谏暾?qǐng)的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)費(fèi)的支持下，實(shí)驗(yàn)室配備了多媒體設(shè)備，同時(shí)在教改課題的資助下，我們基于PPT、Flash、屏幕錄像專(zhuān)家等軟件將分子生物學(xué)常規(guī)實(shí)驗(yàn)的基本原理、實(shí)驗(yàn)儀器的操作技巧等制作成5分鐘以?xún)?nèi)的講解微視頻，這些視頻不僅可以在教室借助于多媒體輔助教學(xué)，而且由于其短小精悍、只有十幾到幾十兆的容量[7-10]，深受學(xué)生喜歡，特別是在授課教師講解完畢后，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理還不十分了解而且又羞于向老師再次請(qǐng)教的學(xué)生，此時(shí)微視頻就成了他們復(fù)習(xí)的“好幫手”?；谖⒄n的教學(xué)方法改革，效果最明顯的是與往屆學(xué)生相比，現(xiàn)如今分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課拖拖拉拉的現(xiàn)象明顯減少了，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性有了很大的提高，每次實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)任務(wù)都能順利地完成，而且從實(shí)驗(yàn)課程考核結(jié)果來(lái)看學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、數(shù)據(jù)分析、操作技能明顯比之前有所提高。

3 教學(xué)內(nèi)容改革，建立合理有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

在分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的選擇方面，我們?cè)诓煌瑢?zhuān)業(yè)的學(xué)生中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與嘗試。對(duì)于師范類(lèi)生物科學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，單個(gè)獨(dú)立的常規(guī)實(shí)驗(yàn)更注重訓(xùn)練學(xué)生正確理解和掌握分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中的實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)方法以及對(duì)儀器的正確操作。因此，在針對(duì)該專(zhuān)業(yè)學(xué)生，主要是對(duì)其進(jìn)行諸如不同生物組織基因組DNA的提取、細(xì)菌質(zhì)粒DNA的提取和酶切、DNA的電泳檢測(cè)、PCR擴(kuò)增目的基因等驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)與操作訓(xùn)練。眾所周知，分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)具有系統(tǒng)性、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)[11-12]，因此，我們對(duì)分子生物學(xué)技術(shù)中一些技術(shù)含量高、可操作性強(qiáng)、科學(xué)研究又比較常用的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了整合、優(yōu)化，形成綜合性實(shí)驗(yàn)一：動(dòng)物肌肉組織總DNA的提取、PCR擴(kuò)增Cytb基因、RFLP酶切分析、瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)和綜合性實(shí)驗(yàn)二：pUC19質(zhì)粒DNA的提取、Cytb與pUC19的連接、大腸桿菌DH5a感受態(tài)細(xì)胞的制備、重組pUC19質(zhì)粒的轉(zhuǎn)化及篩選。實(shí)踐表明，通過(guò)綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生最終所獲得的具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果雖然不是很理想，但整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程更注重培養(yǎng)了學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究的大局觀，他們對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析考慮得也更全面一些。

其次，以往在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中所有實(shí)驗(yàn)前期的準(zhǔn)備工作如分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)常用試劑溶液的配制、消耗品的前期處理等方面的工作均由實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)員準(zhǔn)備完成，學(xué)生缺乏此方面的訓(xùn)練，從而常常導(dǎo)致學(xué)生在分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)忽略這些影響因素。為此，在教學(xué)內(nèi)容上增加了“分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)常用試劑溶液的配制”實(shí)驗(yàn)。學(xué)生以小組的形式負(fù)責(zé)配制本門(mén)實(shí)驗(yàn)課中某一個(gè)實(shí)驗(yàn)中全班同學(xué)需要用到的試劑溶液，一旦該小組配制的溶液有問(wèn)題，將會(huì)影響整個(gè)實(shí)驗(yàn)甚至其他實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。如此一來(lái)，不但鍛煉學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神，同時(shí)在平時(shí)的操作過(guò)程中也注重培養(yǎng)了學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)與科學(xué)素養(yǎng)，如環(huán)保意識(shí)及節(jié)約精神等，而且，學(xué)生普遍反映基于配制溶液過(guò)程中對(duì)所需試劑理化性質(zhì)的了解，使后續(xù)的各個(gè)實(shí)驗(yàn)原理更容易理解了。

另外，教學(xué)內(nèi)容的改革也包括課堂上采用的實(shí)驗(yàn)方法也要不斷地進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。CTAB法提取植物基因組DNA是分子生物學(xué)最基礎(chǔ)最常用的實(shí)驗(yàn)之一，該法常采用的液氮研磨破碎植物組織，但該操作步驟常常造成課堂混亂，也給學(xué)生帶來(lái)易被凍傷等安全隱患。鑒于此，筆者對(duì)該操作進(jìn)行了調(diào)整，即每位學(xué)生稱(chēng)取約100 mg經(jīng)硅膠干燥后的植物葉片分裝到2 mL規(guī)格的離心管，利用微型珠磨器破碎后再進(jìn)行同樣的DNA抽提步驟。如此一來(lái)，不但縮短了整個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作時(shí)間，而且DNA的提取效果也沒(méi)有受到任何影響，完全可以滿(mǎn)足PCR、酶切消化等后續(xù)實(shí)驗(yàn)的要求。

表1 實(shí)驗(yàn)操作考核評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)樣表Table 1 Evalution standard for experimental operation exam

4 改革課程考核方式，科學(xué)檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果

多年的一線實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)歷告訴我們，分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中提高學(xué)生的主動(dòng)性和積極性，不僅需要教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革與提高，還要有科學(xué)合理的考核方式[5，13]。在分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中，由于實(shí)驗(yàn)操作時(shí)間受到限制，操作不熟練造成的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不如意但又難以重做，很容易造成學(xué)生相互間出現(xiàn)抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象，因此，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程中采取“輕操作重報(bào)告”的課程考查方式很難反映出教學(xué)效果[2-4]。為了更科學(xué)檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，筆者采取平時(shí)表現(xiàn)和期末考試相結(jié)合進(jìn)行成績(jī)?cè)u(píng)定，即總成績(jī)?cè)u(píng)定為平時(shí)成績(jī)(40%)+期末考試成績(jī)(60%)。平時(shí)成績(jī)主要從課堂表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)兩方面進(jìn)行評(píng)定，期末考試又包括筆試(30%)和操作考試(70%)兩部分，筆試內(nèi)容主要為實(shí)驗(yàn)原理、注意事項(xiàng)、結(jié)果分析等理論知識(shí)，全體同學(xué)在同一時(shí)間段完成筆試考試；操作考試是指對(duì)學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)獨(dú)立操作實(shí)驗(yàn)流程的考核，根據(jù)其操作的規(guī)范程度和表現(xiàn)進(jìn)行成績(jī)?cè)u(píng)定。鑒于操作部分成績(jī)?cè)u(píng)定的主觀性，本教學(xué)考核小組將考核評(píng)定進(jìn)行細(xì)則化(見(jiàn)表1)以盡可能客觀地評(píng)定各學(xué)生成績(jī)。改革后的考核方式不但注重了對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)理論知識(shí)的掌握程度的考核，同時(shí)也沒(méi)有忽略對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力進(jìn)行考核。通過(guò)這種考核方式，一方面促使了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課堂上能夠認(rèn)真操作、課后根據(jù)個(gè)人需要主動(dòng)強(qiáng)化操作技能、規(guī)范完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的寫(xiě)作；另一方面，學(xué)生的基本技能，實(shí)驗(yàn)理論和科研思維能力都較之改革考核方式之前有了極大地提高。

5 結(jié)語(yǔ)

分子生物學(xué)課程作為生命科學(xué)領(lǐng)域的一門(mén)重要課程，實(shí)驗(yàn)課與理論課具有同等重要性。熟練地掌握并充分運(yùn)用分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)和操作技能在生物科學(xué)等研究領(lǐng)域中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用[3-4，6]。分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)操作技能是生物學(xué)專(zhuān)業(yè)特別是生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)所必須掌握的技術(shù)，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中必須積極探索和完善本校人才培養(yǎng)目標(biāo)的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性為教學(xué)目標(biāo)，讓學(xué)生在分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中能夠正確而又快速地理解和掌握分子生物學(xué)的基本原理，實(shí)現(xiàn)用分子生物的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐能力的過(guò)程。