管 銘，潘小翠，張崇邦

（臺州學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，浙江 臺州 318000）

0 引言

分子生物學(xué)作為生命科學(xué)領(lǐng)域的主干學(xué)科，是研究核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)、功能及其相互間作用的科學(xué)，是人類在分子水平上真正揭示生命奧秘的學(xué)科。該學(xué)科發(fā)展迅猛，前沿性強，應(yīng)用廣泛，其實驗技術(shù)已成為生命科學(xué)領(lǐng)域普遍應(yīng)用的技術(shù)手段［1］。實驗教學(xué)在分子生物學(xué)課程教學(xué)中占有極其重要的地位［2］，它不僅是培養(yǎng)學(xué)生掌握分子生物學(xué)基本原理和基本技術(shù)的重要方法，也是培養(yǎng)學(xué)生形成良好科學(xué)思維和創(chuàng)新精神的重要手段［3］。因此，如何構(gòu)建科學(xué)合理、切實可行的分子生物學(xué)實驗教學(xué)體系，充分有效培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，提高學(xué)生獨立自主學(xué)習(xí)和研究的能力，是當(dāng)代高校本科教育面臨的重要課題［4-5］。面對這一重要課題，各高校已充分認(rèn)識到進行分子生物學(xué)實驗教學(xué)改革的緊迫性和重要性。盡管年年增加經(jīng)費投入，補足儀器設(shè)備的欠缺問題，但在分子生物學(xué)實驗教學(xué)中仍然存在一些突出問題［6］。筆者將通過分析這些突出問題，并從教學(xué)理念、資源配置、實驗內(nèi)容、教學(xué)方式和考核體系入手，對分子生物學(xué)實驗教學(xué)提出一系列改革舉措，試圖找出問題的解決方案，以期取得更好的實驗教學(xué)效果。

1 高校分子生物學(xué)實驗教學(xué)中存在的突出問題

1.1 教育理念陳舊，未能與時俱進

目前，各高校極其重視分子生物學(xué)實驗課程的開設(shè)，并進行了一系列的改革，也取得了一些成果。但是，傳統(tǒng)教育觀念根深蒂固，許多高校分子生物學(xué)實驗課程依然采用傳統(tǒng)的以“教師為中心”和單純以“驗證知識”為目標(biāo)的教學(xué)模式，教學(xué)理念陳舊。這種教學(xué)模式不利于激發(fā)學(xué)生對實驗課的興趣，不利于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新意識，成為制約高校培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的瓶頸。

1.2 相關(guān)院系重復(fù)開設(shè)實驗，導(dǎo)致資源浪費

隨著高校對分子生物學(xué)實驗課程的日益重視，與生命科學(xué)相關(guān)的院系大多都會開設(shè)分子生物學(xué)實驗課程。開設(shè)實驗課就必須配置分子生物學(xué)教師和基礎(chǔ)設(shè)施，而分子生物學(xué)作為一門20世紀(jì)中期興起的新興學(xué)科，相關(guān)的實驗對儀器設(shè)備和實驗條件要求極高，很多儀器設(shè)備和耗材需從國外進口，價格昂貴，導(dǎo)致投入到分子生物學(xué)實驗的資金極其巨大［7］。然而，部分儀器一個學(xué)期甚至一學(xué)年僅使用一次，不同院系分別開設(shè)分子生物學(xué)實驗室導(dǎo)致極大的資源浪費，不利于資源的合理配置和學(xué)校辦學(xué)效益的進一步提升。

1.3 實驗內(nèi)容過于簡單，實驗體系缺乏系統(tǒng)性

目前，由于分子生物學(xué)實驗教學(xué)條件有限，多數(shù)高校只是結(jié)合各自實驗室的具體情況開展實驗教學(xué)工作［3］。實驗教學(xué)項目和內(nèi)容一般較為簡單，主要包括一些基本的實驗操作技術(shù)，如植物基因組DNA的提取、質(zhì)粒DNA的提取、瓊脂糖凝膠電泳、PCR擴增、大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞的制備、目的基因連接與轉(zhuǎn)化等，多為經(jīng)典驗證性實驗。這些單項實驗只針對某種實驗技術(shù)設(shè)置，忽視了不同實驗之間的關(guān)聯(lián)性、整體性和系統(tǒng)性。學(xué)生只是被動地按照操作步驟完成實驗，難以在思想上形成相互關(guān)聯(lián)、承上啟下的分子生物學(xué)實驗體系，更無法將理論知識與實驗技術(shù)有機結(jié)合，限制了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［8-9］。此外，實驗教學(xué)時間安排多為一周一次，常會導(dǎo)致學(xué)生因為實驗課間隔時間太長而忘記上一次實驗內(nèi)容，造成兩個實驗之間的脫節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生無法較好地理解實驗技術(shù)之間的關(guān)聯(lián)，更談不上通過實驗掌握理論知識了。

1.4 實驗內(nèi)容設(shè)置未能突出專業(yè)特色，與學(xué)科特點相矛盾

作為一門新興學(xué)科，分子生物學(xué)是高校生物學(xué)、農(nóng)學(xué)、林學(xué)、醫(yī)學(xué)乃至藥學(xué)專業(yè)本科生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。因此，開設(shè)高質(zhì)量的分子生物學(xué)實驗，就必須與相關(guān)學(xué)科交叉滲透［10］。這就要求具有不同分子生物學(xué)專業(yè)和學(xué)術(shù)背景的教師及實驗技術(shù)人員結(jié)合學(xué)生的專業(yè)特點展開實驗教學(xué)。然而，在日常實驗教學(xué)中，多數(shù)高校常會出現(xiàn)以下2個問題：（1）從事分子生物學(xué)實驗教學(xué)的教師只是依據(jù)所在單位的具體條件開展實驗教學(xué)，實驗內(nèi)容的設(shè)置未能突出學(xué)科專業(yè)特色；（2）一些高校在引進教師時，關(guān)注更多的是他們的學(xué)歷與職稱，而忽視學(xué)科專業(yè)背景，導(dǎo)致一些不具備分子生物學(xué)專業(yè)背景的教師進入高校從事實驗教學(xué)。這些教師在選擇實驗內(nèi)容時，更多的是依據(jù)各自的主觀判斷，從而導(dǎo)致分子生物學(xué)設(shè)置的實驗內(nèi)容不能充分反映學(xué)生所在專業(yè)學(xué)科特點。所有這些因素都在不同程度上制約著分子生物學(xué)實驗課對創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)功能［3］。

1.5 教學(xué)方式相對單調(diào)，學(xué)生缺乏積極性

長期以來，由于受課時和經(jīng)費的制約，分子生物學(xué)實驗多采用相對單一的教學(xué)方式。一般是教師通過板書或者PPT講解實驗?zāi)康?、基本原理、實驗?nèi)容、操作步驟以及注意事項等，實驗技術(shù)人員在實驗前為學(xué)生準(zhǔn)備好所需試劑和儀器。學(xué)生只需按照教師和實驗講義的指導(dǎo)去操作，在規(guī)定的時間內(nèi)完成實驗過程，提交實驗報告。這種程序化、機械式的教學(xué)方式限制了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，束縛了學(xué)生的思維，不利于學(xué)生操作能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1.6 考核方式相對單一，重報告輕操作

目前，分子生物學(xué)實驗課程的考核方式較為單一，教師主要依靠實驗報告冊中實驗結(jié)果的好壞以及報告的質(zhì)量進行判斷。這種單一評價標(biāo)準(zhǔn)直接造成了學(xué)生“唯結(jié)果至上”的錯誤觀點，認(rèn)為只要實驗報告寫的詳細(xì)，討論深刻就能獲得高分，至于實驗操作是否規(guī)范并不重要［11］。這種“重報告輕操作”的做法必然會對分子生物學(xué)實驗課程的教學(xué)質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響，不利于學(xué)生實驗技能的提高。

上述問題都不同程度地制約著分子生物學(xué)實驗課程對創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，我們應(yīng)加大對分子生物學(xué)實驗教學(xué)改革舉措的探索，努力創(chuàng)新實驗教學(xué)模式，建立科學(xué)合理的評價與考核體系，提高實驗教學(xué)質(zhì)量，以此加快創(chuàng)新人才培養(yǎng)的步伐。

2 分子生物學(xué)實驗教學(xué)改革

2.1 與時俱進，轉(zhuǎn)變實驗教學(xué)理念

隨著分子生物學(xué)的迅猛發(fā)展，新技術(shù)、新發(fā)現(xiàn)層出不窮。高校要使分子生物學(xué)實驗教學(xué)真正有利于學(xué)生動手能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，首先必須摒棄以“教師為中心”和單純以“驗證知識”為目標(biāo)的教學(xué)理念，樹立以“學(xué)生為中心”和以“創(chuàng)新”為目標(biāo)的新型實驗教學(xué)理念。強調(diào)“學(xué)”，淡化“教”，實現(xiàn)從以“教”為中心向以“學(xué)”為中心轉(zhuǎn)變，從而構(gòu)建以學(xué)生為主體、師生關(guān)系平等、教學(xué)氛圍和諧、學(xué)生積極參與的現(xiàn)代實驗教學(xué)模式。這是一種“開放性”的教學(xué)理念，強調(diào)學(xué)生對知識的主動探索、主動發(fā)現(xiàn)，促進學(xué)生主動學(xué)、積極學(xué)和創(chuàng)新學(xué)，使學(xué)生在知識、操作能力以及綜合素質(zhì)上獲得全面提升。

2.2 合理設(shè)置實驗條件，優(yōu)化資源配置

為避免分子生物學(xué)實驗條件重復(fù)設(shè)置，合理利用分子生物學(xué)師資和基礎(chǔ)設(shè)施，高校急需對分子生物學(xué)實驗場所和儀器設(shè)備進行整合優(yōu)化。高校應(yīng)建立一個為全校服務(wù)的實驗教學(xué)平臺，統(tǒng)一開設(shè)分子生物學(xué)實驗，避免相關(guān)院系重復(fù)開設(shè)導(dǎo)致的資源浪費，優(yōu)化分子生物學(xué)實驗資源的配置；同時，將節(jié)約下來的資金用于購買一些較為先進的儀器設(shè)備，為有效開設(shè)分子生物學(xué)實驗課程奠定堅實的基礎(chǔ)。

2.3 改革實驗教學(xué)內(nèi)容

2.3.1 設(shè)置綜合性大實驗，重視實驗內(nèi)容的系統(tǒng)性

教學(xué)內(nèi)容上，應(yīng)整合原來分散的教學(xué)內(nèi)容，以實驗體系完整性和系統(tǒng)化要求為原則，創(chuàng)建分子生物學(xué)綜合性大實驗［12］。在新的實驗體系中，強調(diào)個體實驗之間的高度關(guān)聯(lián)性和銜接性。將分子生物學(xué)實驗上、下游技術(shù)相關(guān)聯(lián)，前期準(zhǔn)備與后期實驗相結(jié)合，這既有利于學(xué)生實驗操作技能的掌握，又有利于學(xué)生實驗技術(shù)體系的建立。例如：在選擇生物科學(xué)專業(yè)分子生物學(xué)實驗內(nèi)容時，實驗課開設(shè)的順序為擬南芥基因組DNA提??；瓊脂糖凝膠電泳檢測；花青素合成酶基因的PCR擴增、檢測、回收；花青素合成酶基因PCR產(chǎn)物的雙酶切以及與載體的連接；大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞的制備；重組載體轉(zhuǎn)化感受態(tài)細(xì)胞；菌液PCR鑒定陽性克隆子。這樣的實驗開設(shè)順序，將整個大實驗變得條理清晰，銜接緊密，易于學(xué)生注意到實驗內(nèi)容間的銜接與關(guān)聯(lián)。整個大實驗涉及到基因克隆的全過程，上一個實驗的產(chǎn)物是下一個實驗的材料，強調(diào)了實驗的整體性和綜合性。這種實驗設(shè)計可以讓學(xué)生充分了解每一步在整體實驗中的具體作用，做到不僅“知其然”還“知其所以然”。

2.3.2 實驗內(nèi)容與專業(yè)相結(jié)合，突出專業(yè)特色

應(yīng)把握專業(yè)特點，設(shè)置實驗教學(xué)內(nèi)容。堅持的原則是既注重選取分子生物學(xué)常規(guī)實驗內(nèi)容，又要結(jié)合不同專業(yè)的特色，選擇更能體現(xiàn)專業(yè)特色的實驗內(nèi)容。例如，對分子生物學(xué)沒有較高要求的專業(yè)，如生物教育，考慮選擇分子生物學(xué)常規(guī)實驗技術(shù)及原理開展實驗，目的是讓學(xué)生系統(tǒng)了解分子生物學(xué)實驗的基本原理和常規(guī)實驗技術(shù)；對分子生物學(xué)要求較高的專業(yè)，如生物工程，則要重點培養(yǎng)學(xué)生實驗技術(shù)的系統(tǒng)性，可在開設(shè)基因克隆及鑒定、載體構(gòu)建、質(zhì)粒轉(zhuǎn)化實驗的基礎(chǔ)上再開設(shè)蛋白表達(dá)、純化及檢測等實驗，讓學(xué)生接受系統(tǒng)的實驗技術(shù)訓(xùn)練。此外，還要注意設(shè)置的實驗內(nèi)容要與學(xué)生專業(yè)相結(jié)合，使學(xué)生學(xué)到的操作技術(shù)對今后的工作產(chǎn)生切實的幫助，能為將來工作打下良好基礎(chǔ)［10］。

2.3.3 結(jié)合教師科研設(shè)置實驗內(nèi)容，以科研促教學(xué)

科研是最好的再學(xué)習(xí)過程，是激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維的最佳途徑，也是教學(xué)發(fā)展與提高的依托［13］。高校要進行實驗教學(xué)改革，培養(yǎng)創(chuàng)新性人才，科研很關(guān)鍵。從事分子生物學(xué)教學(xué)的老師都不同程度地承擔(dān)著國家自然科學(xué)基金、省自然科學(xué)基金、省科技廳等課題，而這些課題的進行多會運用分子生物學(xué)的技術(shù)。教師在積極開展科研的同時，應(yīng)不忘進行教學(xué)改革，將自己的課題內(nèi)容巧妙地設(shè)計到實驗教學(xué)課程中。將課題成果融入在實驗教學(xué)中，教師不僅能將枯燥、晦澀的理論知識講解得生動風(fēng)趣，而且還會取得理想的教學(xué)效果［2］。

2.4 教學(xué)方式的改革

如果沒有多元化的教學(xué)方式，設(shè)置再好的實驗內(nèi)容，也是無法達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。在分子生物學(xué)實驗教學(xué)方式上，應(yīng)側(cè)重做好以下幾個方面：（1）綜合性實驗開設(shè)前安排一次集中培訓(xùn)，將實驗原理、實驗內(nèi)容、實驗中要遇到的問題、注意事項講解清楚，并對學(xué)生進行基本技能培訓(xùn)，如微量移液器、PCR儀的使用等，必要時進行演示，從而避免基礎(chǔ)操作細(xì)節(jié)的忽視導(dǎo)致實驗的失敗［2］。（2）為了保證實驗的連貫性，實驗課安排全天進行，并集中在5天內(nèi)完成。由于有的分子實驗需要等待較長時間，為有效利用時間，某些實驗步驟可交替進行，以此鍛煉學(xué)生的實驗運籌能力。（3）學(xué)生按照自愿原則進行分組，每小組3～4人，指定1人負(fù)責(zé)組織工作，合理安排小組的實驗時間、實驗操作、實驗預(yù)習(xí)和匯報，做到小組內(nèi)分工明確。（4）鼓勵學(xué)生參與到實驗前期準(zhǔn)備工作。每次實驗課前，部分學(xué)生與實驗技術(shù)人員一起配制實驗試劑，完成預(yù)實驗。通過參與實驗準(zhǔn)備，能使他們提前了解實驗原理、實驗步驟，激發(fā)他們的實驗興趣。（5）教師要全面跟蹤實驗的整個過程，即實驗前認(rèn)真檢查預(yù)習(xí)報告，實驗中細(xì)心觀察學(xué)生的實驗操作，及時發(fā)現(xiàn)并糾正不規(guī)范操作，實驗后及時點評實驗結(jié)果，組織學(xué)生針對同組同學(xué)實驗結(jié)果開展有效的討論，從而有利于同學(xué)間的相互學(xué)習(xí)。（6）拍攝實驗操作視頻，便于學(xué)生課前課后多次學(xué)習(xí)。教師將實驗操作過程和儀器使用按照模塊化的方式制作成錄相，并結(jié)合自己的教學(xué)經(jīng)驗，將實驗中易錯環(huán)節(jié)在視頻中進行重點提示，對學(xué)生進行指導(dǎo)。通過這種方式，學(xué)生在上課時可有意識地加強學(xué)習(xí)，降低實驗出錯率，提高課程訓(xùn)練的效果。（7）充分利用多媒體技術(shù)進行教學(xué)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。通過將復(fù)雜的實驗原理和抽象的實驗內(nèi)容制作成多媒體課件、動畫或錄相等，能使教學(xué)內(nèi)容更加生動、形象。這種直觀教學(xué)方式不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且還能取得良好的實驗效果［14］。

2.5 考核方式的改革

在實驗教學(xué)中提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，不僅需要優(yōu)化實驗內(nèi)容和改進教學(xué)方法，還要設(shè)計科學(xué)合理的考核方式［15-16］。為了充分考察學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，徹底扭轉(zhuǎn)學(xué)生“重報告輕操作”的錯誤觀念，應(yīng)采取靈活多變的考核方式，構(gòu)建科學(xué)合理的實驗教學(xué)評價體系。為此，可從以下幾方面進行考核：（1）實驗預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)的考核。教師提前布置實驗內(nèi)容，讓學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料進行預(yù)習(xí)，并組織學(xué)生制作PPT進行講解，考察學(xué)生的實驗預(yù)習(xí)情況，這部分成績占總成績的20%。通過預(yù)習(xí)實驗和安排學(xué)生講解實驗，能極大調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，減少實驗過程中的操作錯誤，從而保障實驗順利進行。（2）實驗理論的考核。采用筆試方式考察學(xué)生對實驗原理、操作步驟的理解與掌握以及對實驗過程中出現(xiàn)問題的分析，這部分占總成績的30%。（3）實驗操作技能的考核。從綜合性大實驗中選擇一項實驗技術(shù)作為考核實驗，重點考察學(xué)生動手操作的能力，這部分占總成績的30%。分子生物學(xué)實驗課成績評定應(yīng)該注重對在實驗過程中大膽質(zhì)疑、敢于動手操作學(xué)生的鼓勵，以利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。（4）以科技論文的格式為標(biāo)準(zhǔn)，撰寫實驗報告。具體是讓學(xué)生在整理實驗報告時，將其分為前言、實驗材料與方法和實驗結(jié)果與討論三部分。前言為實驗原理、實驗?zāi)康募耙饬x，要求學(xué)生通過檢索文獻(xiàn)仔細(xì)分析實驗原理；實驗材料與方法主要為實驗的操作流程，要求學(xué)生必須按照科技論文的格式寫進實驗報告；實驗結(jié)果與討論要求學(xué)生綜合分析自己的實驗結(jié)果、實驗成敗的原因以及實驗過程中的注意事項。通過撰寫科技論文式的實驗報告，杜絕學(xué)生抄襲實驗教材的陋習(xí)，同時還可以鍛煉學(xué)生撰寫科技論文的能力，這既有利于學(xué)生畢業(yè)論文的撰寫，又有利于將來從事科學(xué)研究。因此，新的考核方式不僅能準(zhǔn)確地評價學(xué)生的實驗成績，而且能充分激發(fā)他們的創(chuàng)新意識。

3 結(jié)語

分子生物學(xué)實驗已成為高校生命科學(xué)領(lǐng)域一門極其重要的實驗課程。如何上好這門課程，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神，最大程度地發(fā)揮實驗教學(xué)效果，是擺在我們所有分子生物學(xué)實驗教師面前的一個共同課題［17-18］。我們應(yīng)該與時俱進，優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容體系，豐富教學(xué)方法，改進考核方式，為學(xué)生將來從事科研及其他相關(guān)工作打下堅實的基礎(chǔ)。希望我們對實驗教學(xué)改革的思考能給分子生物學(xué)實驗教學(xué)帶來活力，也希望能為培養(yǎng)具有創(chuàng)新應(yīng)用能力的高素質(zhì)人才貢獻(xiàn)力量。