趙振利

摘要：“植物分子生物學(xué)”是培養(yǎng)我國林業(yè)科研人才的重要課程之一。在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)“植物分子生物學(xué)”課程本科實驗教學(xué)中存在內(nèi)容設(shè)置不科學(xué)、教學(xué)資源不足、實驗教學(xué)交流渠道狹窄等問題，影響了林學(xué)專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)。針對這些問題，作者從優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)形式、改善實驗教學(xué)條件、拓寬交流平臺和撰寫實驗教學(xué)指導(dǎo)書等方面對“植物分子生物學(xué)”課程實驗教學(xué)進行了改革性探討。從教學(xué)改革的反饋結(jié)果看，新的實驗教學(xué)模式激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)“植物分子生物學(xué)”課程的積極性，取得了良好的教學(xué)效果，為培養(yǎng)林學(xué)專業(yè)技術(shù)人才奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：植物分子生物學(xué);實驗教學(xué);課程改革

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）39-0272-03

“分子生物學(xué)”是一門從分子水平研究生命本質(zhì)及其規(guī)律的科學(xué)，在生物學(xué)基礎(chǔ)理論知識的學(xué)習(xí)中占據(jù)重要位置，也是高校本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課或?qū)I(yè)主干課[1，2]?！爸参锓肿由飳W(xué)”課程作為“分子生物學(xué)的重要分支”，是林學(xué)專業(yè)的必修課程。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，企事業(yè)單位對高校畢業(yè)生的實踐能力和綜合素質(zhì)要求越來越高，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已難以滿足社會對實踐能力型人才培養(yǎng)的需要。課程教學(xué)過程中，實驗教學(xué)是鞏固理論知識和掌握知識難點要點的重要環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人才的重要途徑[3，4]。在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)專業(yè)的實際教學(xué)過程中，“植物分子生物學(xué)”課程存在實驗教學(xué)內(nèi)容設(shè)置不科學(xué)、教學(xué)形式滯后和教學(xué)資源不足等問題，已不能滿足現(xiàn)代林業(yè)專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)的需求。為了提高“植物分子生物學(xué)”課程實驗教學(xué)的效果，筆者對現(xiàn)有實驗教學(xué)模式進行了改革，從而構(gòu)建合理的課程體系，提高學(xué)生的林學(xué)專業(yè)素質(zhì)。

一、“植物分子生物學(xué)”課程實驗教學(xué)存在的問題

1.實驗教學(xué)內(nèi)容設(shè)置不科學(xué)?！爸参锓肿由飳W(xué)”課程實驗教學(xué)內(nèi)容目前主要涉及DNA和蛋白質(zhì)的提取以及PCR擴增等。其中蛋白質(zhì)凝膠電泳實驗依然是教導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)聚丙烯酰胺凝膠電泳，而對iTRAQ等先進的蛋白質(zhì)組學(xué)研究技術(shù)均未涉及，造成學(xué)生不能系統(tǒng)掌握相關(guān)知識的結(jié)果。此外，開設(shè)的實驗內(nèi)容相對孤立，使學(xué)生不能系統(tǒng)地將實驗進行連貫性分析，從而影響了培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)性、邏輯性的實驗技能，導(dǎo)致了邏輯思維能力訓(xùn)練的不足。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，基因表達載體構(gòu)建、植物轉(zhuǎn)基因體系建立、組學(xué)研究等實驗已成為實驗室基本的研究手段，若在背景知識極為缺乏的本科生階段不能學(xué)習(xí)相關(guān)知識的話，將對他們畢業(yè)后的研究生學(xué)習(xí)階段的自我發(fā)展產(chǎn)生嚴(yán)重障礙。因此，“植物分子生物學(xué)”課程實驗教學(xué)內(nèi)容設(shè)置存在內(nèi)容老化、關(guān)聯(lián)性差和知識面狹窄等不科學(xué)的地方。

2.實驗教學(xué)形式滯后?！爸参锓肿由飳W(xué)”課程實驗教學(xué)體現(xiàn)的傳統(tǒng)教學(xué)方式尤為明顯。具體教學(xué)過程中，教師先將課程涉及的實驗內(nèi)容按照實驗原理、實驗設(shè)備及試劑、實驗步驟、實驗結(jié)果和可能存在的問題先通過多媒體形式展示出來，進一步教導(dǎo)學(xué)生注意實驗過程中的具體細(xì)節(jié)和注意事項，之后由學(xué)生分組進行實驗。這種教學(xué)方式是理論教學(xué)模式的延伸，使得許多學(xué)生被動參與實驗，不能激發(fā)學(xué)生的做實驗積極性，久而久之，學(xué)生失去了學(xué)習(xí)的興趣，從而達不到實驗教學(xué)的目的。

3.實驗教學(xué)資源不足。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)作為地方性農(nóng)業(yè)院校，“植物分子生物學(xué)”課程實驗教學(xué)主要由理論課教師兼任，沒有相應(yīng)的專業(yè)實驗教師。此外，沒有本科生的“植物分子生物學(xué)”教學(xué)實驗室，有些分子生物學(xué)相關(guān)實驗室也主要用以培養(yǎng)研究生，由于實驗儀器設(shè)備和研究材料的側(cè)重方向不同，使得許多實驗不能按照本科生教學(xué)設(shè)置進行。此外，有限的實驗室空間導(dǎo)致一部分學(xué)生不能親自參與到具體實驗中去，導(dǎo)致了實驗效果較差的結(jié)果。

4.實驗教學(xué)交流渠道狹窄?！爸参锓肿由飳W(xué)”課程實驗教學(xué)主要以制定的實驗教學(xué)大綱進行，因此學(xué)生在規(guī)定的上課時間內(nèi)做完實驗后就脫離了教師的視線，教師和學(xué)生的再次見面就是幾天后的課堂上，這種情況使得學(xué)生在具體實驗過程中遇到的問題難以得到及時的解答，學(xué)生的興趣點和創(chuàng)新性思維會被時間輕易地抹殺，從而阻滯了學(xué)生實驗操作水平的提高。

5.缺乏適宜的實驗教學(xué)指導(dǎo)書。由于缺乏正式出版的“植物分子生物學(xué)”實驗教學(xué)指導(dǎo)書，學(xué)生只能根據(jù)教師的指導(dǎo)和相關(guān)教材進行相關(guān)實驗。分子生物學(xué)實驗是嚴(yán)謹(jǐn)性、邏輯性和科學(xué)性都很高的技術(shù)方法的實施，當(dāng)實驗?zāi)康?、實驗材料發(fā)生些許變動的時候，相應(yīng)的實驗方案就會出現(xiàn)比較大的改動，因此根據(jù)相關(guān)教材設(shè)計的實驗內(nèi)容對植物分子生物學(xué)實驗缺乏針對性，達不到實驗教學(xué)的目的，而缺乏實驗過程中對可能出現(xiàn)的問題進行詳細(xì)解答的內(nèi)容也影響了培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能。

二、“植物分子生物學(xué)”課程教學(xué)改革的措施

1.實驗教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化。針對“植物分子生物學(xué)”課程實驗教學(xué)內(nèi)容存在的問題，筆者調(diào)整優(yōu)化了具體實驗內(nèi)容，在保留原有實驗的基礎(chǔ)上，設(shè)置了滿足目前高等院校在分子生物學(xué)課程方面對本科生要求掌握實驗技能的新的教學(xué)內(nèi)容。主要有：實驗一，植物總DNA提取及凝膠電泳實驗;實驗二，蛋白質(zhì)凝膠電泳及Western雜交實驗;實驗三，PCR擴增及實時定量PCR反應(yīng)實驗;實驗四，基因表達載體構(gòu)建及根癌農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化實驗;以及根據(jù)河南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院研究特色增加的實驗五，泡桐體外植株再生體系建立實驗。其中，實驗五則是筆者所在科研團隊較為成熟的研究成果，通過該實驗?zāi)苁箤W(xué)生了解到林木組織培養(yǎng)相關(guān)的知識，學(xué)生在動手操作過程中對科學(xué)研究過程中的具體實驗有更直觀的感受，極大地提高了學(xué)生的實驗興趣并培養(yǎng)了學(xué)生的邏輯思維能力。新優(yōu)化的實驗體系保證了學(xué)生學(xué)習(xí)的全面性，為學(xué)生將來從事研究生階段的學(xué)習(xí)和研究奠定了分子生物學(xué)方面的基礎(chǔ)。

2.實驗教學(xué)形式創(chuàng)新。實驗教學(xué)形式方面，改變過去教師事先講解實驗相關(guān)內(nèi)容、再由學(xué)生進行實驗操作的方式。筆者改革的實驗教學(xué)形式是，首先讓學(xué)生按5—6人分成小組，每個小組事先對教學(xué)安排的實驗根據(jù)學(xué)習(xí)的理論知識及查閱的文獻資料等撰寫實驗方案，并通過多媒體形式向教師和其他小組講解，然后通過各小組的相互討論存優(yōu)去劣，最后制訂出適宜的實驗方案。通過這種學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主設(shè)計實驗的方式有力地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，變被動為主動，能夠使學(xué)生真正把教學(xué)過程中學(xué)到的理論知識加以擴展并應(yīng)用到具體實驗中，學(xué)生的動手操作能力和創(chuàng)新思維能力得到有效鍛煉。此外，“植物分子生物學(xué)”教師還鼓勵學(xué)生根據(jù)自己的興趣點選取與教學(xué)相關(guān)的實驗并完成，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

3.實驗教學(xué)條件改善。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)在原有實驗教學(xué)的基礎(chǔ)上也對該課程的實驗教學(xué)條件進行了改善：成立了專門的分子生物學(xué)本科教學(xué)實驗室，配備了專職的實驗教師，并投入大量資金對相關(guān)教學(xué)設(shè)備儀器進行了更新?lián)Q代，實驗教學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施明顯改善。此外，2015年度林學(xué)學(xué)科入選河南省優(yōu)勢特色學(xué)科，“植物分子生物學(xué)”課程的本科生實驗教學(xué)條件有了進一步的明顯改善;“林木種質(zhì)資源創(chuàng)新與生長發(fā)育調(diào)控”河南省高等學(xué)校重點開放實驗室、“園藝植物生理與遺傳改良”河南省重點實驗室、“林木生物技術(shù)”林學(xué)院實驗室等科研平臺相繼對本科生實驗教學(xué)實現(xiàn)共享，基本滿足了“植物分子生物學(xué)”課程實驗教學(xué)的需求。

4.實驗教學(xué)交流渠道拓寬。在當(dāng)前教育環(huán)境下，師生之間在知識學(xué)習(xí)過程中缺乏必要的交流和溝通，導(dǎo)致了實驗教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題不能得到及時解決，影響了學(xué)習(xí)效果的發(fā)揮。針對這些情況，筆者在教學(xué)過程中建立了“植物分子生物學(xué)”課程學(xué)習(xí)的QQ群和微信群，通過這些交流渠道，師生之間可以互相交流學(xué)習(xí)體會和心得，并能及時溝通一些最新的實驗專業(yè)技術(shù)和實驗成果，討論科研中感興趣的話題及共享林業(yè)領(lǐng)域研究的熱點和先進的實驗技術(shù)方法，尤其是可以轉(zhuǎn)發(fā)一些經(jīng)典的實驗教學(xué)視頻，使學(xué)生對科學(xué)實驗有了更深入的認(rèn)識并產(chǎn)生了濃厚的興趣。綜上所述，通過這些交流平臺的搭建，大大拓寬了實驗教學(xué)交流渠道。

5.實驗指導(dǎo)書編寫。為保障“植物分子生物學(xué)”課程實驗教學(xué)內(nèi)容的可操作性，分子生物學(xué)實驗室的實驗教師根據(jù)實驗內(nèi)容和實際研究條件編寫了相應(yīng)的“植物分子生物學(xué)”實驗指導(dǎo)書并制作了多媒體課件。實驗指導(dǎo)書的內(nèi)容包括每個實驗的教學(xué)目的、實驗原理、實驗材料、實驗試劑和儀器設(shè)備、實驗具體步驟、實驗注意事項、實驗結(jié)果分析和實驗報告撰寫模板等。在“植物分子生物學(xué)”課程實驗教學(xué)前，讓學(xué)生小組認(rèn)真學(xué)習(xí)實驗指導(dǎo)書的具體內(nèi)容，特別是實驗過程中的注意事項。各小組通過討論制定具體的實驗實施步驟并開始相關(guān)實驗，實驗結(jié)束后分析實驗結(jié)果并撰寫實驗報告。實驗報告模板保證了學(xué)生撰寫實驗報告的一致性和規(guī)范性以及便于存檔。實驗指導(dǎo)書的編寫，為課程實驗教學(xué)的順利開展和培養(yǎng)學(xué)生良好的科研素養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。

三、“植物分子生物學(xué)”課程實驗教學(xué)改革的效果

1.課程實驗教學(xué)改革學(xué)生滿意度調(diào)查?！爸参锓肿由飳W(xué)”課程結(jié)束后，筆者對2015級林學(xué)專業(yè)的57名學(xué)生做了問卷調(diào)查，有效問卷率100%，具體調(diào)查內(nèi)容和結(jié)果見表1。從表1中可以看出，96.49%的學(xué)生對改革后的“植物分子生物學(xué)”課程實驗教學(xué)內(nèi)容表示滿意，認(rèn)為課程內(nèi)容能夠滿足本科生階段應(yīng)掌握的分子生物學(xué)相關(guān)知識;89.48%的學(xué)生認(rèn)為“植物分子生物學(xué)”實驗課程激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)積極性，充分發(fā)揮了主觀能動性;在具體實驗操作中，有92.98%的學(xué)生表示能夠高興地、全身心地投入到實驗過程中，“能夠自己參與并完成實驗感覺太棒了”、“做實驗很有意思呀”、“看到自己滿意的實驗結(jié)果心情太好了”等學(xué)生的言論表明在自己的實驗動手操作能力提高方面表示滿意;87.72%的學(xué)生認(rèn)為交流平臺能夠彌補與老師交流方面的不足，并對平臺發(fā)揮的作用表示滿意，通過平臺，學(xué)生學(xué)習(xí)到了很多課堂上學(xué)不到的知識，覺得在培養(yǎng)其系統(tǒng)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒炓庾R方面起到了積極作用。

2.課程實驗教學(xué)內(nèi)容設(shè)計完善、合理。“植物分子生物學(xué)”課程實驗教學(xué)經(jīng)過改革后，筆者整合和精選了一些適合農(nóng)業(yè)院校本科生的實驗教學(xué)實例，使得知識點覆蓋面進一步擴大，內(nèi)容設(shè)計更加完善合理，此外，還將科研成果整合進實驗教學(xué)過程中，引導(dǎo)學(xué)生討論最新植物分子生物研究中存在的問題和發(fā)展前景。實驗教學(xué)改革后，課程的影響力也得到了提高，不僅提高了實驗教學(xué)質(zhì)量，而且激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣以及投身科研工作的熱情。多名教師對改革后的“植物分子生物學(xué)”課程實驗教學(xué)內(nèi)容進行了分析，一致認(rèn)為新的實驗教學(xué)方案更加符合當(dāng)前的本科生教學(xué)實際，滿足了當(dāng)前我國“植物分子生物學(xué)”專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)的需求。

總之，“植物分子生物學(xué)”課程實驗教學(xué)改革優(yōu)化了實驗教學(xué)內(nèi)容，充分利用現(xiàn)有的實驗室資源，創(chuàng)新了教學(xué)方式，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，促進了學(xué)生對理論知識的掌握和運用，提高了學(xué)生的邏輯思維、實驗操作、分析問題和解決問題的能力，達到了培養(yǎng)高素質(zhì)專業(yè)人才的目標(biāo)。

參考文獻：

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Discussion on Experiment Teaching Reform of Plant Molecular Biology

—Taking the Forestry Major of Henan Agricultural University as an Example

ZHAO Zhen-li

（College of Forestry，Henan Agricultural University，Zhengzhou，Henan 450002，China）

Abstract："Plant Molecular Biology" is one of the important courses to train Chinese forestry researchers.There are issues such as unscientific content setting，insufficient teaching resources，narrow experimental teaching communication channels of "Plant Molecular Biology"course，and this has had a negative impact on the cultivation of the forestry professional technical personnel.To solve these problems，the reform of optimizing experiment teaching content，innovation of teaching form，improve the experimental teaching conditions，widen communication platform and writing experiment teaching instruction of "Plant Molecular Biology"course were discussed.The results from the feedback of teaching reform showed that the new experimental teaching mode has inspired the enthusiasm of students learning，achieved good teaching effect，which laid a foundation for cultivating forestry professional technical personnel.

Key words：Plant Molecular Biology;experiment teaching;curriculum reform