王江 褚貝貝 楊國宇

摘要：分子生物學(xué)技術(shù)在現(xiàn)代畜牧業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作用，為了使獸醫(yī)學(xué)研究生在分子生物學(xué)課程中加深對理論知識的理解，熟練掌握相關(guān)實驗技術(shù)，為后續(xù)開展研究課題打下基礎(chǔ)，文章從調(diào)整理論和實驗內(nèi)容、改革考核方法和完善多媒體教學(xué)等方面進行了分子生物學(xué)教學(xué)和實驗改革的初步探索，以期為獸醫(yī)學(xué)研究生進行科學(xué)研究打下堅實的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：分子生物學(xué);獸醫(yī)學(xué)研究生;理論實驗教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）42-0271-03

分子生物學(xué)（Molecular Biology）是研究核酸和蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能，并從分子水平上闡述生物大分子之間相互作用及其調(diào)控機制的一門學(xué)科，是人類從分子水平上真正揭示生命本質(zhì)，由被動適應(yīng)自然界轉(zhuǎn)向主動改造自然界的學(xué)科。分子生物學(xué)是新世紀(jì)的帶頭學(xué)科，目前發(fā)展最為迅速，正在越來越多地影響動物學(xué)、組織學(xué)、胚胎學(xué)、遺傳學(xué)、發(fā)育學(xué)、解剖學(xué)、細胞學(xué)、病理學(xué)、生理學(xué)和病毒學(xué)等傳統(tǒng)生物科學(xué)領(lǐng)域。

獸醫(yī)學(xué)研究生是我國畜牧業(yè)發(fā)展的后備人才，把其培養(yǎng)成為具備良好的科研能力、創(chuàng)新思維和綜合素質(zhì)是當(dāng)前研究生人才培育工作的重點。其中，分子生物學(xué)理論和實踐能力對于獸醫(yī)學(xué)研究生開展課題研究起到越來越重要的作用。隨著研究生招生規(guī)模的不斷擴大，獸醫(yī)學(xué)科目前開設(shè)的獸醫(yī)生物技術(shù)、動物疫病免疫防控、人獸共患病防控、細菌耐藥機制和新型獸藥研發(fā)和動物普通疾病診療的方向，都迫切需要研究生除了掌握分子生物學(xué)相關(guān)實驗的原理和技術(shù)，更重要的是能夠靈活使用所學(xué)技能，提高科研創(chuàng)新的能力，以解決獸醫(yī)學(xué)臨床實際問題。因此，只有通過不斷地對理論和實驗教學(xué)進行改革和探索，才能更好地提高學(xué)生興趣、求知欲和科研能力。

一、獸醫(yī)學(xué)研究生分子生物學(xué)理論和實驗現(xiàn)狀

在進行分子生物學(xué)理論和實驗教學(xué)，以及指導(dǎo)研究生從事科研工作時發(fā)現(xiàn)，獸醫(yī)學(xué)研究生的理論和實驗操作能力都比較薄弱，來自不同院校的學(xué)生在本科階段沒有或者只有少數(shù)開設(shè)分子生物學(xué)的專業(yè)課程，真正系統(tǒng)接受過實驗操作培訓(xùn)的學(xué)生非常少。所以，研究生在這種情況下很難快速適應(yīng)以課題研究為主的科研生涯，存在動手能力差、實驗成功率低、浪費試劑耗材的情況，不利于學(xué)生對科研興趣的培養(yǎng)以及對課題的深入探索。

由于分子生物學(xué)的研究對象主要是圍繞著核酸和蛋白質(zhì)這兩大分子，因此開展相關(guān)的實驗操作對實驗條件和儀器設(shè)備的要求很高。并且相應(yīng)的試劑和耗材也比較貴，一些試劑對人體有危害，需要老師花精力在學(xué)生的紀(jì)律和安全上。分子生物學(xué)實驗是一門精細的、需要每一步都做好質(zhì)量控制的科學(xué)，如果沒有處理好每一個環(huán)節(jié)的細節(jié)問題，實驗非常容易失敗，打擊學(xué)生的科研熱情和自信心。此外，獸醫(yī)分子生物學(xué)實驗中經(jīng)常需要對各種細菌、病毒和病原微生物做鑒定，稍有不慎便會造成污染，導(dǎo)致實驗失敗，甚至產(chǎn)生生物安全問題。

對于研究生而言，真正參與一些從分析問題，到開始設(shè)計實驗，最后再動手操作的綜合型實驗，會更加符合他們今后開展課題研究的實際，比簡單的驗證結(jié)果型實驗更能培養(yǎng)他們了解實驗體系和解決問題的能力。但受到人員、實驗場地、儀器設(shè)備和昂貴試劑等條件的制約，一些實驗通常只能讓老師動手操作而學(xué)生觀摩，使學(xué)生沒有動手機會。

為了克服上述現(xiàn)實環(huán)節(jié)中存在的問題，我們應(yīng)加強對獸醫(yī)學(xué)研究生分子生物學(xué)實驗改革的探索，創(chuàng)造有利于學(xué)生基礎(chǔ)技能和熱愛科研的實驗環(huán)境，以便加快畜牧業(yè)發(fā)展急需的科研人才的培養(yǎng)步伐。

二、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容

在教學(xué)安排上，應(yīng)由學(xué)院里從事相關(guān)科研課題的老師來任教，這樣一方面能傳授學(xué)生急需掌握的理論和實驗技能，另一方面還可以把現(xiàn)有課題作為案例引入教學(xué)，使學(xué)生既掌握了今后能用得上的理論和實驗技能，又能在學(xué)習(xí)和實驗過程中了解最新的分子生物學(xué)前沿的知識和技術(shù)動態(tài)。由于教學(xué)和科研的需要，要求從事分子生物學(xué)的教學(xué)工作者時刻保持學(xué)習(xí)的狀態(tài)，養(yǎng)成關(guān)注分子生物學(xué)領(lǐng)域最新發(fā)展動向的習(xí)慣，將權(quán)威雜志的新方法、新發(fā)現(xiàn)、新思路和新概念引入課堂。比如在講授經(jīng)典的同源重組介導(dǎo)基因敲除的原理和技術(shù)時，應(yīng)該將其與目前正在廣泛關(guān)注的CRISPR/Cas9基因敲除技術(shù)進行比較，使學(xué)生明白分子生物學(xué)技術(shù)的來源、產(chǎn)生、進展和應(yīng)用，以及技術(shù)發(fā)展對現(xiàn)代獸醫(yī)學(xué)和畜牧業(yè)發(fā)展帶來的變革。

在理論教學(xué)上，采取講授教材與新進展專題講座相結(jié)合的形式，并且更加注重邀請國內(nèi)外不同獸醫(yī)領(lǐng)域的專家學(xué)者以及成功企業(yè)家開設(shè)專題講座。通過舉辦各類型的學(xué)術(shù)講座，使學(xué)生對研究領(lǐng)域和行業(yè)發(fā)展產(chǎn)生初步認識。目前，使用的教材是高等教育出版社出版的《現(xiàn)代分子生物學(xué)》第4版，由朱玉賢等編著。以基因重組為主線，讓學(xué)生完成一篇“設(shè)計一種轉(zhuǎn)基因生物”的論文，包括實驗?zāi)康?、實驗原理、采用的技術(shù)手段、實驗評價和理論上的經(jīng)濟或社會價值等多方面的內(nèi)容。讓學(xué)生帶著解決問題的心態(tài)閱讀教材、查找資料并主動向接觸到的專家學(xué)者提問，真正使學(xué)生成為知識傳授過程中的主體，從而弱化教師主動傳播、學(xué)生被動接受知識的情況。

三、調(diào)整實驗內(nèi)容

對于實驗內(nèi)容的調(diào)整，應(yīng)該與時俱進，加強實驗內(nèi)容的先進性、針對性和完整性。以往獸醫(yī)研究生分子生物學(xué)實驗內(nèi)容一般由幾個獨立的分子生物學(xué)實驗組成，如PCR，Western blotting，RNA提取，大腸桿菌轉(zhuǎn)化等，學(xué)生完成幾個實驗后不能形成一個完整的科學(xué)研究的認識。因此，在分子生物學(xué)實驗中的改革更要注重實驗內(nèi)容的相關(guān)性、系統(tǒng)性和完整性。

為了讓學(xué)生對獸醫(yī)分子生物學(xué)實驗有一個完整的思路，我們以嚴重危害世界范圍養(yǎng)豬業(yè)的豬繁殖與呼吸綜合征病毒為例，它是一種以母豬繁殖障礙和生長期豬的呼吸道癥狀為特征的高度傳染性病毒，目前尚無有效的防治措施。首先，向?qū)W生們介紹該病毒的起源、流行、危害、結(jié)構(gòu)、變異和基因組等特征。然后，設(shè)計一個原核表達此病毒GP5蛋白的實驗。學(xué)生在文獻檢索、設(shè)計實驗以及其他如分子生物學(xué)試劑的訂購、設(shè)計合成引物、病毒基因組提取、PCR、酶切連接到原核表達載體、序列測定、重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化至大腸桿菌、IPTG誘導(dǎo)重組蛋白的表達、Western blotting等一整套綜合型實驗中從頭設(shè)計并全程參與。這些正是學(xué)生關(guān)心、急需掌握并且是即將面臨的問題。因此，學(xué)生們對這樣的實驗安排產(chǎn)生了濃厚的興趣和學(xué)習(xí)熱情，等他們進入各個課題組后，能迅速適應(yīng)科研環(huán)境，理解科研內(nèi)容，盡早開展自己的課題研究。

四、改革考核方法

分子生物學(xué)理論和實驗課程注重的是研究生科研能力的培養(yǎng)，旨在提高研究生的思考能力和動手能力，對學(xué)生在今后課題研究中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題到最終解決問題產(chǎn)生啟蒙和引導(dǎo)作用。因此，我們從研究生的論文寫作、實驗操作和實驗報告等方面進行考核。論文寫作考核：可以引導(dǎo)學(xué)生查找文獻資料、了解行業(yè)背景、鍛煉其寫作能力和邏輯思維，督促學(xué)生熟悉一些科研網(wǎng)站如NCBI和知網(wǎng)，以及一些常用軟件如Endnote等。實驗操作考核：規(guī)范化實驗操作是獸醫(yī)學(xué)研究生必須掌握的基本功。例如擴增目的片段的PCR反應(yīng)，需要在微量離心管中加入ddH2O、緩沖液、模板、上下游引物、dNTP和DNA聚合酶，然后在PCR儀器中進行變性、退火和延伸反應(yīng)。如果學(xué)生不熟悉微量加樣器的使用，各種反應(yīng)物加量不準(zhǔn)或者少加一種反應(yīng)物，最終不僅會造成非特異擴增、降低擴增效率，甚至還會導(dǎo)致實驗失敗。因此，強調(diào)并精準(zhǔn)向?qū)W生演示每一步的基本操作尤為重要，并作為實驗操作考核的評分標(biāo)準(zhǔn)。實驗報告的考核：綜合型實驗的設(shè)計往往是一環(huán)扣一環(huán)，必須每一步做好質(zhì)量控制，才能得到預(yù)期結(jié)果。比如質(zhì)粒構(gòu)建實驗，首先要成功擴增目的片段，然后對目的片段和質(zhì)粒載體進行酶切、連接、轉(zhuǎn)入受體菌、酶切鑒定以及序列測定，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都不會拿到一個成功的重組質(zhì)粒，這就要求學(xué)生思路清晰、態(tài)度認真、仔細操作才能完成。實驗報告是學(xué)生實驗操作的基礎(chǔ)，能夠反映學(xué)生的設(shè)計實驗和思考能力，實驗結(jié)果和相應(yīng)的分析能夠幫助學(xué)生總結(jié)成功和失敗的經(jīng)驗，為今后課題的開展培養(yǎng)良好的習(xí)慣。

五、運用多媒體教學(xué)

分子生物學(xué)知識很多并且有的很抽象，而多媒體教學(xué)就是把抽象的文字信息轉(zhuǎn)化為形象的圖像和動畫，從而啟發(fā)學(xué)生的想象力，使學(xué)生把握教材的內(nèi)涵，達到理解知識的目的。多媒體由于其“圖、文、聲、色彩和視聽”并舉，使課堂教學(xué)由靜態(tài)的灌輸變?yōu)閯討B(tài)的傳播，學(xué)生耳聞其聲，目睹其形，提高了教學(xué)效率，激發(fā)研究思考的熱情，這是傳統(tǒng)教學(xué)無可比擬的優(yōu)勢。分子生物學(xué)教師結(jié)合自己的研究結(jié)果，以及收集到的圖片、視頻資料，進行加工和完善，形成直觀、系統(tǒng)和生動的分子生物學(xué)多媒體教學(xué)課件，提高學(xué)生的興趣，加深學(xué)生對復(fù)雜的抽象的知識點的理解。如播放細胞內(nèi)各細胞器之間生物大分子相互作用的動畫視頻，向?qū)W生們展示DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的動畫過程，以及一些實驗室中的實驗操作視頻，將原本抽象的動態(tài)過程和不容易掌握的知識點變得形象、直觀和生動有趣。在講授每一個能夠應(yīng)用在現(xiàn)實生活中的分子生物學(xué)知識點時進行相關(guān)的舉例說明。比如通過PCR技術(shù)擴增犯罪嫌疑人留在案發(fā)現(xiàn)場煙頭上的DNA以破案的案例;利用SNP等技術(shù)進行親子鑒定;以腺相關(guān)病毒為載體治療基因突變病人的案例;以及利用反向遺傳學(xué)構(gòu)建口蹄疫疫苗形成巨大經(jīng)濟效益的案例。激發(fā)學(xué)生們學(xué)習(xí)并學(xué)好分子生物學(xué)的熱情。同時，將更多醫(yī)學(xué)和畜牧業(yè)先進的知識引入課件，讓同學(xué)們通過動畫、圖片和實驗錄像了解這些知識和技術(shù)，增加教學(xué)的信息量，開闊他們的視野。

六、展望

社會的不斷進步對畜牧業(yè)的發(fā)展提出了更高的要求，現(xiàn)代畜牧業(yè)的發(fā)展靠的是科學(xué)技術(shù)，而科技創(chuàng)新的核心在于人才培育。因此，只有不斷地對分子生物學(xué)理論和實驗課程進行改革探索，才能提高獸醫(yī)學(xué)研究生的理論和科研水平，提高綜合素質(zhì)。在教學(xué)中必須以學(xué)生為主體，多創(chuàng)造學(xué)生思考和動手的機會，才能幫助學(xué)生更好地開展研究。這對加快培養(yǎng)造就一支創(chuàng)新能力強、綜合素質(zhì)高的獸醫(yī)學(xué)人才隊伍，對不斷提高獸醫(yī)學(xué)科技自主創(chuàng)新能力，促進畜牧業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用，具有重要的現(xiàn)實意義和長遠的戰(zhàn)略意義。