分子生物学创新实验教学模式的探索

分子生物学创新实验教学模式的探索

蒋曹德,廖志华,杨应斌,曾令江,杨春贤,李　娟

(西南大学生命科学学院,重庆　400715)

摘　要:分子生物学是一门实践性很强的学科。分子生物学实验复杂而细腻,技术性很强,是理论和实践相结合的典型课程。如何改进实验体系,提高学生实验动手能力、设计能力、分析能力和创新能力是分子生物学实验教学中重要的研究课题。文中通过优化实验教学内容、建立开放性实验和改进实验成绩考核方式和内容等方面着手进行改革,从而提高分子生物学实验教学质量,培养学生综合素质。

关键词:分子生物学实验;教学改革;开放性实验;实验考核

中图分类号:G642.4　　　　　文献标识码:A　　　　　文章编号:167225379(2009)0220200203

ExplorationofanInnovatingExperimentalTeaching

SystemofMolecularBiology

JIANGCao2de,LIAOZhi2hua,YANGYing2bin,ZENGLing2jiang,YANGChun2xian,LIJuan

(SchoolofLifeScience,SouthwestUniversity,Chongqing400715,China)

Abstract:MolecularBiologyisadisciplinefullofexperiments.Theexperimentsofmolecularbiologyarecomplicatedandfullofskills,andMolecularBiologyisatypicalcoursecombiningtheorywithpractice.Itisanissueofwideconcerntoreformtheexperimentalsystemandtoimprovestudents’abilitiesofpractice,design,analysisandinnovation.Thearticledwellsonhowtoimprovetheteachingqualityofmolecularbiologyexperimentsandfosterstudents’comprehensivequalitiesbyoptimizingtheexperimentcontent,establishingopeningexperimentsystemandreformingtheexperimentalevaluationmode.Keywords:molecularbiologyexperiment;teachingreform;openexperiment;experimentalevaluation

　　分子生物学(Molecularbiology)是以生物信息高分子为中心研究生命本质问题的科学。自1953年Watson和Crick提出DNA双螺旋结构模型标志分子生物学的诞生以来,经过短短的50余年的发展,分子生物学形成了许多新的分支学科和交叉学科,渗入到生命科学的各科领域,成为当代促进整个生命科学发展的前沿学科。作为当今生物科学的基础学科,分子生物学越来越受到教师和学生的普遍重视,在国内许多院校的研究生和本科生课程中均列为必修课或选修课。

分子生物学是一门实践性很强的学科。相对其他学科的实验而言,分子生物学实验复杂而细腻,技术性很强,是理论和实践相结合的典型课程,而且要求学生在实验中感受、理解知识的产生和发展过程,

3收稿日期:2008212225

培养学生独立思考的能力和创新精神[122]。长期以来,分子生物学实验教学内容偏重验证性实验,综合性、设计性实验较少。教师把设计好的内容、步骤写

给学生,学生只能按教师的思维方式去操作、验证,整个实验过于程式化。教师对实验教学的要求也仅限于实验数据和实验报告的完成,这种严格按照本本框框进行的实验约束了学生的行为,限制了学生的思维发展,妨碍了学生对事物本质的认识,扼杀了学生的创造性。为了实现分子生物学实验教学体系的验证、综合和探索三大功能,以适应高等教育改革发展的需要,笔者从实验教学内容、实验教学方法和评价体系等方面,结合教学实际开展了研究和实践,取得了较理想的效果。

),男,安徽怀宁人,西南大学副教授,研究方向:动物分子生物学。作者简介:蒋曹德(1968—

第7卷第2期　　　　　　　　　　　蒋曹德等:分子生物学创新实验教学模式的探索

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一、优化实验教学内容,建立合理的实验教学体系

实验内容的选择是实验教学环节的基础,必须打破传统的实验课附属于理论课教学的教学模式,大胆剔除陈旧的内容,增加一些科技含量高、实验性强的项目,压缩验证性实验内容,增加综合性和设计性实验内容,才能锻炼学生的实践能力、激发学生探索的兴趣、培养学生的创新精神。因此,笔者通过对原有实验课程的整合,实现实验教学内容体系的整体优化,并且独立设课。在分子生物学实验课时不足的情况下,将整个实验内容划分为单项实验、综合性实验和设计实验三部分。单项实验是指在教学大纲规定的实验学时内由教师直接教授的单项内容的实验,旨在使学生掌握本课程的基本要求、实验技能、实验方法和仪器的规范操作。每次实验过程中,要求同学们在认真观察实验现象,做好实验数据如实记录与保存工作,培养同学们严谨的科学态度和实事求是的精神。并且,重视思维训练,养成学生细心观察、周密思考的习惯,为今后进行科研活动打下良好的基础[3]。单项实验项目是综合性设计实验的各个步骤[1]。在单项实验中,笔者围绕基因工程的流程“分、切、接、转、筛”的过程,设计了动(植)基因组DNA的提取与定量分析,质粒DNA的提取、酶切与定量分析,PCR扩增目的基因及其产物的回收,DNA重组,大肠杆菌感受态的制备与转化,转化子的筛选与鉴定。这些实验内容紧密相关,涉及到基因克隆的整个过程。因此,在实验过程中,向学生强调这些实验的连贯性和整体性,使学生充分认识到每个实验的重要性。

另外,由于分子生物学内容较为抽象,其实验技术较难把握,并且在课堂上很难讲解透彻。因此笔者将老师在做预实验时的过程步骤拍成图片,制作精美的多媒体课件,而且利用相关教学资源制成Flash动画或录像[4],在实验间隙,向学生播放,让他们对实验过程有真实的感受,激发他们的实验兴趣,集中他们的注意力。由于教学经费和教学时间所限,对于无法开设又很重要的实验,如Northern杂交、Southern杂交等,给同学播放录像和示教,使学生们在有限的学习条件下学到更多的知识。

二、建立多形式的开放型实验教学模式

西南大学生命科学学院的分子生物学中心实验

室,在正常工作日对研究生和本科生全天开放。因此,利用这个实验平台,对于综合性、设计性实验采用开放教学模式,实现学生主体式教学法。目的是让学生不受实验室、实验学时和实验项目的限制,完成从实验方案设计到实验测试、实验报告编写等全过程,提高学生分析问题和解决问题的能力,满足不同层次学生成长成才的需求。

开放式实验的教学形式多样。其一,教师拟就若干个实验题目或方向,由学生自己选取实验项目。然后自行查阅文献,写出相应的预习报告,拟就实验方案。实验方案确定后,交由实验指导教师进行严格的审查。审查实验方案的可行性和安全性,以及实验室条件是否能满足其要求等。然后学生自行备齐所需设备和试剂,并按需要预先约定使用实验室及仪器的时间,由学生独立完成实验。在开放式实验教学过程中,教师的角色从传统的信息提供者变为学生求知过程中的合作者与参与者,由“教师”变为“导师”;而学生由“模仿”变成“主动”,由知识的被动接受者变成知识的主动发现者从而成为教学的主体[526]。其二,鼓励学生申请学校的“本科生创新实验”项目。创新研究的学生出于自愿和兴趣,由若干学生组成课题并确定组长。课题组自行查阅文献和制定研究课题计划,申报“课题申请书”。课题研究时间一般不超过一年,以便每年都能让不同的学生参与创新研究锻炼。其三,科研课题、科研成果和实验教学紧密结合。科研课题可以是老师现有科研课题的延伸,也可以是学生通过其他途径所获得的信息或者是自己的设想。科研课题以及科研成果与实验教学紧密结合,能使学生们及时了解最新科研动态,了解最新科研成果,提高学生对科研的兴趣,也为学生今后的发展方向提供有价值的参考。此外,使学生参与到科研中,让学生参与实验准备等工作,不仅可以让学生了解准备实验的全过程,而且能发挥学生的主观能动性,掌握实验技巧以及本实验以外的其它知识技能。同时鼓励学生进行讨论和提出建议,并在实验过程中大胆尝试。

三、改进实验成绩考核方式和内容,全面评价学生能力

长期以来,实验成绩往往以学生的实验报告完

成情况和数据处理等来评定,容易凭主观印象,难以

做到客观公正,这样不仅使学生轻视实验教学,也难激发他们对实验的兴趣,就更淡不上积极性了,在一

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西南农业大学学报(社会科学版)　　　　　　投稿网址http://xbgjxt1swu1cn　　　　　　2009年4月

定程度上还影响教学质量的提高。为了构建科学、实效的实验考核体系,提高实验教学质量,提高学生

的学习积极性和主动性,而且原有的实验考评方法很难适应新的实验内容、方法和手段,因此应对旧的实验教学成绩评定方法进行改革。用平时成绩、设计报告和实验论文三个方面考核内容评价单项实验、设计性和综合性实验过程实施效果。平时成绩、设计报告和实验论文按4∶3∶3分值分散。平时成绩考评包括实验态度(如出勤、纪律和预习等)、实验基本知识、实验操作和实验报告等内容,并按2∶2∶4∶2比例赋予分数。教学的重心是学生动手操作,将实验操作的具体步骤进行细化,赋予分值。为了防止教师不能在同一时间内观察所有学生的实验情况,每次实验课有两位以上教师承担,每人负责制定学生的平时成绩记载。此外,将学生按学号顺序固定分组,每次使用同一台仪器,这样可以方便辅导教师逐渐熟悉每个小组成员,并记载每个小组平时的实验成绩。实验基本知识考核在口试和笔试两种形式中选择一种。口试由考核老师提问,学生直接回答,其结果现场记录。笔试就学生应掌握的有关实验的基本常识、实验原理和实验过程等内容设计出完整的试卷。实验操作考核安排在最后一次实验时间,每个班布置一个实验内容,各小组独立完成,组间不得商量、串组。实验论文是总结设计性和综合性实验的结果,要求学生按照科研论文的格式写出材料和方法、结果分析和讨论[7]。

四、结束语

本门实验课程结合西南大学教学计划,设置了单项实验、设计性实验和综合性实验项目,将科研活

动和教学活动有机结合起来,突出了“研究特色”。通过实践,使学生提高了获取知识的能力,培养了团队意识和实验操作技能,取得了较好的效果。尤其是开放实验保护了学生的原创精神,能使学生在宽松的实验环境中实现从被动学习到主动学习的转变。可以说开放性实验课题方向较多、内容较新,实

验过程中所需要的实验装备类型较多、先进性要求也较高,因此,加强创新实验室的建设和管理,提供

良好的实验研究空间和必要的实验研究条件,加强综合实验室的资金投入,努力提高实验室的开放面和开放程度,改善综合实验室的仪器设备,创造较好的实验条件是综合开放性实验成功的重要保障。此外,进一步增强不同学科之间的学术交流也是很有必要的,因此开放性实验可以面向全校各学科学生开放,吸引不同学科学生参与科研小课题探讨学习,互相取长补短,使学生在主动思考提出质疑的基础上,通过亲自动手实验操作而培养和提高提出问题、分析问题、解决问题的能力,促进高素质的创新人才脱颖而出。

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责任编辑:唐益明