首页 -> 2008年第12期
分子生物学实验课教学的改革与实践
作者：滕小华 关庆芝
关键词 分子生物学 实验教学 改革 实践
分子生物学是一门从分子水平研究生命现象、生命本质、生命活动及其规律的学科，研究领域的不断进步与发展，使其成为了对人类生存与发展最有影响的学科之一。此学科侧重于研究生物大分子，如蛋白质、核酸和糖蛋白等物质的结构与功能。目前分子生物学技术是生物学领域重要的研究工具，广泛应用于生命科学的各个分支学科，特别是越来越多的生物物种基因工作测序完成后，更显示了其强大的作用。
因此，学习和掌握分子生物学实验技术以及相关原理是生命学科以及相关专业本科阶段的重要的学习任务，所以分子生物学实验课也就成了不同于普通实验课的一门实验课。为了适应现代社会的发展，培养社会所需的生物人才，东北农业大学动物科学技术学院于2004年为生物技术本科专业开设了分子生物学实验，开始时，教学效果不是很理想，主要表现在学生上课的积极性不高、注意力不集中、课堂气氛不活跃、动手能力差、课堂纪律不佳及对实验课的反响平平等方面。为了提高实验课的教学质量，从2005年起，针对以上情况以及分子生物学实验课的特点，我们先后采取了一系列的实验教学内容、方法以及形式的改革措施，取得了非常好的效果。
(一)改革实验教学内容，提高教学效果
分子生物学实验内容涉及分子遗传学知识、分子生物学基础知识及基因工程方面的知识，可以说是三大知识的综合性实验。对于本科生来说。需要掌握的不是单一方面的理论知识，而是要综合地理解相关知识，所以合理地安排实验内容就成了提高实验课教学质量的关键之一。
1、理安排实验课内容。要秉承先简单、后复杂及先基础、后延伸的原则来安排实验内容，并删去分子杂交方面的实验内容，保留分子克隆方面的实验。从简单的实验《聚合酶链式反应》开始逐步过渡到复杂的实验《重组DNA分子的构建、筛选与鉴定》中，删去实验《DNA、RNA的分子杂交》，以使学生有充足的时间掌握分子克隆方面的实验技术。因为分子杂交方面的技术已经超越了本科生所能理解的范围，属于硕士研究生阶段应掌握的实验技术，这一举措的实施收效很大。从课堂来看，学生对分子克隆技术及知识的掌握程度远远好于上届学生。
2、合理安排有连续性的实验。分子生物学实验有关克隆的实验内容是连贯性很强的实验，每一个小实验都与整体有着密不可分的关系。《聚合酶链式反应》是最基础的实验，PCR结果的优与差会直接影响后续实验，因为实验《重组DNA分子的构建、筛选与鉴定》中的目的基因(PCR)就是来自于《聚合酶链式反应》这一实验；《感受态细胞的制备》这一实验所制得的感受态细胞是实验《重组DNA分子的构建、筛选与鉴定》中重组DNA的宿主。所以应将这些有相关性的实验安排在临近的课节中，以使学生清楚整个实验过程。改革后收获很大，学生不仅提高了实验技能，而且加深了对理论知识的理解。分子生物学实验课结束时，学生能轻松自如地描述分子克隆的原理及过程，不再认为分子生物学实验是一门枯燥的实验课。
3、反复强调实验的关键细节。实验成功与否的关键是强调关键细节。比如，在实验《感受态细胞的制备与转化》中，一定要注意控制温度这一细节。温度是感受态细胞制备成功的关键，也是后续实验能否进行的关键。温度得当则感受态细胞的质量高，后续实验中转化效率也进而提高。通过强调这一环节，学生能很快找到本节实验要注意的关键性问题，并注意实际步骤的操作，从实验课的结果上来看，实验的成功率高于往届。
(二)改革实验教学方法与形式，提高学生学习兴趣
实验教学方法与形式其实是一种手段，教学效果是对教学方法和形式最好的检验。我们通过不断改革、尝试新的教学方法与形式，提高了教学质量。
1、自助式教学，调动学生的学习兴趣。改变传统的教师准备所有的实验仪器、实验用品以及实验材料的习惯。从2006年开始，采取学生在教师的指导下自行配置实验试剂，自己设计实验中的主要部分，然后通过教师的实验准备与学生的实验准备加以对比的方式，指出学生在实验中的不足或错误之处，这样，不仅加深了他们对实验的理解，还提高了动手操作能力。如在实验《聚合酶链式反应》中，学生自己设计一对引物，教师设计一对引物，然后通过实验结果来讲解两引物的优差。
2、二人组模式教学，调动学生的积极性。分子生物学是对生物在分子层次上的研究，是极小单位(通常是微克、微升，甚至是纳克)数量级的研究。按常规，以每组4人的模式安排实验会出现多人闲置的现象。为了增加学生动手操作的机会，从2006年开始我们就采取了“二人一组”的模式安排实验。有效地提高了学生的动手能力，使他们对实验产生浓厚的兴趣，一改课堂上拖沓散漫的现象，学生也一致反应此举使他们体会到了微观物质的存在。
3、培养发散思维模式，激发学生的兴趣。为了提高学生的学习兴趣，本实验课改进了单一的实验教学方法，采取实验多样性的教学手段，同一实验采取两种实验方法。如《质粒DNA的提取》这一实验内容，同时采取碱法和试剂盒法进行实验，使学生能从不同角度和通过不同实验原理来解决同一问题，进而掌握不同的实验技能。学生一致反应，此举不仅激发了实验的兴趣，也开阔了思路，培养了他们的发散思维能力，为适应社会奠定了一定基础。
4、讨论式教学，提高学生的学习兴趣。在教学形式上，本实验课部分内容采取讨论式教学。比如，在实验《聚合酶链式反应——PCR》中，在PCR扩增的时间里(2h)，讨论其原理过程以及操作结果的诸多可能性，或者讨论一些相关实验的操作过程，解答学生在实验中的一些疑问，诸如每个实验如何衔接、梯度PCR仪的优点、移液器的保养、琼脂糖胶浓度与PCR产物的关系等，并让学生分析自己的实验结果。此方法深受学生喜欢，首先，活跃了课堂气氛，增加了他们的发言机会；其次，有助于师生的交流。例如，讨论乙型、丙型、甲型肝炎用PCR技术如何检测与区分的话题就深受学生喜爱。
5、加进部分多媒体教学内容。为了加强实验课的生动性，2006年开始在实验样品处理的同时，播放前沿性分子实验技术，增强了学生对实验的兴趣，使他们掌握了更多的前沿科学知识，一致反应穿插多媒体教学非常直观、灵活，有耳目一新的感觉。
6、改革考核制度。从2006年起，本实验课取消了一纸实验报告的考核方式，而从多方面考核学生的学习成绩，包括实验课的表现、态度及实验报告(重讨论)。此制度的实施提高了学生的实验积极性。
(三)改革心得
从改革后几个学期的教学实践来看，由于实验安排合理紧凑、内容充实，实验与理论产生了互相促进的效果。学生更注重理论课的学习，动手实验的能力明显增强，思维更开阔、学习主动性更强。对实验课的兴趣也明显增强。学生一致反映，分子生物学实验课是一门很有创新性与趣味性的实验课，从中不仅能学到实验技能，还能了解科研动态。
通过分子生物学实验教学的改革，使笔者深深体会到，提高实验课教学质量，需要教师根据实际情况，不断地摸索、不断地改革、不断地实践。在今后的实验课中，我们仍要不断地完善和改革实验教学，以寻求更加合适的教学内容、教学方法与形式，从而为社会培养高素质生物技术人才打好基础。