省属高校分子生物学实验教学思考与改革

杨 升，甘 翔，蒋思婧，张海谋

(湖北大学 生命科学学院，武汉 430062)

分子生物学是一门研究核酸、蛋白等生物大分子的功能、形态结构及其特征的科学［1］。建立科学的分子生物学实验教学体系和多元化的教学方式［2－3］，培养大学生创新精神，提高自主学习和独立研究的能力，是当代高校本科教学面临的重大课题［4－7］。面对这一重大课题，针对湖北大学生命科学学院分子生物学实验教学存在的不足，从优化资源配置、改革教学内容、更新教学方式等方面入手，对分子生物学实验教学提出一系列改革措施，取得令人满意的效果。文章提出的对分子生物学实验教学的思考和相应的改革措施，旨在为高等院校的相关课程和专业建设提供一定的参考。

1 传统实验教学存在问题的思考

1.1 实验建设资金投入不足，资源配置不合理

由于分子生物学是20 世纪中期才诞生的一门新兴学科，其实验室建设的时间远不及其他经典学科，因此基础建设薄弱;由于分子生物学的研究对象均为核酸及蛋白质分子，对实验条件要求很高，实验仪器与实验耗材大多价格昂贵;此外，对于实验课学校没有引起足够重视，投入资金不能满足实验的需求;另外，实验课依附于理论课的教学模式，往往造成各个实验室条块分割严重，资源不能合理配置，从而造成实验用房和实验设备利用率低、设备配套性差、功能单一［8－9］。这些问题都造成老师因为经费紧张、仪器设备不足，而采取单纯示教的方法进行教学，学生不能亲自动手做实验，无法真正达到实验训练效果。

1.2 实验体系的不科学性

目前国内多数分子实验教材包括若干单元操作，每个单元操作单独设置实验，如质粒DNA 的提取、PCR 基因扩增、聚丙烯酰胺凝胶电泳等［10］。各实验项目之间关联不够密切，忽略实验项目之间的有机结合性和连贯性，存在实验项目之间相对孤立、缺乏内在联系的缺陷，大多数学生不能将前后知识联系起来系统掌握，达不到很好的教学效果。另外，相关课程的实验内容部分重复，如电泳技术在生物化学实验和分子生物学实验中重复出现，既浪费药品又浪费时间，学生很无奈，老师也头疼。

1.3 教学方式的单一

长期以来，分子生物学实验教学重点在于验证性实验，老师按照实验教材把设计好的内容、步骤写给学生，学生只按照老师和教材的指导去操作、验证，老师对于实验教学的要求也仅限于实验数据和实验报告的完成，这种填鸭式教学方式限制了学生的思维发展，扼杀了学生的创造性和积极性，违背了培养学生独立思考能力和创新精神的教学目标［11］。

2 分子生物学实验教学的改革

2.1 提高对实验教学的认识，优化资源配置

实验教学是高校培养学生科学实践能力、提高科学素质的重要环节，一流大学必须建设一个强大的实验体系。秉承着这种理念，学校加强了对实验教学的重视。2005 年湖北大学生科院正式被省教育厅挂牌授予“湖北省生物学实验教学示范中心”。教育厅和学校加大了对生科院实验室建设的投入，增加了每年实验教学的经费。在此契机下，分子生物学实验作为实验教学改革中一个重要的组成部分，实验经费的投入也得到大幅度提高，实验室更新了一批新的仪器。同时，实验学时数由原来的18 个学时变为40 学时。实验模块也更加丰富，增设了综合实验和设计实验，授课老师也都由具有博士学位且有高级职称的教师担任。

自实验中心成立以来，先后建设了一批功能实验室平台，如分析分离室、超净工作室、培养室等。伴随着这些平台的建立，学院的仪器设备得到很好的规划与配置，使用率也大大提高，同时各个实验室也加强了交流和融合。资源配置优化后，分子生物学实验得到极大发展，很多实验不再是单纯演示过程，学生亲自动手机会大大增多，实验效率也大幅度提高。例如，原实验室只有两台超净工作台，每次在“大肠杆菌感受态细胞的制备”过程中，仪器总是不够用，实验效率低、学生积极性不高。中心成立后，学院将所有本科教学实验室的超净工作台集中，建立了超净工作室。该平台拥有15 台超净工作台，基本保证每次实验2 人/台，教学效果得到极大改善。

2.2 改革实验教学内容，建立合理的实验教学体系

针对学校传统分子生物学实验教学方式中，实验各项目之间存在缺乏内在联系的缺陷，我们对分子生物学实验内容进行了更新和重组。结合老师的研究课题“基因工程甘露聚糖酶开发和工业应用”，充分利用该酶蛋白基因重组子筛选方便且经济等特点，将其移植到实验教学中，使之适合本科生的教学需要。在有限的教学时间内将几个基础性实验有机地整合为一个综合性的分子生物学实验，如图1所示。各实验之间具有很强的逻辑性和连贯性，前一个实验的结果就是下一个实验的原料。实验内容由单一、孤立的验证性实验向综合性、设计性、应用性实验转变，既达到了训练学生基本实验技能的教学要求，又激发了学生学习知识和科学研究的热情。

图1 分子生物学实验教学改革方案图

此外，我们增设了设计实验，将学生分为几个实验小组，鼓励学生亲身体验从文献查阅、实验安排、实验操作、图片和数据处理、结果分析到撰写报告等各个环节，培养学生独立思考和团队合作精神［12］，进行了一次较为全面的科研思维和方法的训练，实施了实验教学的个性化教育。同时在设计实验中，加强了各个实验室实验内容的交叉与融合，如蛋白诱导表达后，利用生物化学实验中离子交换层析技术进行分离;在Western 印迹实验前，利用免疫学实验中抗体制备技术等，这些都进一步加强了学生对学科知识的系统掌握。

2.3 实验教学方式的多元化

实验教学的最终目的是让学生真正掌握知识，技能，培养其创新能力。为此，我们对教学方式进行了改革。

2.3.1 教学方法多样化

(1)启发式教学。在授课过程中，注重调动学生的学习积极性和主动性。要求学生能直接参与到教学中来，让学生讲述所预习实验课的内容，或谈谈个人对实验原理、实验设计方案的看法等。同时经常启发学生不要墨守成规，要敢于挑战，要多从不同的角度考虑问题。例如，在进行质粒DNA 的提取实验时，启发学生采用不同的方法纯化:酚氯仿法、亚精胺等。

(2)研究、创新式教学。在教学中，组织学生为解决新问题而进行探索性和创造性活动，其主要目的是让学生学会获得知识，学会研究事物或现象，学会作结论。例如，在设计实验中，要求学生根据自己掌握的知识并结合实际情况确定一个研究题目，然后自己收集资料、阅读文献、设计实验方案，并延伸到分子生物学实验课程之外的科学训练研究课程中实施自己的实验方案，而本课程的老师跟踪指导，使研究、创新型教学得到更充分的体现。

(3)集中式教学。传统教学中实验项目开设的时间间隔长，基本上按照一周开设一次实验的模式进行分散式教学，这不利于对学生进行分子生物学技术的系统训练。此外，分子实验之间的连续性、关联性很强，相邻实验要求必须在较短时间间隔内完成。这就需要将以前的分散式教学改为集中式教学，使得各个模块集中在一个时间段里完成。这种集中式教学除了能使学生获得较好的实验结果，更为重要的是使学生能熟练、系统地掌握分子生物学技术和方法。

2.3.2 设立助教以教促学

实验教学以往总是教师在上面教，学生在下面学，老师的引导作用固然不可缺少，但如何让学生在实验教学中发挥更大的积极性与主观能动性，同样有着至关重要的作用，让学生轮流成为助教，充分实现了这一点［13］。每次实验课前，助教与实验老师一起配制实验试剂准备实验，并完成预备实验，这使得每个助教能够充分了解实验原理、实验操作以及实验的整个过程。授课时，助教主动上讲台讲解自己对实验的理解以及实验操作中需要注意的问题，配以老师的引导和总结，能够让学生更深刻地掌握实验授课内容，同时也拉近学生与老师的距离。这种以教促学的方式能让学生切身体验实验教学过程，调动学生的积极性与主观能动性，极大地增强了实验教学效果。

2.3.3 建立科学的实验考核体系

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价，平时的实验操作和实验过程在最终的总成绩中体现得很少，或基本没有体现，造成学生只重视实验报告的完成，忽略了实验操作和实验过程的学习［14］，让一些学生养成抄写实验报告和编写实验数据的坏习惯。实验考核改革后，对学生评价更多样化和全面化:实验操作占总分的15，课堂提问和讨论占10，实验结果占15，实验报告占25，实验习惯和考勤占5，实验创新占10，最后的实验考试占20。更加注重实验中的探索过程，教导学生在实验过程中不要害怕犯错和失败，科学研究就是从失败中一步一步走向成功的，实验即使失败，也要在报告中如实反映，并针对自己的失败做出有理有据的原因分析。考核中做到客观公正地衡量每一名学生的实验成绩，并在实验教学中养成学生良好的实验习惯，让学生在实验过程中真正得到锻炼和培养。

3 结束语

分子生物学实验课已经是高等学校生命科学领域中一门十分重要的实验课程。针对传统教学中出现的问题，如何教好这门课程，努力激发和鼓舞学生创新意识，最大限度地发挥教学效果，是摆在我们所有分子生物学实验教学工作者面前的一个共同课题［15－16］。伴随我校实验示范中心的建立、资源配置的优化、合理实验教学体系的设置以及教学方式的丰富多元化，这些改革措施的实施极大地提高了学生的综合实验能力和创新意识，得到学生和老师的大力支持和赞同，并对分子生物学的实验教学效果产生积极而深远的影响。

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