基于科研思维+实践能力培养的分子生物学实验教学改革探究

金亮

（中国药科大学 生命科学与技术学院，江苏南京 210009）

分子生物学是一门研究核酸等生物大分子的功能、形态结构特征及其重要性和规律性的科学，是人类从分子水平上真正揭示生物世界的奥秘、阐明生命现象本质的基础学科[1]。分子生物学作为连接基础医学和临床医学的桥梁，是每一名医药学生的必修专业课，主要为从分子水平解释疾病发生的作用机制，快速、精准地找到治疗靶点，为疾病诊断和治疗提供理论支撑[2]。其中分子生物学实验教学是分子生物学课程的重要组成部分，是影响课程教学效果最直接和重要的因素之一[3,4]，如何提高分子生物学教学质量，分子生物学实验教学可帮助学生更加直观地了解分子生物这门微观的课程，准确认识到分子生物学对于医药发展的重要性，其中实验教学改革是关键。笔者首先分析了我校分子生物学实验课程教学中存在的客观问题，而后结合自身教学实践和科研实践，从教学内容、教学模式、教研融合等方面进行教学改革探讨并提出相应的对策，以期提高课程的教学水平，提升药学专业人才的培养质量。

1 分子生物学实验在教学中存在的问题

1.1 教学内容抽象，难以与时俱进

分子生物学实验课是分子生物学理论课题的重要组成部分，该课程包括的知识点庞杂，系统性的理论复杂深邃，而日常由于教学时长有限，学生能够接触的分子生物学知识较为表面和局限，导致学生无法灵活掌握知识体系[5]。近年来随着科学研究的迅猛发展，教材内容的更新速度远不及新理论技术的发展进程，如非编码RNA的理论知识及调控机制[6]、单细胞测序[7]等。并且，学校对于实验课程的安排是根据学生数量一次性统一安置，并在短期内不会再进行更新，但是分子生物学实验大多需要耗费大量的经费以及试剂，所以在大多数教学过程中，部分实验教师仅仅进行演示实验，并不会让每一名学生亲自动手，同时学生动手的实验也仅限于分子克隆等基础简单的实验，这一问题就导致学生在课程阶段无法完全投入，无法将理论与实验课进行串联。因此在教学过程中，传授经典的实验理论技术时，需要贯穿当下最新的科研技术手段，让学生了解前沿技术是基于哪些传统的理论知识发展起来的，该新技术在今后的研究中该如何运用，提高学生对理论知识的理解能力。并且，需要按照科技的发展对实验课程进行更新和改进，以此来提高学生对分子生物学实验课程的兴趣度。

1.2 教学内容缺乏系统性，课时安排不合理

目前我校开设分子生物学实验课程的目的是让学生掌握基础的实验技能，但课程中实验教学内容相对陈旧、缺乏系统性。该课程设计容易让学生只关注单次实验的结果，无法让学生将每次实验串联起来，这种教学模式不利于培养学生的科研思维和科研综合素质，易造成学生主观能动性差，使得学习的兴趣和热情降低。同时，实验课程每周只开设一次，单次3-4课时，但分子生物学实验是一类需要耗时且具有延续性的实验，单次短时的实验无法让学生完成全部的实验内容，如PCR实验后续需要开展核酸电泳实验等进行鉴定、RNA提取实验后续则需要qRT-PCR鉴定RNA，这些实验都存在无法存放样本、需要单次完成全部实验的问题，但分子生物学实验又是一门耗时的实验，无法在短时间内完成一系列实验，但存在中间间隔过久会产生样品降解等问题从而导致实验失败，使学生不能完全理解实验意图和目的。

1.3 教学模式单一，学生参与度有待提升

当前，我校分子生物学实验课仍是以教师讲授为中心，任课教师花费大部分时间向学生讲述实验原理、实验步骤、注意事项等内容，而后学生根据任课教师提示的重点完成实验。同时，因为试剂价格、毒性等问题，很多精密实验或者毒性较大的实验都是教师演示操作，并不会完全由学生完成，该教学模式容易导致学生在课堂中的参与感差，缺乏预习环节，使得学生不能很好地消化和运用所学的知识，对实验过程中涉及的仪器设备、实验准备、操作过程等环节陌生，课堂上应付了事，不能将理论知识融入实验过程，在今后的科学研究中也不知道如何运用该实验技能，无法真正地做到学以致用。

1.4 考核方法单一，成绩参考性相对有限

现阶段，本科生大部分实验课程最终都会以每次实验课程结束后的实验报告作为主要的成绩参照指标，但实验报告的书写并不完全代表学生的实验能力和实验结果，还存在部分学生单纯抄写以及拷贝往届学生实验报告的现象。并且，实验课程主要是小组完成，2-4人共用一份实验结果，这些问题都导致学生更注重实验报告的书写和完美性，并没有着重于实验的操作过程，导致学生课程期间的侧重点偏差，不能理解开展实验课程的重要性和必要性。就算是有些课程已经引入实验设计和实验技能考核交叉评定作为最终成绩参考，但这些并不适用于分子生物学实验课程，分子生物学实验具有重复性高、操作性单一、结果偶然性大等一系列特点，这些就导致本科生无法针对某一现象进行实验设计，如蛋白鉴定实验，现今大体均通过western blot方法进行鉴定，很难找出新的方法，并且新方法需要新的试剂，这些都是课程教学很难做到的。

2 分子生物学实验教学改革探究

笔者基于以上教学问题，结合自己多年的教学实验和科研实践，提出了如下改革方案：

2.1 建立互动式教学模式，提高学生的参与感

为了提高课堂中学生的参与感，笔者改变传统的以任课教师讲授为主的教学模式。笔者将分子生物学实验课程按照专题形式进行划分，而后将每堂实验课的内容按照知识点划分为若干小节，同时将学生分成相等的小组，课前让学生提前预习，而后结合现代媒体在课堂上讨论、交流。笔者基于学生讨论的内容结合教程的理论知识，进行总结。专题形式的研讨和小组讨论式教学方式，不仅能提高课堂上学生的参与感，且能极大提高学生自主学习的能力。

2.2 合理设置课时，充分利用实验室仪器

根据之前提出的问题，增加实验课程课时是改革的要素之一，在无法在工作日增加课时量时，可通过周末学生进入实验室进行另一种形式的增加。虽然现在学校已经开设“开放性实验项目”和“大学生创新性实验项目”，但也只是小范围学生参与，无法促进大部分学生了解实验课程。所以我们可以通过课程课时改革，将学生按组分配至教研室教师所在的实验室，调动完整的时间块进行实验，一方面可以使学生的实验具有延续性和完整性，另一方面可以充分使用实验室的仪器，开阔学生的视野，使学生了解更多的实验仪器和使用方法。这样学生不单纯只是任务性的完成，更可以深入了解科研过程，进一步规划自己的未来方向。

同时，在实验室的实验过程中，可以进行实验技能和实验结果交叉评分，这样可推动成绩评定方法的改革，促进教学与科研的融合，让大学内的科研不单纯为了发表文章，也可以促进本科生的教学改革。与此同时，也可帮助教师寻找合适的学生进行进一步的观察和培养，为大学科研培养下一代人才储备，从而一举两得，既可以改变学生对分子生物学实验枯燥的印象，也可以促进学生尽早规划未来，制定人生计划。

2.3 开设创新创业项目，提升学生的科研思维能力

建设世界一流大学，人才培养是本，本科教育是根[8]。为了提升学生的科研思维能力，笔者根据分子生物学实验的课程内容，向学院申请开设大学生创新创业项目，根据学生的兴趣让学生自主选择相应的项目。课堂上向学生讲述创新项目的理论知识，并向学生传授如何和查阅科研文献，提高学生对科学研究的兴趣。课后向学生开放笔者所在的实验室，让学生进入实验室进行实验能力训练，以科研带动教学。平时，借助当下热门的科研类公众号的更新，将最新的科研资讯、论文解析内容推送给学生，即使学生一开始不能够很好地了解相关的科研理论和技术，但经过日积月累的阅读理解，也让学生能够初窥科研门径；这种方法减少了学生在刚开始阅读文献时的枯燥和难度。此外，在每学期的教学任务即将结束时，给予相关的研究方向，让学生通过查阅文献，尝试性地撰写项目书，巩固学生在分子生物学课程的理论知识，学会将固定的理论运用到具象的课题设计中。通过追踪前沿知识，极大地提高学生的科研热情和科研思维能力，为学生今后从事科学研究奠定基础。

2.4 坚持教学与科研相融合，构建适合培养创新能力的实践教学体系

笔者自2006年进入本校任教，在完成教学任务的同时长期坚持科学研究，有丰富的教学及科研经验[9-11]。分子生物学实验课是一门实践性很强的应用型课程[12]，对学生科研创新能力的培养尤为关键。为了更好地培养学生的创新能力，笔者将最新的科学研究融入课堂教学和课程设计中[13]，组织科研兴趣小组，引导学生积极参与笔者承担的科研项目，通过该方式促进教师与学生的互动，拓宽学生的专业视野，加深学生对理论知识的理解，同时使学生尽快把握学科发展的前沿，培养学生的科研能力和创新思维，而且有助于尽早挖掘有科研天赋的学生加入科学研究。

2.5 优化考核方式

为了加强学生对分子生物学实验课程的重视，笔者在优化教学内容和教学方式的同时，对考核方式也进行了优化。传统的考核方式以学生上交的实验报告为评判标准，但传统的考核方式无法体现学生的创新能力、科研思维等综合能力。优化后的考核方式更加注重考查学生运用所学知识，对未知问题的综合分析和解决问题的能力。优化后的考核方式包括平时课堂实验动手操作能力和实验报告的撰写（20%）及实验室的开放性实验设计和操作（80%），借用实验室的平台，既可进行考核和评定，又可加强学生对于实验室的了解和认识。例如设计实验验证未知基因是否为非编码RNA；基于某个已知功能的非编码RNA，利用收到的患者的血清样本，设计实验对该患者样本进行检测，判断其是否是糖尿病患者等开放性实验，提高学生对所学理论知识的应用能力。

以上是笔者近年来在分子生物学实验课程改革方面的尝试和总结。分子生物学是当今最具活力的生命科学领域学科[14]，随着这些年的努力，分子生物学实验课程的改革也取得了一定的进展，但是还存在许多需要改进的地方，笔者基于多年的教学和科研经历，对分子生物学实验课在教学中存在的问题进行分析，并提出以上5条优化改革方案，希望这些意见可以对培养具有科研思维和实践能力的高素质人才起到积极促进作用，为学生的培养和未来科研人才的储备尽绵薄之力。但本科生的教学改革是一项需要长期努力和付出的工作，需要任课教师在教学工作中不断探索、实践、创新和总结，只有这样，才能提高教学质量，激发学生的学习积极性，培养良好的科研思维习惯，培养出全面发展的高素质药学人才。