分子生物学实验线上线下混合教学模式探索

程雪妮 田广文 雷忠萍

（西北农林科技大学生命科学学院，陕西 杨凌 712100）

培养高质量人才，关键在于创新，创新人才的培养必须贯穿实验教学全过程，体现在实验教学的各个环节。实验教学影响大学生创新思维和实践能力的培养，其中生物学实验是学生获取生命科学知识、探索未知的基本实践手段，是培养学生创新思维与学术素养的重要途径之一。分子生物学实验是学生理解基本理论、掌握基本操作技能、提高综合素质和创新能力的重要课程之一[1-3]。近年来，分子生物学技术发展日新月异，调整优化其教学模式，将创新理念融入现代实验教革实践中，打造分子生物学实验线上线下混合教学模式，提升人才培养质量[4-5]。本文探讨构建线上慕课预习和线下模块化教学结合的“3+1”分子生物学实验教学模式，以激发生物学本科生对实验的兴趣，培养其科学意识和创新思维，增强科研主动性，进一步提高其应用基本理论进行科创实验的能力。

1 分子生物学实验课教学模式优化的必要性

1.1 加深对理论的理解

该课程实验课设计以激发学生学习主动性、提升其动手能力为出发点。模块化教学是以按需施教和学用一致为基本教学原则[6-7]，将专业理论教学和操作技能提升有机结合，理论与实践一体化的教学模式[8]。刘晓宇等[1]将分子生物学实验教学设计为模块式互动教学，通过大分子物质基本知识模块、大分子表达调控模块、大分子基本操作技术及功能研究技术模块的教学，既保持教学内容的连贯性，又帮助学生明确学习主线和目标，使学生讨论与合作能力得以提高。实验课教学模式优化可以让学生更快、更好地理解和记忆课程中的抽象理论，形成科研与创新意识，大大提升其综合运用理论知识的能力。

1.2 提升实践能力水平

慕课课程资源丰富，涵盖操作技巧和话题讨论等内容，DNA 复制、RNA 转录和蛋白质翻译等知识点较为抽象的课程均有慕课资源。学生可以通过观看慕课视频资源，了解实验目的、内容与基本操作要点，加深对相关理论的思考，更好地理解和记忆实验重点。该教学模式既节省教师课前讲解时间，又能让教师和学生通过实验与综合分析共同解决问题，从而启发学生创造性思维，逐步提升学生的实验操作技能与解决问题能力。以分子生物学实验项目为例，具体实验内容见表1。

表1 分子生物学实验项目慕课预习

1.3 提升综合试验与理论教学效果

分子生物学实验教学新模式要求每个教学模块内容必须前后关联、紧扣理论课程[3]。本研究根据分子生物学实验、生物化学综合大实验和基因工程实验3门实验课程的关联性，整合设计“3+1”多层次模块化教学模式[9-11]，该教学模式包括分子生物学基础性实验、生物化学与分子生物学综合大实验、分子生物学与基因工程创新实验、本科生毕业论文科研训练多层次实验项目。每个层次根据总教学课时进行安排，围绕同一主题设置不同的教学单元，融合课堂教学、练习、实验、操作和研讨等不同形式，增强模块学习的实用性。基因工程以分子遗传学为理论基础，是分子生物学的工程应用，以基因工程操作为主题，以目的基因获得、基因重组、基因转移、基因表达产物获得和生物活性分析为主线构建实验教学单元，可加深学生对基因工程实施原理和操作步骤的理解[12]。因此，实验课教学模式优化可以更好地实现实验教学与理论教学的统一（表2）。

表2 线上线下混合实验教学模式

1.4 实施开放式实验教学

开放实验室可以改善常规实验室较为封闭的状态，在一定条件下实现资源共享，提高仪器和设备利用率。开放式实验教学是提高学生实验应用能力的重要途径，能激发学生科研兴趣，取得良好的教学效果。生物技术实验室面向分子生物学、基因工程、生物化学和遗传学选课的学生全面开放。大三下学期，学生即可进行毕业论文开题，结合指导老师的科研项目或前沿热门课题观看慕课视频，学习相关知识，查阅文献，设计实验方案，讨论并安排实验进程。实验完成后，学生将科研论文提交至指导老师处，由指导老师进行审阅、修正和打分，并提交毕业答辩组。

1.5 完善实验教学考核方式分析

实验课教学模式优化可进一步完善试验教学考核方式，将学生实验考核分为平时表现成绩、实验课成绩和综合实验成绩3 个部分。该考核方式更重视平时表现、创新设计和实验结果的准确率。鼓励学生开拓思维，积极参与科研，提高学生的科研成就感。该考核方式能够较为客观、公正且科学地评定学生的实验成绩，引导学生创新能力和科研素质协调发展，激发学生参与实验的积极性和主动性[13-14]。实验课平时表现中，预习与问答、出勤与纪律、协作性、安全卫生、操作规范性、操作熟练性和实验记录的考核标准分别为10、5、6、5、8、8和8 分，实验报告中，规范性、创新性、结果准确性和分析合理性的考核标准分别为10、10、15 和15分，平时表现和实验报告考核标准总计100 分，占总成绩比重为40%。不同层次实验考核标准见表3。

2 分子生物学实验教学与科研相结合优势分析

教学与科研相结合可让学生在学习知识的同时提升科研能力，使其掌握科学的研究方法，并养成科学的态度和精神。分子生物学实验教学与科研相结合具有以下优势。

2.1 培养复合型人才

实验教学不仅要提高学生基本实验素质，还要帮助学生掌握科研技能。因此，构建以提升知识水平、创新能力和综合素质为主线的实验教学体系十分重要。本研究探讨构建的“3+1”多层次模块化实验教学模式，促使本科生能独立完成毕业论文相关科研实验，有益于培养学生的创新思维和应用解决问题能力，实现科研复合型人才的培养目标。

2.2 提高自主性与创造性

分子生物学实验教师在课堂展示相关科研课题成果，以激发学生的科研兴趣，培养其科研的意识。为促进教学与科研有机结合，可开放实验室，鼓励师生申报科研课题，从而提高学生科研自主性和创造性。

3 混合教学模式成效

分子生物学实验教学改革，采用线上慕课和线下模块化实验教学有机结合的教学模式，通过适当优化调整实验教学内容，加强知识点的连贯性；通过“3+1”实验教学体系实践，激发学生探索未知的热情，提升学生的综合素质和创新能力；通过建立实验教学考核评价新方案，拓宽学生思维，提高学生对结果的分析与讨论能力，在积累知识的同时提升科研能力。

该教学模式取得了良好的教学效果（表4—5），激发学生的学习动力和兴趣；有效地将实验的创造性、趣味性和综合性等有机结合，培养学生的创新思维、自主设计能力和实践动手能力；培养严谨的科学思维，提高解决学术问题的积极性；锻炼学生的学术表达能力，提高其综合素质；吸引更多学生申报相关科研创新项目；增强学生就业于生物科技公司和科研院所的信心。生物学专业的学生在全校创新实验项目中的立项率达到30%，本研究教学改革实践的4 年中，已结题并已发表论文十余篇。

表4 科创项目与发表论文统计

表5 实验教学体系改革效果

4 结语

生命科学发展迅速，新技术、创新理论不断涌现[8]。分子生物学实验教学改革采用线上慕课和线下模块化实验教学有机结合的教学模式，取得了良好的教学效果。该教学模式通过适当调整实验教学内容，加强知识点的连贯性；通过“3+1”实验教学体系实践，激发学生探索未知的热情，培养其综合素质和创新能力；通过建立实验教学考核评价新方案，拓宽学生思维，提高其分析与讨论的能力，在积累知识的同时提升科研能力。