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新建本科院校農(nóng)林生物專業(yè)分子生物學實驗教學探索論文
摘要：
為提高新建本科院校農(nóng)林生物專業(yè)分子生物學教學效果，應(yīng)注重實驗教學組織方式的創(chuàng)新。強化實驗前準備與實驗后討論，進行實驗教學改革探索。培養(yǎng)學生學習的獨立性、主動性。
關(guān)鍵詞：分子生物學；實驗教學；本科
當今生命科學飛速發(fā)展，分子生物學已滲透到生命科學的各個學科，發(fā)揮著不可替代的重要作用。分子生物學技術(shù)也成為生物相關(guān)學科研究的主要方法和手段。分子生物學在絕大多數(shù)生物本科課程體系中被設(shè)為必修課程[1]。分子生物學實驗是生命科學研究領(lǐng)域中融技術(shù)前沿性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)性于一體的大型專業(yè)實驗課程。重點大學生物專業(yè)培養(yǎng)的是世界一流生物學家的后備軍，在分子生物實驗教學改革方面具有廣闊的國際視野，時刻跟蹤學科前沿動態(tài)。地方本科院校由于學術(shù)底蘊、實踐能力與重點大學有很大的差距，在分子生物學實驗教學的實施過程、開設(shè)實驗項目的選擇上不能機械的挪用照搬。
新建本科院校在設(shè)備、經(jīng)費等有限的條件下，如何高校利用各種資源，提高分子生物學實驗教學質(zhì)量是個值得探討的課題。
1、實驗教學革新定位。
實驗對于自然科學來說，是科學認識的一種最基本的方法。高水平實驗教學是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的高效載體。突出實驗教學，利于學生主動建構(gòu)科學的知識體系。目前實驗體系常見的3層次包括驗證性實驗、綜合型提高性實驗、研究創(chuàng)新性實驗。新建本科院校分子生物學實驗在實驗學時比上不能依照重點大學的1∶1∶1比例分配標準，而是應(yīng)該把重心放在第一個層面基礎(chǔ)實驗上。
目前分子生物學實驗存在以下不足：有效針對性不強，規(guī)定實驗多，自選空間小；深層次指導(dǎo)不足；重技術(shù)、缺思想；重結(jié)果、輕分析。實驗教學的革新包括實驗內(nèi)容設(shè)計改革、實驗技術(shù)方法的創(chuàng)新和實驗教學組織方式的創(chuàng)新。
新建本科院校分子生物學實驗教學在現(xiàn)有設(shè)備、經(jīng)費的條件下，有效利用現(xiàn)有資源，多在加大學生的自主能動性下功夫，力爭在實驗教學組織方式上面的創(chuàng)新。筆者認為實驗深層次指導(dǎo)體現(xiàn)在兩個方面：一是實驗難度要緊跟學科前沿動態(tài)，二是在實驗過程中老師引導(dǎo)方面要深挖，多下功夫，而不只是實驗前講解、實驗后總結(jié)。所以發(fā)揮學生的主觀能動性，讓學生從思想認識對實驗上加以重視，并不等于要丟掉教師的主導(dǎo)地位，而是要在怎么指導(dǎo)上下工夫，指導(dǎo)不等于大包大攬。
2、實驗教學組織方式革新。
（1）引導(dǎo)學生端正實驗態(tài)度。
培養(yǎng)學生建立正確、嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度、養(yǎng)成正確實驗操作的習慣、以及為以后的實驗學習樹立信心至關(guān)重要。在每門實驗課的第一次課中，任課老師都會給學生這么講解。筆者認為在具體實施過程中，教師不單要說，更重要的是合理引導(dǎo)。讓絕大多數(shù)學生愉快的完成實驗。主觀能動性決定學生自身的態(tài)度。
�。�2）問題為基礎(chǔ)的教學方法。
在實驗教學中的應(yīng)用 為了保證實驗的預(yù)期效果，引導(dǎo)學生就實驗項目涉及的背景知識、實驗方案、相關(guān)的實驗設(shè)備與方法、時間安排、疑問等幾個方面自己提出問題，自己分析、解決。避免學生盲目的實驗、稀里糊涂的實驗。分子生物學實驗試劑用量很少，在一些步驟上看不見明顯的實驗現(xiàn)象。如果學生不清楚整個實驗流程及相關(guān)的實驗知識，在實驗結(jié)果的分析、判定上不知所措。
目前我們?yōu)楸究粕_設(shè)了32學時的實驗，內(nèi)容包括DNA提取、PCR、感受態(tài)細胞的制備及轉(zhuǎn)化、質(zhì)粒提取、重組質(zhì)粒的鑒定。如何才能利用有限的經(jīng)費、資源、時間讓學生最大限度的掌握相關(guān)的知識。以往的實驗教學中注重教師講解基本實驗原理及操作注意事項等內(nèi)容，演示實驗過程，就事論事，學生掌握的知識面非常局限，學習缺乏積極主動性。現(xiàn)在，我們在實驗教學前分專題、讓學生分組集中討論理論知識，拿出實驗設(shè)計方案，并對實驗課所要涉及的實驗技術(shù)進行講解。
例如聚合酶鏈式反應(yīng)專題中包括實驗原理，反應(yīng)體系，結(jié)果分析，方法拓展及應(yīng)用。通過討論、講解、自行設(shè)計實驗，可以了解到多種PCR方法，知道PCR廣泛的用途。再比如DNA提取實驗：背景知識包括細胞破碎的方法及各種方法的原理和優(yōu)缺點、基因組DNA的提取、從植物組織提取DNA、從動物組織提取DNA、細菌DNA的制備、DNA的檢測、DNA的不同提取方法及比較；實驗準備有絞股藍葉片基因組DNA的提取中所用到的實驗材料、儀器、耗材；注意事項包括葉片磨得越細越好；移液器的使用；由于植物細胞中含有大量的DNA酶，因此，除在抽提液中加入EDTA抑制酶的活性外，第一步的操作應(yīng)迅速，以免組織解凍，導(dǎo)致細胞裂解，釋放出DNA酶，使DNA降解。
實驗教學組織流程：實驗項目—分組、分專題—問題提出—相關(guān)資料的獲�。▓D書、教材、網(wǎng)絡(luò)）—討論—預(yù)見可能遇到的問題—學生自己講授—學生自行準備實驗—實驗—實驗報告的書寫—老師總結(jié)、回顧。老師總結(jié)、回顧放在最后，有利于加強學生的自主學習能力、培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力、避免學生被動接受。提高學生對實驗設(shè)計、具體操作的總體規(guī)劃、先后次序、時間安排合理。通過全方位的講解，使學生站在一個比較高的平臺上，對所做實驗心中有數(shù)，知道所學實驗的應(yīng)用。
當然這種以學生為主體的教學組織形式也是有風險的，可能由于學生預(yù)習不足導(dǎo)致實驗過程的失敗。教師可以在做預(yù)實驗的時候，備份實驗結(jié)果留做展示，幫助學生理解實驗過程、以便更好的學習相關(guān)的理論知識。
�。�3）適當增加實驗的趣味性。
為了提高實驗的趣味性，可以選擇人類的性別決定因子TDF基因的擴增、FMR1基因CGG重復(fù)性，推算個體CGG重復(fù)次數(shù)，同時，借助這個實驗可以讓學生理解DNA多態(tài)性。
�。�4）學生自行準備前期實驗。
在分子生物學實驗教學過程中，應(yīng)盡可能地讓學生自己準備實驗試劑、材料。分子生物學實驗特點實驗耗時，很多實驗是環(huán)環(huán)相扣、一氣呵成。比如感受態(tài)細胞的制備前期要菌種劃線培養(yǎng)、挑取單菌落培養(yǎng)、轉(zhuǎn)接擴大培養(yǎng)、CaCl2制備感受態(tài)細胞。整個實驗耗時2個工作日。如果老師準備好一切，學生實驗中只動手加CaCl2的程序，學生對制備感受態(tài)細胞的實驗思路鏈條不完整，同時還很容易產(chǎn)生枯燥、厭倦的心理。分子生物學實驗中試劑的準備也是至關(guān)重要的一環(huán)，有許多的注意事項，如提取RNA時，實驗材料需要用DEPC處理，瓊脂糖凝膠要用電泳緩沖液配制等。讓學生以組為單位自己配制，不僅使他們更好地學習實驗技術(shù)，還培養(yǎng)了他們的獨立工作能力和責任心。這也是培養(yǎng)學生學術(shù)發(fā)展的潛力或者社會職場的競爭力的手段之一。
實驗準備過程中有個等待的過程，如何有效利用這段時間，合理安排自己的實驗內(nèi)容，其中也蘊含著時間管理、有效路徑的理念。等待的過程還能讓學生體會實驗過程必須耐得住寂寞。
學生自行準備前期實驗等于在時間、空間、設(shè)備上還學生實驗的主動權(quán)。這就要求實驗安排的時間上要相對集中，減少與其他課程教學的沖突。
�。�5）idea—培養(yǎng)學生的想像力。
有學者說“當你進入實驗室時，要像脫掉外衣那樣放下你的想像力”是告訴我們在對待實驗操作、實驗結(jié)果不能想當然。筆者認為培養(yǎng)學生的想像力應(yīng)該是實驗教學的靈魂，也是最難做到的。
一方面，引導(dǎo)學生從分子生物發(fā)展中體會，比如從pcr歷史體會Mullis的想象力。PCR確實是實驗中的一個小技巧，pcr is simple idea。再就是與教師科研項目對接，從教師相關(guān)的科研去提升學生創(chuàng)新能力。作為培養(yǎng)學生熟悉和掌握前沿技術(shù)的重要課程，分子生物學實驗教學有義務(wù)、也有能力在培養(yǎng)學生的科研意識、科研思維等方面做出應(yīng)有貢獻。
�。�6）考核———團隊分。
教學中發(fā)現(xiàn)，有的同學只是埋頭做實驗，有的同學不喜歡做實驗，但能想出一些好的點子改進實驗過程，改變實驗具體流程，提升實驗速度。有的同學喜歡動手，有的同學喜歡思索。實驗中小組人員互補，各盡其能，愉快的接受實驗并順利實施實驗過程，也符合因材施教的教學理念。考核方式通過給團隊分，可以培養(yǎng)學生統(tǒng)一協(xié)作的團隊精神。實驗結(jié)果匯總和討論過程是實驗中一項必不可少的重要步驟[2]。團隊討論完畢，統(tǒng)一匯報，形式可以多樣話，以ppt或小論文形式均可。
三、結(jié)語。
隨著新世紀對高素質(zhì)人才的知識、能力、技能等綜合素質(zhì)的要求，實驗實踐教學也越來越受到各高等校的重視[3]。針對新建本科院校農(nóng)林生物專業(yè)的特點，實驗教學組織方式革新無疑是提升分子生物實驗教學一種有效方式。
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