研究生分子生物学实验教学改革及思考

时间:2022-07-31 12:19:50

研究生分子生物学实验教学改革及思考

摘要:研究生分子生物学实验技术课程是当今高校生物类专业研究生必修的课程,它在研究生后续的科研工作中起着重要的作用。本文在作者具有多年实验教学改革经验的基础上,针对当前研究生在分子生物学实验课学习过程中存在的问题,进行了大胆改革,将分子生物学实验课程的内容按照科研思维从整体上设计为一个完整的综合大实验,并将我校分子生物学研究领域所采用的成熟的实验手段及技术引入到研究生教学,改革后的实验体系中各个实验既有独立性,又存在连贯性,从而提高实验教学质量。并就所取得的成绩阐述了如何从科研理念角度探索出一套适应生物类研究生分子生物学实验的教学思想和教学方法,为研究生今后的科研工作奠定了良好的基础。

关键词:分子生物学;实验教学;教学改革

中图分类号:G642.423 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)03-0186-02

目前,分子生物学实验技术已广泛应用到各类生物学专业的科研工作中,成为生物学领域科学研究的基本实验技能。分子生物学实验课程是各大院校生物类研究生入学的必修课,此门课程掌握的程度影响着研究生后续科研工作的开展。所以如何让研究生在学习分子生物学理论知识后尽快掌握扎实的实验技能成为分子生物学教学实践的研究热点。

近年来,针对如何提高我校研究生实验教学质量的问题,我们曾经走访考察了北京大学、清华大学和北京师范大学等国内著名大学,学习领会重点知名学校的教学思维和教学内容,结合北京林业大学实际情况和教学特点,在教研室集体多次讨论的基础上,本着注重培养研究生科研素质和科研思维、提高研究生实际动手能力的目的,我们优化了为全校生物科学、生物技术、林学、园林等专业开设的研究生分子生物学实验技术课程体系,对改革教学内容和教学方法进行了尝试,并取得了较好的教学效果。

一、分子生物学实验教学存在的问题

我校原来的分子生物学实验教学内容比较简单。实验内容主要包括一些基本的实验操作技术:如植物DNA和质粒DNA的提取、RNA分离纯化、DNA酶切鉴定及重组、PCR扩增技术、感受态细胞制备、目的基因连接与转化等等。这些单项实验彼此间缺乏内在联系,学生往往会在认真做好了实验,并得到理想的实验结果后,反过来请教老师这个实验的用途是什么。可见由于实验内容之间存在的不连贯性,学生就可能没有真正理解和掌握分子生物学实验课程中的核心问题。后续课程效果调查表明,虽然研究生抱着很大的热情和期待认真地学完该课程,但实验结束后,留在学生脑海中的印象模糊,到实验室进行后续的科研工作时,还是感到无所适从、无处下手。即实验的效果并没有充分发挥出来。此外,由于受实验课时和经费的影响,传统教学中任课教师会在实验前为学生做好一切准备工作,如试剂配制、仪器调试,甚至把药品分装成小份分发到每个小组。这种做法严重地限制了学生上课学习的积极性。由于研究生缺乏学习的主动性,在实验前没有做充分准备的预习,产生的后果是实验结果出来后,学生不知如何分析,实验中出现的问题也不知如何解决。这种现象严重影响了学生对实验课的兴趣,不利于学生动手能力和创新能力的培养。实验教学的目标不仅要传承课堂所学的知识及增强实验技能的训练,更要在实验教学中培养学生的科研素质、科研技能和创新能力。为了使研究生真正得到分子生物学实验技术的锻炼,有必要对现有的实验教学体系进行改革,以便真正达到培养研究生的目的。

二、分子生物学实验教学改革的探索

1.实验内容的改革。教学体系主要体现在要以科研的理念教育学生,即在教学中首先提出问题,然后引导学生可以用哪些方法和实验技术来解决问题,而不是在学生学会了实验技术后,往往会迷惑这些技术可以解决什么问题。基于上述问题,我们教学改革的出发点为注意结合研究生教学以及分子生物学技术的特点,优化原来较为分散的教学内容,以实验体系要求完整性、系统化、实用性为原则,在原有分子生物学实验教学工作基础上,针对我校研究生科研工作的特点,对分子生物学实验教学体系与教学方法进行了改革的初步探索。在充分调研的基础上,我们把改革后的分子生物学实验课程重点放在主要围绕“绿色荧光蛋白(GFP)基因”展开,整个实验内容包括原核生物细胞转化、质粒DNA的分离纯化、限制性内切酶对质粒DNA的酶切与琼脂糖凝胶电泳鉴定、重组技术、PCR基因扩增、蛋白质电泳分离表达蛋白、蛋白质转移技术、蛋白质分离纯化技术等。这些实验的内容不仅涵盖了之前所开设的所有基础验证性实验,而且其连贯性和综合性大大提升。实验方案初步确定后,老师和相关实验室的研究生开始预作实验,发现不适合的地方及时修改,经过反复实验、讨论,我们完成了综合实验方案。通过综合设计性实验的开设,不仅可以使学生强化课堂所学分子生物学的相关知识,在此基础上,牢固掌握相关的实验技能和实验手段,在注重提高了学生的实践动手能力的同时,更要注重提高研究生对所学实验技术的应用能力和分析实验问题的能力。现在的整个实验内容涵盖了分子生物学的基本实验技术,每个实验之间都有着非常紧密的联系,改变了以前分子生物学实验之间割裂无联系的状况。各项实验相对独立,但无论在逻辑上还是在时间上,前后都是紧密关联的。

2.教学方式的改革。在教学方式上,我们做了如下工作:①在每次实验前,老师都要应集中讲解实验原理,把基础知识和实验中要遇到的问题讲解透彻,带领学生仔细分析实验步骤,并针对关键操作、技术难点或容易误解之处进行详解,有必要时进行演示,使学生能更好地掌握实验原理和技术,并要求学生重视实验课程的预习。②为了保证实验的连续性,实验课集中在二周内完成;实验课全天安排。由于有的分子实验需要等待的时间较长,为了有效利用研究生的时间,实验前我们合理安排实验内容和时间,在开课前把实验安排和进度告诉学生,使研究生可有效的利用时间。这种安排可使学生在操作时目标明确,也因其与科研的节奏和气氛相符,而使学生体验到科研的乐趣而对未来的科研工作产生了向往。③我系的研究生从入学开始就参加了课题组相关实验技能的培训。在实验技能上优于其他专业选课的学生。根据这一优势条件,我们每年都要安排2~3名学生参加到实验教学中来,研究生参与实验教学的好处为:一是学生之间更便于交流;二是同时提高了我专业学生的实验基本理论和实验技能,提高了研究生的综合素质,起到了一举两得的作用。④由于其独特的优势,多媒体教学在理论教学中已经成为不可缺少的教学工具,而在实验教学中的优势却因条件所限制。自2005年起,生物科学与技术学院的实验中心开始为各个实验室安装多媒体系统。经过几年的实践证明,实验课程采用多媒体网络教学与实验教学相结合,利用了教学课时,拓宽了实验教学的知识面,提高了实验教学效果,得到了师生的一致认可。使用多媒体实验课件后,我们可以将复杂的实验原理以生动的图像加以简练的文字表达出来,可以很便捷地控制实验过程和时间,便于与学生课堂交流,取得了很好的实验效果。在课堂上,我们经常引导学生到网上检索实验中的问题,进一步引申在科研中如何利用网站寻找解决实验问题的方法,帮助研究生提高在科研中检索文献的能力,增加他们的学习兴趣。这种实验方式可以提高研究生解决科研中出现问题的能力,为进入实验室进行科研研究做好技术上和心理上的准备。在授课过程中,老师要经常有针对性地提出一个问题,引导学生寻找解决这个问题的方式方法。

虽然在分子生物学实验改革中,我们经过摸索探讨取得了一定的成绩,但对于大幅度提高学生的综合能力的目标仍存在很大差距,这就要求我们实验课教师要在教学过程中不断进行总结和思考,本着作为教师培养学生的高度责任感,把培养学生作为我们首要的任务,就能将分子生物学实验教学不断得以完善。

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通讯作者:汪晓峰。

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