生物技术实验课程的设计

一、实验内容的选择

有针对性的选择适合于本校生物技术专业学生的实验内容，编写适合于本校学生的实验大纲和讲义。在实际教学过程中，我们将实验内容进行了全新的设计组合，将分子生物学实验课程从整体上设计为一个完整的、系统的大实验，其中包含不同实验技能的小实验，每一个具体的小实验之间既相互独立，又相互联系。目前，分子生物学发展日新月异，分子生物学实验技术也因为新技术的不断涌现而发生了巨大变化，分子生物学中许多实验方法与现今生产技术手段、合成制备途径、现代分析方法差距较大，达不到提高产率、节约环保的新要求［4］。因此，对分子生物学实验内容的选择，还包括不同实验手段的选择。在选择最适合的实验内容的前提下，大胆剔除一些过时、被新技术淘汰的技术手段。适当增加一些科技含量高、实验性强的内容，有针对性地减少验证性实验内容，增加综合性和设计性实验内容，以锻炼学生的综合实践能力［5］。实验总体设计是使用微生物作为试材，解决外源DNA在大肠杆菌中的表达载体的构建，这也是分子生物学实验最核心的部分和最广泛应用的部分。外源DNA是本专业老师课题研究中使用的某一完整基因片段，选择这样的基因并向学生说明该课题的总体设想，让学生了解我们所学的实验技术是解决重要生物学问题的必要手段。具体实验包含质粒DNA的提取和纯化、琼脂糖凝胶电泳分离、DNA分光光度法测定DNA的浓度和纯度、限制性核酸内切酶的酶切与鉴定、从琼脂糖凝胶中回收DN断、大肠杆菌感受态细胞的制备及转化、PCR基因扩增技术、DNA的重组技术等实验。同时，我们选用目前应用最广泛的实验手段，比如质粒的提取纯化采用离心柱法、大肠杆菌的感受态制备采用经典氯化钙处理、化学转化等。通过这一套系的实验，学生们既掌握了分子生物学基本的操作技能，也了解了完成外源DNA在宿主细胞中表达的整套实验方案。

二、实验教学方法的实践

分子生物学实验操作的特点比较突出，不同于以往的物理、化学实验，分子生物学实验的操作对象是看不见摸不着的分子，学生不容易通过实验有直观的印象，所以不利于学生对实验原理的理解和掌握。另外，分子生物学实验操作精细，药品用量微少，仪器设备比较精密，所以，没接触过分子生物学实验的学生容易产生困惑，不知从何下手，针对分子生物学实验的这些特点，在实验教学手段上我们多方面着手，加深学生对实验原理的理解和实验过程的掌握。(一)利用生动的图片和模拟动画。在分子生物学理论教学过程中，积累了大量的图片和动画，用以演示分子活动过程。比如，对于PCR这个过程，学生们不容易理解，就给同学们在黑板上演示其步骤，同时辅以动画，让学生真正地了解PCR过程的基本原理。(二)近距离演示实验。分子生物学实验过程中会大量的涉及微量操作，教师在进行演示的时候，做到近距离手把手演示，让他们了解如何精准的量取适量的试剂进行试验。在分子生物学中，很多实验都是在体外模拟生物体内的条件来进行，因此，每一个反应样品都需要加入多种试剂进行反应。仍以普通PCR反应为例，所需试材包括:模板DNA、上下游引物、dNTP、聚合酶、缓冲液、去离子水等六种，在进行演示实验的时候，每加入一样试材，告知学生加入的目的，加深学生对实验原理的进一步了解。另外，近距离演示实验还可以规范学生的实验操作，比如高速离心机使用时的配平问题是规范使用离心机的关键;提取质粒时，当加入溶液I重选菌体后，加入碱性裂解液溶液II时，必须缓慢颠混，这是质粒能否提取出来以及提取纯度高低的关键等。因此，对这些基本操作的规范化指导，有助于培养学生良好的实验习惯，为以后的工作提供良好的研究思维和动手能力［6］。(三)合理安排。设计的分子生物学实验总的来说是一个大实验，所以，既要注重学生由浅入深的认知规律，又要把握整个实验的连续性。分子生物学另一个特点就是有的实验需要长时间的等待，所以合理进行实验安排非常重要，包括的对实验顺序的安排和对实验时间的安排。比如感受态的制备和转化实验，需要在第一天晚上将制备感受态的细菌接种，过夜振摇培养。同时将需要转化的DN段和质粒片段进行过夜连接。第二天一早，再次以1%接种到新鲜培养基中，约4个小时振摇培养后，细菌的OD值约0．4-0．6之间，即细菌处于对数生长期，用于制备感受态细胞。同时将连接体系取出置于4℃冰箱备用。感受态细胞制备好以后，以连接体系做转化实验。慢速振摇1小时后，涂平板筛选。第三天一早鉴定实验结果。这样合理的安排时间避免了不必要的等待。实验安排紧凑，有利于学生了解各实验之间的有机联系。

三、实验考核方式

在实验教学过程中，传统的实验考核方式，比如实验报告的提交等，暴露出许多弊端，许多学生完全是为了应付差事，在收上来的实验报告中，常出现全班同学只有两、三个版本的状况，即有两三个成绩较好的同学自行完成，而其他同学则抄袭了事。为了杜绝这种现象的发生，让学生的成绩真正反应学生的水平，将实验报告的成绩降低为30%，并采取雷同扣分制。在实验操作过程中随机提问，根据学生的实际操作情况、对所做实验原理的了解程度，以及实验后对实验的复述情况，给出学生60%的成绩。另外，考勤占总成绩10%，出勤情况从一个方面反映学生对实验的重视程度以及责任感。四、结语本校的生物技术培养方案旨在培养掌握生物技术的科学原理、基本知识、基本理论，具备生物技术的综合专业技能，具有良好综合素质的能力强、有创新精神的生物技术高级人才。通过对实验内容、实验方法的精心选择，将新颖实用的实验技术与要解决的分子生物学问题有机结合在一起，引导和鼓励学生在实验中积极思考，培养学生的动手能力，建立新的学生成绩考核方式，本分子生物学实验教学体系已在2009、2010届生物技术学生中取得了良好的教学效果，在之后的教学过程中，还应根据实际情况不断的加以完善。（本文来自于《吉林化工学院学报》杂志。《吉林化工学院学报》杂志简介详见.）

作者：葛雅琨 张元新 温钢 单位：吉林化工学院 化工与生物技术学院