农学类专业《分子生物学实验》课程体系的优化

发布时间:2020-01-01  点击量:

作者:方中明
  【摘要】本文在比较国内高校《分子生物学实验》课程体系基础上,结合我校农学类专业本科教学计划,将《分子生物学实验》实验教学项目进行整合,重新设置了综合性的实验课程体系,并运用多种教学方法,改革实验课程考试方式,使学生全面掌握分子生物学基本实验技术,为本科毕业论文或读研深造等打下良好的基础。
  【关键词】分子生物学实验  课程体系  设计性实验
  【中图分类号】Q7-4 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2019)48-0204-02
  2019年6月28日,全国涉农高校共同发布了《安吉共识——中国新农科建设宣言》,宣言指出原有传统农业知识体系已不能适应未来“三农”发展的需要,而涉及生物技术等交叉融合的一些知识将会进入“新农科”的知识范畴,新农科建设将构建农林教育质量新标准,主动布局新兴农科专业,用生物技术等现代科学技术改造提升现有涉农专业,推进课程体系、实践教学、协同育人等方面的改革,推进农科与理、工、文学科的深度交叉融合,为乡村振兴发展提供更强有力的人才支撑。
  分子生物学技术作为一门新兴学科,已渗透到生命科学的各个领域,极大地推动了生命科学的发展。为了适应新农科的发展和满足国家对农业领域人才的需求,我们在重基础、求创新的思想指导下,不断加大教学改革力度,逐步建立了一套全新的分子生物学技术实验课程体系,全面注重对学生综合实验能力和素质的培养,获得了较好的成效,对推动高校农林类专业课程实验教学的改革和实验教学体系的完善起到了借鉴作用。
  一、课程体系的建立
  《分子生物学实验》课程体系的设计围绕分子生物学DNA、RNA和蛋白三个层次设计连续性的综合实验。实验体系强调由浅入深、循序渐进、注重创新的原则,以作者科研课题中的一个水稻转录因子BZR1基因为主线展开,实验内容包括以下八个实验:实验一、水稻基因组DNA的提取;实验二、水稻基因敲除载体的构建;实验三、水稻总RNA的提取;实验四、水稻总RNA的反转录及基因表达鉴定;实验五、水稻基因在原核细胞中的诱导;实验六、水稻基因在原核细胞中的表达;实验七、水稻小苗总蛋白的提取;实验八、Western blot检测水稻BZR1蛋白。实验一和实验二是DNA层次上对DNA进行提取和改造,既有传统的CTAB法提取植物总DNA,又融入了最新的基因敲除技术,使得学生对DNA的存在和改造有更深的认识。实验三和实验四是RNA层次上对RNA进行提取和鉴定,既有传统的Trizol法提取植物RNA和反转录RNA,还融入了实时荧光定量PCR技术鉴定RNA,让学生对基因的选择性表达有更深的理解。实验五和实验六是在原核细胞中实现水稻基因的表达,通过这两个实验,学生将对原核生物基因表达调控有更深的了解。实验七和实验八是水稻基因在水稻中的蛋白表达检测,使得学生对蛋白翻译这一过程了解将更加深刻。
  二、教学方法的应用
  实验教学方法的选择直接影响到学生的兴趣和学习效果,且对学生科学思维和创新意识的启迪起到重要作用。本实验课主要教学方法如下:
  1.板书补充:以往的实验教学是教师做实验准备,学生在实验中“照方抓药”,不利于培养独立工作能力。本实验教学中省去了实验原理和实验仪器部分的板书,学生需要认真听讲,并通过放电影回顾、查阅书籍和网络资料等方式在实验报告中写出实验原理和实验仪器。这样的板书形式,不仅使学生上课能够更好地认真听讲内容,还让他们能够及时复习实验原理,同时还培养了他们在实验过程中做个仔细观察的有心人。
  2.多媒体视频协助:根据8个实验项目,每两个连续的实验由一位分子生物学实验课相关老师拍摄实验的全过程视频,重点包括实验目的、实验原理和实验具体步骤,配备带字幕的讲解,这样在给学生预习或复习时既形象又生动,使实验全程变得具体化、形象化,从而化难为易,起到事半功倍的效果。
  3.开放式教学:由实验员老师在工作日开放教学实验室,为学生开展自选式、设计型、研究性实验提供必要的条件,必要时实验员老师和其他任课教师进行跟踪指导,为学生实验技术的巩固和提升提供了机会。同时,任课教师还组织班级学生参观各个科研实验室,了解各个实验室的科研动向,这样既开阔了学生的眼界,也激发了学生自主学习热情,使学生有更多的机会提高实验技能训练,也为学生将来进入各个课题组进行本科论文和研究生学习锻炼提供了机会。
  4.研究式教学:任课教师上课布置本课程需要提供课程论文作为期末考核,形式是一个实验相关的主题写一个综述论文或实验专题报告。学生通过教材、文献和网络资源,广泛收集综述或专题的相关文献,是一种结合课程进行的模拟科学研究。通过课程论文的写作,考查了学生分析问题和运用基本理论解决问题的能力,能够引起学生对该课程前沿理论和热点问题的关注,锻炼学生的写作能力,提高学生的科学素养和水平。
  5.分组教学:随着教学手段的更新与发展,如何激发学生的学习积极性以及让学生获得更好的学习效果变得越来越重要,而分组教学作为一种广受关注的手段在实验课中也可以进行应用。《分子生物学实验》项目多为综合性的实验,在实验过程中,将两个同学分为一小组,共同使用一套微量移液器,同一电泳槽,共同完成文献综述和专题报告,在实验中相互帮助、相互监督,共同完成实验结果,可以培养相互协作精神和良好科研习惯。
  通过这些教学手段的应用,使学生全面掌握好分子生物学技术,为学生即将开展的本科毕业或读研深造打下良好的基础。该体系锻炼了学生动手能力,分析问题、解决问题的能力,发挥了学生的主观能动性,提高了学生的文献检索能力,解决了本科教育中在基本技能训练与发展创新能力方面存在的衔接问题,有效地提高人才培养质量。
  三、考核方法的创新
  实验课程主要训练学生实验技术、科学素养和良好习惯,科学、公正、客观地全面评价学习效果,对于调动学生学习的积极性起到重要的作用。《分子生物学实验》考查的内容不仅有所学的知识和技能,还有运用知识的能力及实验中表现出的合作精神、认真与实事求是的科学态度等。
  本课程考查包括以下四个方面:(1)平时成绩(占30%):包括实验技能(占10%)、实验态度(占10%)、实验常识、习惯和合作精神(占10%)等;(2)实验报告(占40%):包括实验原理完整性(占10%)、實验结果完整性(占10%)、实验结果分析(占10%)、思考题作答(占10%);(3)课程论文(占20%):注重培养学生的知识加工和获取能力,文献综述类型主要考查文献检索的广度和深度(占10%)、文字表达和写作格式(占10%);专题报告主要考查实验结果系统总结(占10%)、文字表达和写作格式(占10%);(4)期末口试(10%):教师在最后一次课给学生20个题目,涵盖分子生物学各个项目的实验原理,关键操作步骤和仪器使用细节,让学生在课下准备好答案,两周后每个学生随机抽取5道题,进行面对面一对一的脱稿口试,相关成绩汇总记录到期末考核的成绩中。
  上述考核方法涵盖平时和期末全过程,环节分布合理,对课程论文和期末口试的应用,培养了学生思考问题和解决问题的能力,同时对实验关键步骤动手操作和文字表达能力提高都有很大的帮助。
  通过上述《分子生物学实验》课程的系统改革和探索,有效推进了分子生物学与农学类本科专业的深度融合,着力提升了农业类课程的高阶性、创新性和挑战度,在实践平台中打造了农学类本科《分子生物学实验》金课。
  参考文献:
  [1]朱俊华,陈红,汪娟等. 生物技术实验中心的建设与实验教学改革的研究[J].实验技术与管理,2006(11):236-238.
  [2]刘进元等.分子生物学实验指导[M].北京: 清华大学出版社, 2002.
  [3]张盖伦.50余所涉农高校达成《安吉共识》 新农科建设有了“施工图”[N]. 科技日报,2019-07-04(8).
   作者简介:
  方中明 (1984.9-),男,汉族,安徽省黄山市人,现职称:特聘教授,学历:博士,研究方向:植物分子生物学。

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