分子生物学综合实验教学改革探索

摘  要：通过对高校分子生物学实验教学现状及实验教学中存在问题的分析，针对性地提出了分子生物学实验教学改革途径。采取了加强实验教材建设、改进实验教学方法、改革实验教学考核评价体系以及加强实验室和师资队伍建设4个方面的综合改革措施。
关键词：分子生物学大实验；教学探索
    随着分子生物学与各生物学科领域的广泛相互渗透［1］［2］，许多有关生命学科专业的高校都纷纷地参与到分子生物学教学探索之中来［3］［4］［5］，以期望学生不仅能获取最新的理论知识还能掌握一些分子生物学实验的基本技能。因此，分子生物学实验教学也成为了教学实践关注的一个重点。
    一、分子生物学实验教学现状
    当前，分子生物学实验指导书不少，其内容也很多，但真正适合本科生且操作性强的实验并不多。大多实验开展不起来，一方面是由于实验操作步骤连续性强，学生没有完成实验的充足时间；另一方面是实验材料、试剂、设备不能同时满足众多的学生来使用。
    大多数的高校一般会根据现有的实验条件，开出一些经典的基础性验证实验，这些实验大多为动物或植物基因组DNA的提取、质粒DNA的提取、琼脂糖凝胶电泳检测DNA、PCR基因扩增、大肠杆菌感受态细胞的制备以及质粒的转化。这类实验具有培养学生进行微量操作和无菌操作的特点，是学生理解相关知识及操作步骤的一扇窗口。此外，也有一些高校［6］［7］，为培养学生的创新能力，将实验内容串联起来，形成一个连续的、紧密的相关系列实验，如通过PCR基因扩增、分离回收与纯化、DNA重组、质粒转化、重组子鉴定与表达组成的一系列综合实验。这类实验有利于学生学会分析问题、学会对理论知识的灵活运用，具有提升学生综合素质的特点。因此，综合实验的优点多被高校看重［8］［9］［10］［11］［12］［13］［14］,学校也非常鼓励多开展此类实验。
    二、分子生物学实验教学存在的问题
    以实验为基础而发展起来的分子生物学，其实践性很强，如何突显出理论与实践的联系，充分发挥分子生物学实验教学对创新型人材培养的贡献［15］，已成为当前分子生物学实验教学改革所面临的挑战。在分子生物学实验内容的组织上，我校偏重于质粒DNA的重组克隆，围绕着重组克隆而建立起了一系列有机联系的实验，依次为大肠杆菌感受态细胞的制备、DNA重组和转化、重组质粒的提取及鉴定。这一系列实验环环相扣，前一实验结果是后一实验的起始，对实验结果好坏的检验也只有待到下一实验结论出来之后才能确定。由于实验结果检测周期长，学生不易即时发现操作过程中的失误，这样就使得学生实验的效果往往是越往后做效果越差，有时甚至没有最终的实验结果，加之受教学学时数的限制，学生没有重做的时间。整个实验能顺利完成下来的学生只占一少部分，大部分学生由于中途实验结果不理想，严重地影响了未完成实验的效果。总的来看，单靠分子生物学课堂上的实验教学来给学生建立起相关的操作技能，有一定的难度。尤其是对刚接触分子生物学实验的学生而言，要让他在脑袋里真正形成微量及无菌操作的观念，需要有一个过程。这些都是需要任课教师不得不做出思考的地方。
    三、分子生物学实验教学改革途径
    尽管实验技能培养内容滞后于理论［16］，的现状仍旧存在，而对于人才培养的要求也越来越高的今天，我们不得不积极面对，采取一些相应的改革措施，以适应现阶段人才培养的要求。
    （一）、继续加强实验教材建设
    1.完善实验教学内容，注重内容的关联性
    本着促进学生对知识的深刻理解与运用，实验内容要尽可能做到覆盖分子生物学重要理论的观点，本课程组开出了植物基因组DNA的提取、随机扩增多态性DNA标记（RAPD PCR扩增）、琼脂糖凝胶电泳检测DNA、农杆菌介导的遗传转化、以及感受态细胞的的制备、质粒重组、转化、提取、鉴定九个实验项目。实验内容涵盖了对携带遗传物质生物大分子核酸DNA的操作、比较了不同植物基因组在组成序列上的差异、通过改变植株遗传物质获得转基因植株以及目的基因的克隆，形成了比较完备的实验教学内容。各实验有着明确的教学目的，实验组成之间又有着紧密的联系，能充分地让学生明白该项实验在分子生物学实验中的地位和作用。
    2.精选实验技术，加强实验技能训练
    琼脂糖凝胶电泳检测技术在分子生物学实验中应用频率颇多，让学生全面掌握这一技术尤其重要。大多初学者感到通过琼脂糖凝胶电泳检测DNA的学习，其实验操作本身并不难，难的是要会对实验结果有一个正确的分析和判断。学生拥有这样的体验和感受是由于缺乏一定的相关实验经验所致，关于这一点学生将会在以后的实验内容如植物基因组DNA、PCR产物琼脂糖凝胶电泳检测结果分析中得到锻炼和加强。
    给学生建立无菌操作的观念，这对需要无菌操作的实验环节至关重要，这一细节常常是学生稍不注意就犯错误的地方。通过感受态细胞制备的实验使学生首先建立起严格的无菌操作概念，在后续相关实验中重复强调，以加深学生对无菌操作的认识。
    微量操作是分子生物学实验操作上的一大特点，让学生学会微量操作，通PCR扩增实验让学生体会微量操作的重要性，培养学生认真、严谨地治学态度。
    无菌操作和微量操虽是实验细节，但这些细节上的问题恰恰在关键时足以造成实验整体的失败。因此，有必要在精选实验技术上多考虑对学生实验素质培养的内容，加强实验技能训练的同时，多注重培养学生严肃、严密、严格的科学态度。
    （二）、改进实验教学方法
    依据每项具体实验目的及要求的不同，采用不同的实验教学方法。总之，是要尽可能地通过分子生物学实验教学让学生掌握本学科研究的基本实验方法、熟练使用相关的常规仪器设备。
    1.建立探究式实验教学模式
    在学生有限的实验教学时间内，教师首先侧重讲解实验内容中各环节间的内在联系、实验操作关键点及注意事项。然后，在学生动手操作过程中注意发现普遍存在的问题，有针对性地及时提示和纠正错误，对个别学生出现的问题进行单独辅导。重视实验失败的学生并及时引导这类学生寻找原因、分析原因及寻求解决的办法。在课堂上，加强师生之间的互动性，用提前预备好的中途实验材料弥补学生因中途实验失败所致的后续实验不能顺利进行下去的被动状态，充分调动学生动手动脑的积极性，不断引导学生自主地完成实验内容。