浅谈如何提高大学生分子生物学实验技能

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摘　要：随着功能基因组学的发展，分子生物学逐渐成为生命科学领域一门必修课程。分子生物学是对生命个体在分子水平的研究，它主要包括DNA、RNA及蛋白质分子间的特性、相互关系及其相互调控机制。本科生的分子生物学课程是以培养学生的实验技能为指导思想，通过实验实际操作来强化分子生物学的基本知识。本文从实验教学中存在的问题入手，指出了传统实验教学模式的局限性，并提出了对实验教学体系进行改革的思路及探索，以提高大学生的实验操作技能关键词：分子生物学 实验技能 生命科学
分子生物学是在生物化学等学科的基础上发展并建立起来的。最早是由Warren Weaver提出首先在Harvey Lecture上应用的[1]。自20世纪50年代以来，分子生物学逐渐成为生命科学的前沿与生长点，其研究领域涵盖了遗传学、生物化学和生物物理学等学科，且分子生物学是一门生物学和化学之间跨学科的研究[2]。分子生物学是一门实验性很强的学科，不仅要通过实验去验证理论，更要从实验中得到一些启发，进而进行创新。这就要求学生要具有较强的观察力和动手能力，从而才能更好地掌握和发展现代分子生物学的技术和基本理论。传统的分子生物学课程及实验课程大多是一些基本原理的验证和一些常规的实验技能操作，对学生的实验技能训练比较单一，学生只能被动地掌握一些基本理论和实验技能，不能独立分析和处理实验中出现的问题，更是缺乏创新精神，实验课更是应付了事。为了切实提高学生的实验技能、思维及创新能力，有必要对现在的分子生物学及实验课程进行一些改变和改正。
　　首先我们从理论教学模式的改变和改正。现在的理论教学放在第一位的，实验教学依附于理论教学，作为验证理论的一种手段[3]。实验课程大多是理论教学中理论或定律的验证，各门相关生命科学课程的实验之间相对独立、缺乏联系，学生思维也被局限于各相应的理论课程。这种模式只适用于基本技能的训练，不适应创新能力的培养，不能激发学生的积极性和创造性。要改变这种教学模式，最起码的要求就是理论教学和实验教学有机结合，让学生在学习理论知识的同时进行一些基本实验的操作，让学生在理论课程及实验课程中多思考、多观察并多提问问题。分子生物学的实验大多是用眼睛看不到、用手摸不到的，这就要求我们老师在理论和实验课中尽可能地展示一些相关分子的模型，同时采用现场实验的方式给学生加以灌输，也可以让学生先动手做相关实验，以便激发学生的兴趣和思维，主动地去学习理论知识。同时按照国家素质教育的要求，以培养创新能力为主线，重新建立课程结构体系，实验教学环节尽可能独立开设实验课；对不具备独立开设的实验教学环节，努力按课程群设置实验课，使实验教学逐渐建立起与理论教学紧密配合又相对独立，由不同层次、不同系列的实验课程组成的实验教学体系。
　　其次是实验教学的模式改变。众所周知，现在大多学高等院校实验课的教学模式还是保姆式模式：即实验技术人员准备实验药品、调好实验仪器，配制实验试剂，教师板书好实验步骤及其原理，学生按部就班地按照实验步骤一步一步做实验，得出实验结果，写实验报告，交实验报告。这种实验教学模式让学生基本没有自主性，基本抹杀了学生的创新能力，无法提高学生的实验技能。要改变实验教学中这些传统的弊端，我们有必要从准备实验开始，让学生主动参加。为了让学生能更好地理解整个实验是怎么开展的，可以在教师辅导的前提下，让学生自己准备实验。例如质粒提取这个实验，让学生提前准备药品，调试仪器并配制一些实验溶液，等这些所有的都已准备完毕，学生对实验的整个流程都了解清楚。特别是一些药品的使用、仪器的使用规则印象特深刻，基本上能够做到安全地使用实验室，不仅能有效地防范实验事故的发生，同时能培养学生独立思考问题和解决问题的能力，激发学生的主动能动性。实验基本操作的规范也是分子生物学实验中相当重要的一环。在实验教学中，指导老师从始至终都要强调规范操作的必要性，同时还要指出操作中常易犯错的地方，同时让学生知道每个实验操作规范可影响实验结果，以及为什么会影响，比如分子生物学中移液器的使用，必须规范，不规范会致使实验数据的偏差以及假阳性。实验过程中，老师要不停的观察每组实验，碰到问题及时启发学生去解决，解决不了的问题老师可以引导学生，不要直接去帮学生解决问题，多让学生动手、思考，充分发挥学生的主观能动性。实验结果会因个人能力的不同差异显著，要让学生互相参与讨论实验结果，让学生相互谈谈自己是如何做出这样或那样的实验结果，这对发现学生做得好与不好有很大的帮助。另外实验教学中可以采用一些多媒体的手段，有助于学生理解一些抽象的概念和实验原理，使实验内容更加直观、生动、形象，有助于学生加深对分子生物学抽象内容的理解，可以极大地丰富了实验课内容，提高实验课的质量，使实验课内容变得更加生动、形象、引人入胜。
　　最后要从实验课内容上进行改革。传统的分子生物学实验课程中，每个实验的安排都是相对独立的，且大多是验证型实验，随着现代生物技术的迅速发展，本科生的实验教学内容有些滞后，不断涌现的新知识和新技术都没有安排到实验教学中，比如RNA干涉技术、分子标记等。鉴于以上几点，传统实验教学内容有必要进行相应地调整，以开拓学生的视野，提高学生综合运用知识的能力。首先将实验教学内容进行整体优化、筛选整合，将创新意识和创新能力的培养贯穿于整个实验教学的全过程。根据教学大纲，精选实验项目，既能保障了实验课与理论课、教学与实习的有机衔接，又能避免教学内容上不必要的重复，从而有效地利用了教学课时，增大了教学信息量，提高了实验课的效率。其次可以设置开放实验室并通过一些开放性课题，为学生提供了更多的自主实验的机会，调动学生的积极性，主动地去接触一些科学的课题，提高学生动手能力。在开放性实验题目的设立及内容的安排上，一要新颖，就是题目的设立及内容的安排要完全不同于本科生一般实验课的题目和内容；二要具有一定的特征，就是实验题目的设立及内容要充分体现实验室的特色；三是涉及的内容要多，在实验过程中让学生尽可能多的学习使用常规实验接触不到的仪器设备。开放实验的设置、内容和教学方法要不断更新和改进，才能适应科学技术日新月异的发展和对人才培养的需求。
　　本文通过分析目前高等院校分子生物学中实验教学存在的问题，指出了传统实验教学模式不利于发挥学生主观能动性的局限性。本文有针对性地提出了实验教学体系改革的思路，从理论课与实验课有机结合、实验课教学方法、教学内容等方面进行了探讨。旨在提高学生操作技能素质，全面实现教学培养目标。实验改革是现代生命科学发展的需要, 是高等学校发展的要求，也是全面提高大学生动手实践能力的需要。
1. 龙华。分子生物学的发展。生物学通报，40: 58-60，2005
2. 梁国栋。《最新分子生物学实验技术》。科学出版社。
3. 江海洋，江腾，朱苏文。高等农业院校分子生物学实验教学方法的探索。安徽农业科学，38: 1023- 1024，2010